Thèse soutenue le 10 juin 2016 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Chimie-Biologie

Résumé :
La médecine moderne fait aujourd’hui face à de nombreux défis, comme le diagnostic précis et rapide des maladies. En raison de leurs propriétés photophysiques uniques, les quantum dots (QD) sont des marqueurs fluorescents prometteurs pour la détection biologique. Le but principal de ce travail est le développement de conjuguées QD-anticorps (AB) en vue de leur utilisation dans des fluoroimmunoassays FRET (Förster Resonance Energy Transfer) pour la détection de la PSA (Antigène Spécifique de la Prostate), biomarqueur du cancer de la prostate. Dans ces systèmes, les QD agissent comme accepteurs d’énergie en combinaison avec des complexes de terbium agissant comme donneurs. Grâce aux propriétés de luminescence spécifiques de ces deux classes de fluorophores, la mesure résolue en temps du signal de QD permet la détection rapide et sensible des marqueurs biologiques. Nous avons développé une nouvelle approche en deux étapes pour la fonctionnalisation et la bioconjugaison de QD qui donne des systèmes QD-AB fortement luminescents, stables et ultra compacts, maximisant ainsi l'efficacité de FRET. Dans une première étape, le transfert en phase aqueuse de QD de phosphure d’indium (InP) synthétisés au laboratoire, émettant à 530 nm et de QD commerciaux de CdSe émettant à 605 nm et 705 nm a été réalisé par échange de ligands de surface avec de la pénicillamine. Ensuite, la post-fonctionnalisation avec un ligand hétérobifonctionnel contenant un groupe acide lipoïque et une fonction maléimide permet le couplage ultérieur à des groupes sulfhydryle des protéines, a été effectuée. Après conjugaison des QD avec des anticorps fragmentés (F(ab)) un très petit diamètre hydrodynamique (<13 nm) et une stabilité colloïdale à long terme (plusieurs années) ont été obtenus. L'applicabilité des sondes obtenues a été confirmée par la détection de PSA dans des échantillons de sérum, avec des limites de détection (LOD) très basses (0,8 ng/mL) pour les sondes émettant à 705 nm, dont l'absorption du spectre montre le plus grand recouvrement spectral avec l'émission du Tb. De plus, le greffage direct de complexes de terres rares sur la surface de QD a également été exploré, donnant accès à des sondes bimodales pour l'imagerie par résonance magnétique et par fluorescence (avec Gd) ou à des sondes biluminescentes (avec Eu, Yb). Dans ce dernier cas, la sensibilisation de la luminescence proche infrarouge de l’Yb par les QD à base d’InP a été démontrée. Enfin nous avons réalisé des études de nanotoxicologie sur les différents types de QD utilisés. En particulier, nous avons étudié la toxicité in vivo en utilisant l'organisme modèle Hydra vulgaris et la toxicité in vitro en utilisant des cellules de kératinocytes humains en comparant l’effet de systèmes cœur et cœur-coquille de QD d’InP et de CdSe.

Jury :
Président : Prof. Frédérique Loiseau
Rapporteur : Dr Michel de Waard
Rapporteur : Dr Thomas Pons
Examinateur : Dr Loïc Charbionnière
Examinateur : Prof. Niko Hildebrandt
Invitée : Dr Claudia Tortiglione
Directeur de thèse : Dr Peter Reiss
Co-encadrant de thèse : Dr David Djurado

Mots clés :
Fonctionnalisation, Nanocristaux, Analyses fluoroimmunologiques

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