L’équipe DSBC est principalement impliquée dans la chimie analytique (sciences séparatives) et la chimie organique physique (réactivité) pour l’étude et la caractérisation des biomolécules. Les thèmes de recherche à DSBC sont organisés selon trois axes majeurs :
- Méthodologies analytiques en électrophorèse capillaire
- Analyse de la dispersion de Taylor
- Chimie prébiotique, chimie des systèmes et émergence du vivant
Nos Thématiques
Méthodologies analytiques en électrophorèse capillaire
Nous développons tous les modes de séparation en électrophorèse capillaire (CE) pour la caractérisation des biomolécules, des produits biopharmaceutiques (y compris les formulations de vaccins telles que les nanoparticules lipidiques d’ARNm), des (bio)polymères, des protéines, des polyélectrolytes, des systèmes d’administration de médicaments, des dendrimères, des nanoparticules et de colloïdes. Ces modes de séparation comprennent les séparations en milieu libre et en gel, les modes de zone et d’analyse frontale, l’électrophorèse d’affinité (par déplacement de la mobilité), le mode micellaire ou en microémulsion, la focalisation isoélectrique, l’isotachophorèse, les techniques de préconcentration et les séparations bidimensionnelles dans un seul capillaire. Nous nous intéressons à la fois aux principes fondamentaux (efficacité de séparation, phénomène d’adsorption, modélisation de la mobilité et du comportement électrophorétique) et aux applications pratiques (ou industrielles) de la CE.
Les avancées récentes incluent la compréhension et les avancées expérimentales pour optimiser l’efficacité de séparation et limiter l’adsorption de solutés en utilisant des revêtements capillaires basés sur des multicouches de polyélectrolytes (SMIL). Notre expertise concerne également l’étude des interactions entre biomolécules (stœchiométrie et constantes d’interaction) y compris les systèmes moléculaires complexes tels que antigènes / adjuvant dans les vaccins, principe actif / biopolymère ou protéine / polyélectrolytes.
Analyse de la dispersion de Taylor
Nous développons des méthodologies basées sur l’analyse de la dispersion de Taylor (TDA) pour la caractérisation de systèmes (bio)moléculaires complexes. Une méthodologie avancée permettant le traitement des données analytiques issues des taylorgrammes a été mise au point pour extraire la distribution de la taille de toutes les espèces solubles détectées dans l’échantillon. La TDA miniaturisée moderne est réalisée dans un capillaire avec de faibles volumes d’injection (quelques nL) et temps d’analyse relativement court (quelques minutes). La TDA est une méthode de mesure de la taille (rayon hydrodynamique) simple et absolue qui ne nécessite pas d’étalonnage, ni de filtration de l’échantillon. Les applications développées comprennent la détermination de la taille de nanoparticules lipidiques (LNP), le suivi des processus d’agrégation (tels que l’agrégation du peptide bêta-amyloïde), l’étude des interactions biomoléculaires (par exemple dans la formulation des vaccins) ou la caractérisation des systèmes d’administration de médicaments (tels que les systèmes auto-émulsifiants, SEDDS). Nous nous intéressons à la fois aux aspects fondamentaux et pratiques de la TDA.
Les avancées récentes comprennent la compréhension fondamentale et les solutions pratiques pour limiter l’adsorption de solutés, l’optimisation des conditions opératoires et le développement de nouvelles applications à l’interface avec la biologie et les sciences biomédicales.
Chimie prébiotique, chimie des systèmes et émergence du vivant
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. Pour l’aspect expérimental, 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 des nucléotides est susceptible de générer des intermédiaires chimiques apparentés à ceux de la biosynthèse ribosomale des protéines, ceux-ci pouvant avoir été impliqués dans l’émergence des processus de traduction.
Hervé COTTET
