Partenaires

CNRS
Logo tutelle


Rechercher

Sur ce site

Sur le Web du CNRS


Accueil du site > Auto-assemblage de Nanoparticules Virales Artificielles

Proposition de stage 2009-2010
MASTER 2ème année

 

Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Adresse : Bâtiment 510, Centre Scientifique d’Orsay, 91405 Orsay Cedex Directeur du laboratoire : Jean-Paul Pouget

Responsable du stage : Guillaume TRESSET Téléphone : 01 69 15 53 60 e-mail : tresset@lps.u-psud.fr

 

Titre du sujet proposé :

Auto-assemblage de Nanoparticules Virales Artificielles

 

Projet scientifique :

Les nanobiosciences se positionnent à l’interface de la physique, de la biologie, et de la chimie. Elles mettent en œuvre des dispositifs et des méthodologies qui permettent d’assembler des entités et des systèmes fonctionnels complexes sur des échelles nanométriques. Il est remarquable de constater que les systèmes biologiques parviennent à maximiser leur degré d’organisation avec une très faible marge d’erreur, en dépit de la diversité de leurs composants et des interactions complexes qui les lient. L’auto-assemblage extrêmement robuste et reproductible des virus au sein des cellules défie encore la compréhension théorique. Par ailleurs, les virus se présentent comme des systèmes naturels capables de franchir les barrières cellulaires et de détourner la machinerie de réplication avec une efficacité inégalée. De par ces deux caractéristiques, auto-assemblage et interaction avec le milieu intracellulaire, les virus pourraient mener à terme vers la conception de nanomachines artificielles avec des applications novatrices dans le domaine biomédical [1].

En vue de construire des nanoparticules virales artificielles contenant des complexes macromoléculaires à usage thérapeutique ou bien des nanostructures inorganiques, nous devons étudier les conditions et les mécanismes physiques qui permettent à de tels systèmes de s’auto-assembler. En collaboration avec le Laboratoire de Virologie Moléculaire et Structurale de Gif-sur-Yvette, nous avons sélectionné le calicivirus qui est un virus d’animal dont la capside est constituée d’un seul type de protéine, et qui peut survivre aux conditions inhospitalières du système digestif. Nous sommes capables d’assembler et de désassembler à volonté la capside seule par simple variation du pH et de la force ionique de la solution. Le processus s’avère toutefois cinétiquement contrôlé, et selon les conditions expérimentales, le système viral artificiel peut aboutir à un état qui n’est pas thermodynamiquement stable, dans lequel le degré d’organisation des objets est loin d’être optimal.

Le stage se focalisera sur l’encapsulation de nanoparticules en polystyrène dans des capsides de calicivirus. Les nanoparticules fonctionnalisées avec des groupements carboxyles pour favoriser les interactions électrostatiques avec les protéines virales serviront à émuler la présence d’une cargaison. Les conditions d’auto-assemblage seront explorées par diffusion dynamique de la lumière tandis que les variations de charge des constituants du système seront déduites de mesures de mobilité électrophorétique dans différentes conditions expérimentales. Afin de préparer des expériences de cinétique sur synchrotron, le stagiaire effectuera des mesures de diffusion de rayons X aux petits angles en régime statique avec un montage muni d’un générateur à anode tournante. Enfin, des observations par cryomicroscopie électronique sur notre microscope 200 kV fourniront des informations structurales haute résolution sur les états intermédiaires et sur l’assemblage des capsides incomplètes autour des nanoparticules.

Le stage pourra ensuite déboucher sur une thèse avec des objectifs élargis. Les moyens exceptionnels d’investigation de la matière complexe à l’échelle nanométrique disponibles à Orsay et sur le plateau de Saclay (synchrotron Soleil, source de neutrons Léon Brillouin, cryomicroscopie électronique...) seront mis à profit pour sonder la dynamique d’auto-assemblage des nanoparticules virales. On s’efforcera par ailleurs d’encapsuler des complexes de polyélectrolytes afin de se rapprocher d’un système viral naturel et des applications biomédicales potentielles. Dans une étape ultérieure, le trafic de ces objets dans le milieu intracellulaire sera étudié par microscopie confocale et cytométrie en flux, en partenariat avec le Centre de Biophysique Moléculaire d’Orléans.

[1] T. Douglas et M. Young, « Viruses : Making Friends with Old Foes », Science 312 (2006) 873.

Rémunération éventuelle du stage : OUI Possibilité de poursuivre en thèse : OUI Si oui, quel est le mode de financement envisagé : Allocation de recherche