DSBC – Dynamique des Systèmes Biomoléculaires Complexes

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Thèmes de recherche de l’équipe DSBC

Les activités de recherche de l’équipe DSBC se développent principalement dans les domaines de la physico-chimie organique et de la chimie analytique, concernant en particulier les acides α-aminés, (poly)peptides et leurs dérivés. Nous privilégions particulièrement (i) une approche physicochimique de la réactivité des biomolécules, de leurs précurseurs et de leur dérivés, et (ii) le développement de méthodologies innovantes dans les sciences séparatives pour les polymères. Les thématiques de recherche de l’équipe sont actuellement organisées selon trois axes principaux, présentés ci-après.

Dans cette rubrique :

Analyse dispersion de Taylor [en]
Chimie prébiotique & systèmes

1. Méthodes de séparation électrocinétiques (EC)

Cette thématique s’intéresse au développement méthodologique des différents modes de l’électrophorèse capillaire (EC) our la caractérisation de biomolécules, de composés biopharmaceutiques (dont des formulations de vaccins telles que des nanoparticules lipidiques d’ARNm), de (bio)polymères, de protéines, de polyélectrolytes, des systèmes de vectorisation de médicaments, de dendrimères, de nanoparticules, de colloïdes et de bactéries. Les modes EC étudiés incluent les séparations en milieu libre ou en gel, les modes zone ou frontal, l’affinité par déplacement de mobilité, les modes micellaire / microémulsion, l’isofocalisation électrique, l’isotachophorèse, les stratégies de préconcentration, les séparations bidimensionnelles. Nous nous intéressons à la fois aux principes fondamentaux (efficacité des séparations, phénomènes d’adsorption, modélisation de la mobilité, comportement électrophorétique) et aux applications pratiques (ou industrielles) de l’EC. Nos avancées récentes incluent une compréhension au niveau fondamentale et des solutions pratiques pour maximiser l’efficacité de séparation et limiter l’adsorption de solutés, en utilisant des revêtements de capillaires basés sur des multicouches de polyélectrolytes (SMIL). Notre expertise touche également l’étude des interactions entre biomolécules (stœchiométrie, constantes d’association) notamment dans des systèmes moléculaires complexes tels que des associations antigène / adjuvant dans les vaccins, ou bien principe actif / protéine, ou protéine / polyélectrolyte.

Mots-clés :

Électrophorèse capillaire ; Interactions moléculaires ; Revêtements capillaires ; Adsorption ; Multicouches de polyélectrolytes ; Protéines ; Vaccins ; Nanoparticules lipidiques (LNP) ; Modélisation de la mobilité électrophorétique.

Personnels impliqués :

Statutaires : Hervé Cottet (PR UM), Joseph Chamieh (MCF UM), Laurent Leclercq (CR CNRS), Isabelle Desvignes (MCF UM), Jean-Philippe Biron (IE CNRS).
Non-statutaires : Laura Dhellemmes (doctorante ANR), Chutintorn ‘Nan’ Somnin (doctorante bourse FR/TH), Chirapha ‘Ploy’ Prakobdi (doctorante bourse FR/TH grant), Christina Sejling (étudiante Master / DK).

2. Analyse de la dispersion de Taylor (TDA)

Nous développons des méthodologies basées sur le TDA pour la caractérisation de systèmes (bio)moléculaires complexes. Le traitement avancé des données des taylorgrammes a été mis au point pour extraire la distribution de tailles de toutes les espèces solubles détectées dans l’échantillon analysé. La TDA miniaturisée moderne est mise en œuvre dans un capillaire avec de faibles volumes d’injection (de l’ordre du nL) et une analyse rapide (en quelques minutes). La TDA est une méthode de calibrage simple et absolue qui ne nécessite ni étalonnage, ni filtration de l’échantillon. Les applications développées comprennent le calibrage des nanoparticules lipidiques (LNP), le suivi des processus d’agrégation (tels que l’agrégation de peptides β-amyloïdes), l’étude d’interactions biomoléculaires (par exemple dans la formulation de vaccins) ou la caractérisation de systèmes de vectorisation de médicaments (tels que les systèmes d’administration auto-émulsifiants, les SEDDS). Nous nous intéressons à la fois aux aspects fondamentaux et pratiques de la TDA. Nos avancées récentes incluent une compréhension fondamentale et les solutions pratiques pour limiter l’adsorption des solutés, l’optimisation des conditions opératoires et le développement de nouvelles applications à l’interface entre la biologie et les sciences biomédicales.

Mots-clés :

Analyse de la dispersion de Taylor ; Coefficients de diffusion ; Rayon hydrodynamique ; Distribution de tailles ; Adsorption ; Protéines ; Vaccins ; Nanoparticules lipidiques (LNP) ; Microémulsions ; Systèmes auto-émulsifiants de vectorisation de médicaments (SEDDS) ; Interactions moléculaires.

Personnels impliqués :

Statutaires : Hervé Cottet (PR UM), Laurent Leclercq (CR CNRS), Joseph Chamieh (MCF UM), Jean-Philippe Biron (IE CNRS).
Non-statutaires : Laura Dhellemmes (doctorante ANR) Chutintorn ‘Nan’ Somnin (doctorante bourse FR/TH), Marta Garrido Álvarez (doctorante MESR), Chirapha ‘Ploy’ Prakobdi (doctorante bourse FR/TH grant), Ruairi McGettigan (doctorant MESR co-tutelle), Harshita Sawdekar (doctorante co-tutelle), Patrizia Russo (doctorante).

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3. Chimie prébiotique, chimie des systèmes et émergence du vivant

Thématique précédemment soutenue par l’Agence Nationale de la Recherche via le projet PeptiSystems (ANR-14-CE33-0020, 2014–2019).

La transition vers le vivant est étudiée par une approche dynamique basée sur l’application des principes physicochimiques. La description Darwinienne de l’évolution peut alors être intégrée à une vision plus globale intégrant les systèmes chimiques hors-équilibre impliquant des réplicateurs ou de l’autocatalyse (chimie de systèmes). Nous étudions les contraintes thermodynamiques gouvernant ces systèmes dissipatifs capables de donner naissance à des propriétés émergentes. Expérimentalement, l’équipe se penche sur la chimie des acides aminés et des peptides avec pour objectif de montrer comment certaines propriétés (l’homochiralité par exemple) peuvent être sélectionnées par les transformations de dérivés riches en énergie (N-carboxyanhydrides d’acides α-aminés ou 5(4H)-oxazolones). Leur interaction avec les nucléotides est susceptible de générer des intermédiaires des mécanismes de biosynthèse ribosomale de peptides.

Mots-clés :

Chimie prébiotique ; Acides α-aminés ; Peptides ; N-Carboxyanhydrides d’acides α-aminés ; 5(4H)-Oxazolones ; Co-évolution peptides–nucléotides ; Émergence de l’homochiralité ; Origine de la vie ; Évolution ; Protométabolisme ; Sources d’énergie ; Stabilité cinétique dynamique ; Complexification.