Analyse de molécules individuelles de glucides bioactifs confinées dans des nanopores

par Aziz Fennouri

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Loïc Auvray.

Le président du jury était Jeanine Tortajada.

Le jury était composé de Laurent Bacri, Régis Daniel.

Les rapporteurs étaient Jan C. Behrends, David Bonnaffé.


  • Résumé

    Les glycosaminoglycanes (GAGs), des polysaccharides bio-actifs exprimés à la surface des cellules et dans la matrice extracellulaire, sont à l’origine d’un grand nombre de processus physiologiques et pathologiques tels le développement embryonnaire, la croissance cellulaire, l’homéostasie, etc. Parmi les biopolymères, ils offrent le plus grand potentiel d’information grâce à la variété de combinaisons et de modifications régio-sélectives des monosaccharides les constituant. Leur analyse structurale représente ainsi l’un des défis des glycosciences les plus difficiles à relever. De nouvelles approches basées sur la détection à l’échelle de la molécule unique permettent l’observation directe et la nano-manipulation de biomolécules. Principalement utilisées pour les acides nucléiques ou les protéines, ces approches ont rarement été appliquées à l’étude des polysaccharides. Nous présentons ici la détection à l'échelle de la molécule unique d’oligo-glycosaminoglycanes individuels confinés dans un nanopore protéique d’aérolysine et d’α-hémolysine. Nos résultats montrent la capacité de cette technique à discriminer les oligosaccharides d’acide hyaluronique selon leur degré de polymérisation, d’après la durée et la fréquence des blocages de courants. La preuve de la translocation a été montrée par spectrométrie de masse. Cette approche nous a permis de suivre la dépolymérisation enzymatique de l’acide hyaluronique et de déterminer ses paramètres cinétiques. D’autres oligosaccharides (l'héparine, le dermatane sulfate et le dextrane sulfate) ont été étudiés, présentant des signatures caractéristiques différentes, mettant en évidence des différences de structures et/ou conformations.

  • Titre traduit

    Analysis of individual bioactive carbohydrate molecules confined into a nanopore


  • Résumé

    Glycosaminoglycans (GAGs) are bio-active polysaccharide expressed at the cell surface and in the extra-cellular matrix, which mediate cell-cell and cell-matrix interactions at the origin of a variety of physiological and pathological activities such as in embryonic development, cell growth, homeostasis, etc. Among all biopolymers, they offer the largest potential of information owing the incomparable variety of combinations and region-selective modifications of their building monosaccharides. The structural analysis of such complex carbohydrates is recognized as one of the most challenging task of glycosciences. New approaches based on single-molecule detection are currently arousing great interest in biology as it allows the direct observation and nano-manipulation of bio-molecules. Mainly applied to nucleic acids and proteins, these approaches have been not often used for the study of carbohydrates. We report here the detection of individual glycosaminoglycan oligosaccharides confined in aerolysin and α-hemolysin proteic nanopores. Our results show the capability of this new approach to discriminate hyaluronic acid (HA) oligosaccharides according to their polymerization degree based on the analysis of duration and frequency of the current blockades. This feature prompted us to apply this approach to the enzyme monitoring of the hyaluronidase-catalyzed depolymerization of HA and the determination of its kinetic parameters. Translocation has also been proved by mass spectrometry. Other oligosaccharides like heparin, dermatan sulfate and dextran sulfate, have also been studied, showing different characteristic “fingerprints”, due to structure and/or conformation differences.


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  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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