Design de Polypeptides Thermosensibles à Base de Motifs Élastine

Engineering of Thermoresponsive Diblock Elastin-like Polypeptides

• Auteur / Autrice : Evangelos Georgilis
• Direction : Sébastien Lecommandoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Michon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lecommandoux, Thierry Michon, J. Carlos Rodriguez-Cabello, Nicolas Tsapis, Franck Artzner, Elisabeth Garanger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : J. Carlos Rodriguez-Cabello, Nicolas Tsapis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Élastine

Mots clés libres

Élastine

Délivrance de médicaments

Thermosensibilité

Bio-Ingénierie

Elastin

Drug delivery

Temperature response

Bioengineering

Résumé

La thèse présentée porte sur l’ingénierie de diblocs de polypeptides à base de motifs élastine (ELPs) susceptibles de s’auto-assembler sous forme de nanoparticules après modification chimique de certains résidus. La stratégie inclue le développement de diblocs d’ELPs composés d’un bloc hydrophobe comportant l’isoleucine en position hôte, fusionné à l’extrémité N-terminale avec un bloc contenant des résidus méthionine chimiosélectivement modifiables. Des modifications du groupement thioéther permettent en effet l’hydrophilisation du segment ELP correspondant ainsi que l’introduction de groupements réactifs. Une première génération d’ELPs diblocs a été développée par génie génétique, production recombinante chez Escherichia coli et caractérisée. Le résidu cystéine à l’extrémité C-terminale a été modifié pour contrôler la monodispersité et introduire des fluorochromes, tandis que les résidus méthionine ont été modifiés pour changer l’équilibre hydrophile/hydrophobe et introduire des groupements réactifs. L’auto-assemblage des diblocs non-modifiés et post-modifiés a été étudiée par des mesures de turbidité et diffusion dynamique de la lumière. Ces méthodes ont mis en évidence une transition thermale de chaînes solubles en agrégats de taille micronique. Pour permettre la formation particules de taille nanométrique, une deuxième génération d’ELPs diblocs a été conçue grâce à l’application d’un modèle empirique. La deuxième génération d’ELPs diblocs forme effectivement des nanoparticules après modification chimiosélective des résidus méthionines. Ces structures pourront potentiellement contribuer au développement de nanoformulations à base d’ELPs.

The present work focuses on the engineering of diblock elastin-like polypeptides (ELPs) that thermally assemble into nanostructures after the application of chemical modifications. The strategy involved the development of diblock ELPs composed of a hydrophobic isoleucine-containing block fused at its N-terminal end to a block containing residues amenable to chemoselective modifications, namely methionine. This particular residue was employed because the orthogonal modification of its thioether group allows for the change of the hydrophilic/lipophilic balance of the diblock ELP and the possible simultaneous grafting of functional ligands. A first generation of diblock ELPs was therefore designed by means of molecular clonings, produced in E. coli, and characterized by chemical methods to further monitor post-modifications. The chemical modifications were applied at the C-terminal cysteine to control the system monodispersity and introduce fluorescent probes, and also at methionine in order to change the hydrophilic/lipophilic balance and introduce reactive groups. The self-assembly of the non-modified and post-modified ELPs was monitored by means of turbidimetry, nanoparticle tracking analysis and dynamic light scattering, which showed that these sequences possessed a transition from monomers to aggregates. To access nanoparticle formation, a second generation of diblock ELPs was developed, the design of which was based on theoretical modeling. The second generation diblocks self-assembled into nanoparticles by means of methionine post-modifications. It is expected that these sequences will contribute to the development of diblock ELP-based nano-formulations.