Nanoparticules fluorescentes sensibles aux contraintes mécaniques pour détecter les forces dans l'espace extracellulaire des assemblées multicellulaires. – NanoForceX

Les cellules détectent les forces présentes dans un tissu biologique en continu pour adapter leur comportement. Pouvoir détecter et quantifier ces forces est donc crucial pour notre compréhension de mécanismes physiologiques (migration cellulaire, prolifération) et pathologiques (troubles du développement, cancer). À ce jour, deux types de senseurs de tensions cellulaires existent: des protéines pour détecter les forces intracellulaires et des assemblages moléculaires pour détecter les forces extracellulaires. Alors que les premières sont exprimables dans diverses préparations, la nature non encodable des secondes a limité leur utilisation à des systèmes simplifiés tels que des cellules isolées sur surface de verre. La complexité et la variabilité des tissus biologiques mous, denses et tridimensionnels sont donc largement perdue.
Le but du projet NanoForceX est donc de développer des mécano-senseurs nanométriques capables de détecter des tensions moléculaires dans l’espace extracellulaire d'assemblages multicellulaires. Nous proposons deux plateformes mécanosensibles, biocompatibles et réversibles pour mesurer des forces (pN-nN) avec un rapport signal/bruit élevé. Les deux reposent sur des nanoparticules polymériques coeur-écorce fonctionnalisées par des ligands de récepteurs d'adhésion cellulaire. Pour l’un, des peptides élastiques existants marqués par des flurophores seront greffés sur des nanoparticules fluorescentes pour mesurer la tension par FRET ratiométrique. L’autre utilisera des fluorophores mécanosensibles actuellement utilisés dans des matériaux polymères. Greffés sur des nanoparticules, ces « mécanophores » fluorogènes rapporteront la tension cellulaire par réarrangements de liaisons chimiques.
Notre consortium combine idéalement l'expertise synergique de C. Grazon (FR) sur les nanoparticules fluorescentes, de J. Clough (CH) sur les mécanophores, et de M. Rosendale (FR) en bio-imagerie fonctionnelle, pour relever un défi fondamental de mécanobiologie.