Développement d’outils analytiques miniaturisés intégrant des matériaux biomimétiques pour l’analyse et la caractérisation de biomolécules thérapeutiques

Descriptif du projet

Le projet doctoral visera à développer des outils analytiques miniaturisés intégrant des matériaux biomimétiques pour l’analyse de nouvelles biomolécules thérapeutiques dans des matrices variées. Il s’appuiera sur les résultats du projet ANR Peptimprint (2019-2022, Pr G. Subra), qui a permis de concevoir des impressions biomimétiques fonctionnalisées à partir de dérivés d’acides aminés silylés^1,2. Ces empreintes, obtenues par polymérisation sol-gel autour de la biomolécule template dans des conditions biocompatibles, affichent une reconnaissance moléculaire proche des mécanismes biologiques grâce à une forme et une composition spécifique d’acides aminés correspondant au modèle protéique (Figure A). Intégrés dans des capillaires de 30 µm, ces matériaux ont montré une sélectivité remarquable pour des protéines modèles en électrochromatographie capillaire (figure B). Grâce à une faible quantité d’échantillon (quelques nanogrammes), une production rapide des supports (<2 h) et des performances séparatives exceptionnelles, elles offrent un large potentiel d’application et favorisent des synergies avec d’autres projets de recherche (IBMM, IGH, IRCM…).

Le premier axe du projet portera sur l’analyse des nanobodies dans des milieux biologiques complexes. Les nanobodies sont prometteurs pour les thérapies ciblées³, mais leur quantification reste difficile en raison des limitations des méthodes actuelles (spécificité, sensibilité). Une quantification précise est pourtant essentielle pour évaluer leur distribution, et leur efficacité³. Cette étude, en collaboration avec l’IGH (Dr P. Rondard), développera des matériaux biomimétiques spécifiques aux nanobodies. Notre approche intégrée et automatisée (Figure B), regroupera l’extraction, préconcentration en ligne via un support biomimétique, suivies de la séparation et de la détection.

Le deuxième axe du projet reposera sur la synthèse de matériaux à empreintes de peptides et de protéines repliées via des ponts disulfures, afin (i) de séparer différentes conformations mais aussi (ii) comme phase réactive pour induire le repliement oxydatif correct de peptides de synthèse et de protéines recombinantes non correctement repliées (Figure C). Nous travaillerons sur les peptides riches en ponts disulfure et leurs analogues, malgré les défis posés par le contrôle de l'appariement des cystéines, qui freinent leur développement pour des applications thérapeutiques⁴. Ce projet miniaturisera les méthodes de repliement afin de tester rapidement une gamme de conditions dans des volumes faibles (≈ 5 nL). Cela sera facilité par l'injection de plugs de réactifs, provoquant leur diffusion transversale (TDLFP) à travers les interfaces longitudinales des plugs⁵, Ainsi que par les cavités du matériau biomimétique, permettant de contrôler l’assemblage des ponts disulfure grâce à des groupements fonctionnels spécifiques à l’intérieur des cavités de dimensions adaptées.

Le doctorant recruté rejoindra l’équipe F12 Sciences Analytiques de l’IBMM, sous la direction de Yoann Ladner et le co-encadrement du Pr Gilles Subra. Il devra démontrer une expertise solide en sciences analytiques, complétée par des compétences en synthèse de matériaux. Il concevra des matériaux biomimétiques (2D ou 3D) intégrés dans des canaux micrométriques, optimisera ensuite les conditions de séparation à l’aide de techniques analytiques avancées (électrophorèse capillaire, nano-LC, microfluidique), et développera des approches novatrices pour la quantification des nanobodies dans des milieux biologiques, ainsi que pour le contrôle du repliement (folding) et du dépliement (refolding) de peptides.

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Références

1 J. Gouyon, M. Clavié, G. C. Raquel, G. Ngo, P. Dumy, P. Etienne, P. Martineau, M. Pugnière, M. Ahmad, G. Subra, C. Perrin and Y. Ladner, Electrophoresis, 2024, 45, 557–572

2 R. Gutiérrez-Climente, G. Ngo, M. Clavié, J. Gouyon, Y. Ladner, P. Etienne, P. Dumy, C. Perrin, A. Mehdi, P. Martineau, M. Pugniére and G. Subra, Mater. Today Chem., 2023, 27, 101317.

3 J. Meng, C. Xu, P. A. Lafon, S. Roux, M. Mathieu, R. Zhou, P. Scholler, E. Blanc, J. González-Maeso, P. Chames, J. Liu, J. P. Pin and P. Rondard, Nat. Chem. Biol. 2022 188, 2022, 18, 894–903.

4 Y. Ma, C. J. Lee and J. S. Park, Antibiotics, 2020, 9, 541.

5 M. Dadouch, Y. Ladner, C. Bich, J. Montels, J. Morel, C. Bechara and C. Perrin, J. Chromatogr. A, 2021, 1648, 462213.