Hydrogels nucléopeptidiques multi-composés – MUNCH

A la frontière entre les états solides et liquides, la matière molle présente de nombreux intérêts en recherche et développement. En particulier, les gels attirent l’attention des scientifiques pour leur capacité à retenir de grandes quantités de solvant, qu’il soit organique ou aqueux (on parle alors d’hydrogels). Ces derniers sont très largement utilisés dans notre vie quotidienne et majoritairement conçus à partir de polymères. Cependant, depuis une vingtaine d’années, un nouveau type d’hydrogel a vu le jour : les hydrogels peptidiques, qui possèdent d’indéniables atouts en termes de biocompatibilité, biodégradabilité et d’économie d’atomes. Grâce à ces avantages, les hydrogels peptidiques se révèlent prometteurs dans le domaine biomédical et ouvrent de nouvelles perspectives d’applications. Toutefois, à l’instar des hydrogels polymères, les propriétés physicochimiques des gels ainsi obtenus sont prédéterminées par la nature même du gélateur, avec peu de paramètres modulables. Ceci a pour conséquence de réduire la fenêtre d’utilisation et de restreindre les applications. Afin de promettre un bel avenir à ce type de matériaux, il devient indispensable de pallier cette limitation et de proposer de nouvelles alternatives. Ainsi, le développement d’hydrogels peptidiques multi-composés se présente comme une stratégie de choix encore peu étudiée. C’est dans ce contexte que ce projet MUNCH se situe, proposant d’explorer de nouvelles voies pour la formulation d’hydrogels peptidiques multi-composés par l’incorporation de bases nucléiques (adénine, thymine, guanine, cytosine) au sein de la séquence peptidique. L’intérêt des bases nucléiques réside dans leur capacité à former de nombreuses structures dites usuelles (duplexe) et non-usuelles (triplex, jonctions à trois voies et de Holliday, quadruplex, etc.) en fonction de leurs séquences et des conditions expérimentales.
Ainsi, il est attendu que la présence d’acides nucléiques permette un contrôle à l’échelle supramoléculaire du co-assemblage des composés nucléopeptidiques entre eux, via la formation de structures usuelles et non-usuelles spécifiques. La modulation des assemblages à l’échelle supramoléculaire impactera l’organisation de la matière à l’échelle nano- et micrométrique, se répercutant in fine sur les propriétés physicochimiques et mécaniques de l’hydrogel formé. Une approche multi-échelle est donc nécessaire à l’étude de ces co-assemblages innovants.
Pour mener à bien ce projet, trois étapes sont planifiées. Premièrement, la synthèse, la purification et l’analyse chimique seront effectuées afin d’obtenir les nucléopeptides attendus. Dans un second temps les nucléopeptides capables de former des structures usuelles duplexes seront étudiés alors que la dernière étape sera dédiée aux nucléopeptides formant des structures non-usuelles. Dans les deux cas, la compréhension des organisations à l’échelle moléculaire se fera par méthodes spectroscopiques (RMN, FTIR, UV-vis et dichroïsme circulaire), puis l’étude des « objets » à l’échelle nano et micrométrique sera faite par techniques de microscopie (AFM et TEM) alors que les propriétés mécaniques (échelle macroscopique) seront déterminées par rhéologie.
Ainsi, il y a fort à parier qu’une telle approche innovante se concentrant sur l’utilisation de nucléopeptides permettra le développement de nouveaux hydrogels multi-composés, et ouvrira la voie à de nouvelles applications.