Sélection d'anticorps recombinants dirigés contre des matériaux inorganiques pour des applications en nanosciences

Selection of recombinant antibodies against inorganic materials for applications in nanosciences

• Auteur / Autrice : Purvi Jain
• Direction : Avraham Halperin, Clément Nizak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance le 27/09/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Franz Brückert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Avraham Halperin, Clément Nizak, Erik Dujardin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Cosson, Philippe Minard

Mots clés

Mots clés libres

Anticorps

Phage display

Dictyostelium discoideum

Biomimétisme

Gold

Nanoparticules

Antibody

Phage display

Dictyostelium discoideum

Nanoparticles

Biomimetics

Gold

Résumé

Les matériaux inorganiques ont des propriétés uniques à l'échelle nanométrique. Ces propriétés ont généré beaucoup d'intérêt pour fabriquer des nouveaux matériaux utilisant des nano-objets comme unité de construction. Nous avons suivi une approche biomimétique pour la fabrication de dispositifs à base de nanoparticules afin d'améliorer les méthodes actuelles de fabrication top-down et bottom-up. Certaines protéines naturelles se lient en effet spécifiquement à des matériaux inorganiques, et déclenchent notamment la croissance de cristaux inorganiques. Une première étape dans cette approche biomimétique est de comprendre comment des protéines se lient spécifiquement à des nanomatériaux inorganiques. Nous avons exploré ce mécanisme de reconnaissance en sélectionnant des anticorps (les protéines de notre système immunitaire spécialisées dans les interactions avec de nombreuses cibles) contre des matériaux inorganiques par la méthode combinatoire biotechnologique appelée "phage display". Cette technique permet d'obtenir la séquence génétique codante des anticorps sélectionnés se liant à leur cible à partir d'une banque aléatoire d'anticorps. L'analyse statistique des séquences des anticorps sélectionnés fournit de nouvelles informations sur les interactions protéines/matériaux inorganiques. Notre principale conclusion est l'identification de l'acide aminé arginine en tant que contributeur majeur dans les interactions protéine/or. L'ingénierie génétique des anticorps permet de fonctionnaliser ces nouvelles sondes de matériaux inorganiques en vue de leur utilisation pour des applications dans le domaine des nanomatériaux. Les anticorps recombinants sélectionnés et leurs dérivés fonctionnalisés peuvent être exprimés par sécrétion à l'aide d'un hôte eucaryote (Dictyostelium discoideum) mis au point au cours de cette thèse.

Inorganic materials have unique properties at the nanometer scale. These properties have generated a lot of interest among researchers to fabricate novel materials using nano objects as building units. In this PhD thesis, we have attempted to mimick nature in the fabrication of nanoparticle based devices in order to improve upon current top-down and bottom-up nanomaterial fabrication methods. Proteins can specifically bind inorganic materials and trigger crystal growth and thus are considered as the main building units for a biomimetic approach of fabrication. The first step towards mimicking nature is to explore how proteins bind specifically to nanomaterials. We have explored this recognition mechanism by selecting antibodies (the protein binders of our immune system) against inorganic nanomaterials using the combinatorial biotechnology method of phage display. This technique provides us with the genetic sequence of selected antibodies from a random antibody library exposed against a target. Statistical analysis of selected antibody sequences provides new information on proteins/inorganics interactions. Our main finding in this regard is the identification of the amino acid arginine as a major contributor to protein/gold interactions. Additional functionality to these new binders of inorganic materials is obtained by antibody engineering, allowing for their value added use in nanomaterial science applications. Selected recombinant antibodies and their engineered derivatives along with other recombinant protein can be expressed and secreted using a eukaryotic expression platform (Dictyostelium discoideum) developed during this thesis.