Développement d'approches innovantes pour la caractérisation de particules magnétiques et de (bio)molécules cibles

Development of innovative approaches for characterizations of magnetic particles and target (bio)molecules

• Auteur / Autrice : Ngoc-Van-Thanh Nguyen
• Direction : Claire Smadja, Thanh Duc Mai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 13/04/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Galien Paris-Saclay (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Varenne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Lipka-Belloli, Farid Oukacine, Thibaut Devillers, Bruno Le Pioufle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Lipka-Belloli, Farid Oukacine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine amyloïde bêta

Anticorps

ADN

Nanoparticules magnétiques

Électrophorèse capillaire

Mots clés libres

Electrophorèse capillaire

Billes magnétiques

ADN

Anticorps

Peptide bêta-Amyloïde 1-42

Capillary electrophoresis

Magnetic beads

DsDNA

Antibodies

Amyloid-beta 1-42 peptides

Résumé

Les particules magnétiques de taille micro/nanométriques, plus particulièrement à base d’oxyde de Fer (Fe₂O₃, Fe₃O₄) sont très utilisées dans le domaine biomédical. Dans le cadre de ma thèse nous nous sommes intéressés aux méthodes exploitant les particules magnétiques pour la détection de biomarqueurs dans les fluides biologiques à très faibles taux. Mes travaux ont porté sur trois axes. Le premier axe a visé à contrôler la densité et l'orientation des anticorps greffés de manière covalente sur des billes, en réalisant une digestion enzymatique préalable de l’anticorps et en analysant le digestat par chromatographie d’exclusion stérique. Cette approche a donc été appliquée à la capture du peptide bêta-amyloïde 1-42 (Aβ1-42), biomarqueur de la maladie d'Alzheimer. Le deuxième axe a consisté à développer une méthode innovante d'électrophorèse capillaire couplée à la détection par fluorescence induite par laser (CE-LIF) permettant la préconcentration électrocinétique des nanoparticules. Cette méthode a été utilisée pour caractériser l'interaction des billes à très faibles concentrations (μM) avec des antibiotiques (kanamycine, amikacine). Dans la dernière partie de ma thèse, les deux étapes: magnéto-extraction, à l’aide de nanoparticules magnétiques, et la préconcentration électrocinétique ont été réalisées en ligne au sein du même capillaire. Cette combinaison réalisée pour la première fois a été utilisée pour extraire, préconcentrer et séparer un ADN double brin dans une capillaire unique. Pour cette expérience, un instrument dédié a été développé au laboratoire.

The micro/nanometric magnetic particles, especially the beads constituted by Fe₃O₄ and Fe₂O₃ are widely used today for diverse applications in the biomedical. In my thesis, I focused on the application of magnetic beads for the biomarker detection in biofluids and their interaction. Hence, I propose three innovative analytical methods for this purpose. The first strategy relies on controlling the density and orientation of antibodies covalently grafted on beads, using enzymatic digestion, followed by size exclusion chromatography-fluorescent detector (SEC-FLD) analysis. This approach was then applied for magneto-immunoassays of amyloid-beta peptide 1-42 (Aβ1-42), an established biomarker of Alzheimer’s disease. The second strategy is to develop a new capillary electrophoresis method coupled with- laser induced fluorescent detection (CE- LIF) to characterize the interaction of beads at very low concentrations with antibiotics (kanamycin and amikacin) during electrokinetic preconcentration and separation processes. In the last strategy, a new on-line dual-stage of enrichment via magneto-extraction and electrokinetic preconcentration are developed to capture, label, elute and separate dsDNA in the same capillary. A home-made instrument was also built for the concept.