Conception, préparation et évaluation des performances de dispositifs de capture de microvésicules à base de complexes polymétalliques : effet de la dendricité

The design, preparation and performance evaluation of polymetallic complexes based microvesicle capture devices : effect of dendricity

• Auteur / Autrice : Jian-Qiao Jiang
• Direction : Marie-Christine Durrieu, Sylvain Nlate
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organique
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabel Alves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Durrieu, Sylvain Nlate, Isabel Alves, Véronique Migonney, Sébastien Bontemps, Christophe Len
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Migonney, Sébastien Bontemps

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules -- Interaction

Diagnostic

Fonctionnalisation des surfaces (chimie)

Mots clés libres

Complexes Polymétalliques

Microvésicule

Capture de microvésicules

Phosphatidylsérine

Interaction phosphatidylsérine-Dendron

Fonctionnalisation de surface

Polymetallic Complexes

Microvesicle

Microvesicle capture

Phosphatidylserine

Phosphatidylserine-Dendron interaction

Surface functionalization

Résumé

Les microvésicules (MV) constituent un intérêt croissant pour la recherche en première ligne du diagnostic des maladies. Ils sont utilisés par presque tous les types de cellules du corps humain comme outil de communication intercellulaire. Ils peuvent donc être prélevés dans la plupart des liquides extracellulaires sans causer de dommages graves aux tissus environnants. Elles sont formées par le bourgeonnement de la membrane cellulaire, ainsi leurs protéines membranaires rappellent celles de leurs cellules mères, leur permettant ainsi de retrouver leur type de cellules mères. Ils contiennent de nombreuses variétés de biomolécules, notamment des lipides, des protéines et des acides nucléiques. Par conséquent, leur analyse fournira des informations physiologiques et pathologiques précieuses sur leurs cellules d'origine. Ils sont libérés lors d'un stress cellulaire, ils représentent donc la réponse cellulaire précoce aux stimuli correspondants. En d’autres termes, leur analyse est en mesure de fournir une approche pour la détection précoce de conditions pathologiques. Une caractérisation complète des MV inclut leur population par unité de volume du liquide échantillon, leur distribution en taille, leur morphologie, leur composition en lipides, protéines et acides nucléiques. Malheureusement, aucune plate-forme n’a été développée pour permettre tous les tests susmentionnés en même temps, alors que les protocoles de test existants sont sévèrement limités par les traitements pré-analytiques, en particulier les processus de purification. Ici, nous présentons la conception et la construction d'un dispositif sur lequel des microvésicules peuvent être capturées, permettant une analyse physique et chimique sur les MV dans un échantillon de fluide extracellulaire.Pour la construction du dispositif, nous avons d’abord synthétisé une série de dendrons de plus en plus dendriques capables de se lier spécifiquement à la phosphatidylsérine (PS), une molécule lipidique s’exposant uniquement sur le feuillet externe des vésicules extracellulaires. Les périphériques dendroniques sont fonctionnalisés avec des complexes dipicolylamine-Zn2 + (DPA-Zn) pour assurer l'interaction dendron-phosphatidylsérine. Les dendrons synthétisés de manière convergente sont adoptés comme support moléculaire des unités complexes, de sorte que la capacité de liaison des dendrons au PS puisse être contrôlée et améliorée grâce à la multivalence et à la synergie des unités DPA-Zn voisines. Le noyau de chaque dendron est attaché à un espaceur de n-hexylamine, permettant l’attachement à la surface du matériau.

Microvesicles (MVs) have been a growing research interest at the front line of disease diagnosis. They are used by almost all types of cells in the human body as a tool of intercellular communication, thus can be sampled from most of the extracellular fluids without causing severe damage to the surrounding tissue. They are formed by budding of cell membrane, thus their membrane proteins are reminiscent to that of their parent cells, allowing them to be traced back to their parent cell types. They contain rich varieties of biomolecules including lipid, protein, and nucleic acids, thus the analysis of them will provide valuable physiological and pathological information on their cells of origin. They are released under cellular stress, thus they represent the early cellular response to corresponding stimuli. In other words, an analysis of them is able to provide an approach for the early detection of pathological conditions. A full characterization of the MVs includes their population per unit volume of the sample liquid, their size distribution, their morphology, their composition of lipid, protein, and nucleic acids. Unfortunately, there isn’t a platform developed allowing all the aforementioned tests at the same time, while existing test protocols are severely limited by the pre-analytical treatments, especially the purification processes. Herein, we present the design and construction of a device on which microvesicles can be captured, accommodating both physical and chemical analysis on the MVs within an extracellular fluid sample.For the device construction, we first synthesized a series of dendrons with increasing dendricity that are able to specifically bind to phosphatidylserine (PS), a lipid molecule exposing only on the outer leaflet of extracellular vesicles. The dendron peripherals are functionalized with dipicolylamine-Zn2+ (DPA-Zn) complexes to provide the dendron-phosphatidylserine interaction. The convergently synthesized dendrons are adopted as the molecular support for the complex units so that the binding ability of dendrons to PS can be controlled and improved through multivalency and synergy of neighboring DPA-Zn units. The core of each dendron is attached to an n-hexylamine spacer, allowing the attachment to the material surface.