Fiches individuelles 2019
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Accueil > Equipes
de recherche > LEM / Equipe BIONANO
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Notre
équipe s’intéresse aux phénomènes de transport d’électrons, couplés ou non à des réactions enzymatiques, au sein de systèmes nanométriques bioinspirés, intégrant structures et mécanismes biomimétiques. Elle cherche en particulier à comprendre comment le confinement et l’organisation de biomolécules redox (telles qu'à la surface de nano-objets peut moduler l’efficacité des processus de reconnaissance moléculaire et de catalyse enzymatique.
L’équipe cherche à caractériser ces processus à l’échelle du nano-objet individuel, grâce à la microscopie électrochimique à médiateur lié (Mt/AFM-SECM), une technique d’imagerie fonctionnelle inventée par elle. Cette technique à sonde locale couple les microscopies électrochimique (SECM) et à force atomique (AFM) en une configuration originale où l’espèce redox interrogée par la sonde, « le médiateur », est lié à l’objet à imager via une chaîne flexible. La microscopie Mt/AFM-SECM constitue un outil de pointe en nano-électrochimie, un des rares permettant l’adressage électrochimique d’objets réellement nanométriques, et le seul à ce jour capable d’imager des biomacromolécules individuelles.
Les différentes problématiques abordées, ont en commun la nécessité de développer des approches expérimentales nouvelles permettant des mesures inédites à une échelle nanométrique.
La démarche de l’équipe intègre la conception et réalisation de systèmes moléculaires à bio-chaînes à sonde redox, mais aussi la modélisation quantitative des propriétés fonctionnelles des nano-systèmes.
Quelques challenges de recherche actuels de l’équipe :
• Développement d’une plateforme couplant nanoréseau de molécules uniques et microscopie Mt/AFM-SECM.
• Utilisation de la microscopie Mt/AFM-SECM à anticorps redox en nano-biosciences : Localiser des protéines spécifiques à la surface de particules virales natives.
• Exploration du fonctionnement catalytique de systèmes enzymatiques confinés sur nanoparticules virales.
• Développement de stratégies instrumentales originales pour la caractérisation d’événements faradiques individuels.
Mots clés : Electrochimie,
voltamétrie cyclique, transport d'électrons, microscopie électrochimique SECM couplée à l'AFM, microscopie électrochimique à médiateur lié, Mt/ AFM-SECM, imagerie fonctionnelle, nanotechnologie virale, bio-nanostructures, reconnaissance moléculaire,
cascade enzymatique, modélisation des phénomènes
de transport.
Press Highlights: 2004 Anal.
Chem. ; 2015 JPK News
Autres Savoir-faire spécifiques: Edifices
enzymatiques organisés à la surface
d'électrodes, auto-assemblés
par réaction immunologique. Caractérisation quantitative de leur fonctionnement catalytique. Dynamique de brins courts d'ADN attachés par une extremité sur surface d'électrode. |
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 Savoir-Faire / Atouts de l'équipe ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
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L'équipe
dispose d'au moins quatre atouts remarquables et
complémentaires :
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Développement de Microscopies électrochimiques à résolution biomoléculaire (AFM-SECM) |
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L'équipe a pour ambition de rendre possible l’exploration électrochimique du comportement de biomacromolécules redox, ou à marqueur redox, non plus à l’échelle de plusieurs millions de molécules comme en bioélectrochimie classique, mais à celle de la molécule individuelle. Pour atteindre cette échelle deux configurations entièrement originales de microscopie électrochimique (SECM) «biomoléculaire » aux finalités distinctes mais reposant toutes deux sur le concept inédit du “médiateur lié mais mobile”, sont développées : la microscopie Mt AFM-SECM, où le médiateur est attaché à la macromolécule d’intérêt et la microscopie Tarm AFM-SECM, où le médiateur est attaché à l’extrémité de la nanoélectrode-sonde .
 Publications - sélection : ACS Nano 2015, 9, 4911 Abstract - ACS Nano 2013, 7, 4151 Abstract - Anal. Chem. 2011, 83, 7924 Abstract - Anal. Chem. 2010, 82, 6353 Abstract - ACS Nano 2009, 3, 2927 Abstract - ACS Nano 2009, 3, 819 Abstract - J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6051 Abstract - J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10095 Abstract -: Anal.
Chem. 2003, 74, 6355 Abstract |
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Mise en évidence et caractérisation de phénomènes inédits par voltamétrie cyclique |
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La technique
de voltamétrie cyclique originalement développée
dans ce laboratoire nous a permis à grande
vitesse (kV s-1) de mettre en mise en évidence
de manière pionnière la rigidification des brins d'ODN greffés
sur une surface lorsqu'ils s'hybrident
avec leur brin complémentaire (non
marqué) en solution. La mise en oeuvre de cette même technique a permis récemment de révéler un phénomène de régulation enzymatique (coupure protéolytique par la thrombine) induit par l’immobilisation d'un substrat peptidique conçu avec la société Biopep (Horiba Médical).
Publications: Langmuir 2012, 28, 8804 (peptide/thrombine) Abstract - Langmuir 2010, 26, 10347 (peptide/thrombine) Abstract - J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1112 (ss/ds DNA) Abstract |
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Modélisation
: Dynamique de chaînes polymères / Fonctionnement enzymatique aux interfaces |
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Notre capacité à la modélisation de phénomènes cinétiques tels que le mouvement de chaînes polymères
attachées sur un support
par une extrémité, ou bien de l'action d'une enzyme vis à vis de substrats immobilisés (ex. coupure proteolytique de peptides) permet d'accéder à une meilleure compréhension des processus de bio-interaction et réactivité aux interfaces.
Publications: Langmuir 2012, 28, 14665 (guide pratique : action enzyme) Abstract - J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9812 Abstract - J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 , 542 Abstract |
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Outils de fonctionnalisation : Marquage
redox enzymatique de l'ADN |
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Notre outil de marquage rédox de l'extrémité 3'
de l'ADN par l'enzyme terminale Deoxynucleotidyle
Transferase (TDT) utilise un terminateur redox inédit. L'incorporation de ce didéoxynucléotide à sonde ferrocène médiatisée
par la TDT permet le marquage rédox unité monomère
marquée rédox en 3' d'un
brin d'ADN en phase homogène ou sur support solide. Ce procédé élégant
est d'un rendement quantitatif tout à fait
essentiel pour son utilisation en biocapteur.
Publications : J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 - 2735, Abstract Bioconjugate Chem. 2001,
12, 396, Abstract |
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Ces
quatre atouts confèrent à l'équipe
une position très en pointe dans
la compétition internationale
et devraient aboutir à l'étude
du fonctionnement d'une macromolécule
unique, organique ou biologique. Les
domaines d'applications directement concernés
vont de l'électronique moléculaire
aux biopuces à ADN dans lesquels
les enjeux, tant scientifiques qu'industriels,
sont extrêmement forts.
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 dernière
mise à jour novembre 2017 |
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LEM Actualités
