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Sujet de la thèse

Interactions surface/cellules via la fonctionnalisation de surface. Applications : protection bactéricide et réalisation de biocomposants

English Web Page.
Publié le 4 mai 2020
Contexte
Un financement de thèse internationale (co-tutelle entre Sherbrooke, CANADA et Grenoble, FRANCE) a été alloué au projet BIOSURF grâce au programme CNRS 80PRIME 2020. Ce financement permettra la réalisation d'une thèse, à travers des séjours longs au Québec et en France. A l'issue du projet, l'étudiant sera titulaire d'un doctorat français et canadien.

Résumé
Dans le cadre de l’ « Initiative Planète A », réunissant la majorité des UMIs d’Amérique du Nord sur des sujets « à impact sociétal », nous proposons d’exploiter de nombreux points de complémentarités scientifiques entre des partenaires issus des différents instituts du CNRS. En particulier, les UMIs COMPASS (INC - University of Pennsylvania, USA) et LN2 (INSIS - Université de Sherbrooke, Canada) s’intéressent toutes deux aux propriétés de surfaces fonctionnalisées ainsi qu’à celles des cellules ou bactéries les colonisant. Le laboratoire SyMMES (CNRS INP - CEA - Univ. Grenoble Alpes, France) est également impliqué dans le développement de biomolécules ligand et l’étude de surfaces fonctionnalisées. Ce champ d’étude prend en compte, d’une part, la structure et la composition de la surface et, d’autre part, le comportement et le phénotype des différentes entités biologiques pouvant être ciblés. Dans le cadre d’une hygiène responsable dans les zones urbaines, mais aussi sur les lieux de catastrophes écologiques ou humanitaires, les applications pratiques de ce type d’études fondamentales seront nombreuses - du design a la production de matériaux/revêtements/traitements capable d’aider à la lutte contre la contamination bactérienne ainsi qu’à la réalisation de bio-composants à phénotypes dédiés.

Partenaires
Canada : UMI 3462, Laboratoire Nanotechnologie et Nanosystèmes, Sherbrooke, Québec, CANADA.
Contact : Michael Canva,  Laurence Convert 
France : UMR 5819, Laboratoire Système Moléculaires et nanoMatériaux pour l'Energie et la Santé, Grenoble, FRANCE.
Contact : Yoann Roupioz  

Projet
La lutte responsable contre la prolifération de bactéries dans notre environnement, ainsi que la gestion de leur résistance croissante aux médicaments, constituent depuis longtemps déjà des enjeux importants pour notre société. Désormais, une détection précoce de la prolifération bactérienne semble tout aussi, sinon plus, cruciale, afin d’assurer que des traitements, matériaux ou revêtements protègent les usagers de manière efficace, bien avant que leur prolifération devienne impossible à contrôler. Ces différents objectifs sont particulièrement importants en milieu hospitalier dans la lutte contre les maladies nosocomiales développées via la contamination d’instruments/surfaces ainsi que dans la prévention du développement de bactérie dans des conduits d’aération dans tous types d’habitations tant individuelles que collectives, personnelles et professionnelles.
L’exploitation des mécanismes d’absorption, de croissance et de développement des bactéries sur des surfaces micro/nano-structurées fonctionnalisées et non-fonctionnalisées a permis de développer des solutions pérennes à la prolifération des bactéries en rendant par exemple des surfaces saines de toutes contaminations. Ces connaissances ont ainsi produit des stratégies d’intervention ciblant trois points distincts du développement des bactéries : en minimisant leur adhérence via une protection par polymères/nanostructuration [1-2], en inhibant ou limitant leur prolifération/développement [3-4] et enfin en traitant la surface avec des agents antimicrobiens [4-5]. Dans ce contexte, différentes stratégies ont été développées en parallèle pour rendre une surface antibactérienne soit de manière passive et permanente via la présence de nanostructures, soit par la fonctionnalisation/protection de la surface grâce aux polymères ou à la libération locale d’agents bactéricides (encapsulation/nanoparticules). Ces stratégies peuvent être pérennes et écologiques, puisqu’elles s’inspirent directement de la Nature et notamment des insectes et de certains poissons qui possèdent des surfaces naturellement antibactériennes grâce à leur micro/nano-structuration [1, 4] et/ou leur chimie de surface [5]. Le travail sur la détection précoce, néanmoins, ainsi que la compréhension de la Physique à mettre en œuvre pour ce concept, demeure balbutiants [6].
Le projet BIOSURF repose en premier lieu sur la combinaison de ces deux approches de modification de surface : fonctionnalisation et nanostructuration. La première étape reposera sur l’hypothèse que ces 2 méthodes sont complémentaires et peuvent renforcer conjointement le pouvoir antibactérien de surfaces nanostructurées fonctionnalisées. L’objectif sera de créer des surfaces antibactériennes particulièrement efficaces, qui constitueront aussi le lieu idéal de test pour les méthodes de détection précoce. À ces fins, le L2N mettra en œuvre son expertise en micro/nanostructuration de surfaces, et métrologie de surface. De son côté, le laboratoire SyMMES profitera de son expertise en détection de bactéries pathogènes [6], chimie de surface et instrumentation pour biocapteur pour mener à bien le projet. Des résultats récents sur l'efficacité de biomolécules interagissant avec les membranes bactériennes [7] seront aussi mis à profit.

Candidat(e)
Le(la) candidat(e) devra montrer un réel intérêt à travailler sur un sujet largement pluridisciplinaire, et cela dans un contexte international (à cheval entre plusieurs laboratoires, avec la réalisation d'une thèse de doctorat en co-tutelle internationale). De solides connaissances en chimie organique, micro-technologie sont indispensables. Une expérience (académique et/ou pratique) en microbiologie est un atout majeur pour ce projet. Vu le contexte international et bilatéral de la thèse, la maitrise du français et de l'anglais sont indispensables. La personne retenue aura une réelle aptitude à rendre compte de ses travaux, tant à l'écrit qu'à l'oral.
Le salaire sera de 2135€ bruts/mois.

Procédure
Les candidatures (CV + lettre de motivation) doivent déposées sur le portail emploi du CNRS : https://emploi.cnrs.fr/ (ref UMR5819-YOAROU-003). Des renseignements sur le poste peuvent être obtenus par courrier électronique adressé aux deux contacts (Yoann Roupioz) CC Michael Canva, Laurence Convert
Date limite de candidature : fin mai 2020.
Merci de joindre également les coordonnées de deux références que nous pourrons contacter directement.

Bibliographie
[1] Coad, B. R., et al. “Biomaterials surfaces capable of resisting fungal attachment and biofilm formation”. Biotechnology Advances, 32(2), 296–307, (2014).
[2] Garrett, T. R., et al. “Bacterial adhesion and biofilms on surfaces”. Progress in Natural Science, 18(9), 1049–1056, (2008).
[3] Ivanova, E. P., et al. “Natural Bactericidal Surfaces: Mechanical Rupture of Pseudomonas aeruginosa Cells by Cicada Wings”. Small, 8(16), 2489–2494, (2012).
[4] Rigo, S., et al. “Nanoscience-Based Strategies to Engineer Antimicrobial Surfaces”. Advanced Science, 5(5), 1700892, (2018).
[5] Hancock, R. E. W., et al. “Antimicrobial and host-defense peptides as new anti- infective therapeutic strategies”. Nature Biotechnology, 24(12), 1551–1557, (2006).
[6] Bouguelia, S., et al. “On-chip microbial culture for the specific detection of very low levels of bacteria ”. Lab On A Chip, (13), 4024, (2013).
[7] Pardoux, E., et al. “Antimicrobial peptide arrays for wide spectrum sensing of pathogenic bacteria”. Talanta, (203), 322-327, (2019).