Microscopie de nano-objets individuels : étude de la diffusion des intégrines dans les sites d'adhésion focales de cellules vivantes

Microscopy of single nano-objects : study of integrins diffusion in focal adhesions in live cells

• Auteur / Autrice : Vivien Octeau
• Direction : Brahim Lounis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Laser et matière dense
• Date : Soutenance le 06/07/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Aimé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Grégory Giannone, Sylvie Hénon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antigoni Alexandrou, Pierre Desbiolles
• DOI : 10.70675/679b2a89zf69fz4b21zb133z3143cf54e116

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie optothermique

Diffusivité thermique

Intégrines

Thermographie

Mots clés libres

Microscopie

Effet photothermique

Nanoparticule d'or

Suivi de particule unique

Spectroscopie de corrélation

Intégrine

Adhérence focale

Microscopy

Photothermal effect

Gold nanoparticle

Single particle tracking

Correlation spectroscopy

Integrin

Focal adhesion

Résumé

L’effet photothermique permet de détecter efficacement des nanoparticules d’or avec un microscope en champ lointain grâce à leur forte absorption de la lumière. L’absence de problème photophysique fait des nanoparticules d’or une alternative au marquage de biomolécules par des sondes fluorescentes. La méthode PhACS (Photothermal Absorption Correlation Spectroscopy) utilise les fluctuations de signal photothermique dues au passage de nanoparticules dans le volume de détection pour étudier leur diffusion. Cette méthode permet également la mesure précise de diamètres hydrodynamiques de nanoparticules fonctionnalisées. La méthode SNaPT (Single Nano-Particle Tracking) réalise le suivi bidimensionnel de nanoparticules individuelles grâce à une localisation effectuée par triangulation. Nous avons appliqué cette méthode pour étudier la diffusion des intégrines alphaV-beta3 marquées par des nanoparticules d’or de 5 nm dans les adhérences focales, points d’ancrage entre le cytosquelette de la cellule et la matrice extracellulaire. Nous observons que ces intégrines ont tendance à former des agrégats qui alternent entre un mouvement diffusif et un mouvement confiné. Ce résultat appelle maintenant à un nouveau modèle où nous aurions une redistribution continue des intégrines au sein des adhérences focales.

Gold nanoparticles may be detected with optical far-field microscopy by use of the photothermal effect due to their strong light absorbance. With no photophysic issues, gold nanoparticles are an alternative to fluorescent probes for use in biological systems. The PhACS method (Photothermal Absorption Correlation Spectroscopy) is used to study diffusion by measuring the autocorrelation of photothermal signal fluctuations due to nanoparticles passing through the detection volume. This method is sensitive enough to mesure the precise hydrodynamic diameter of functionalised nanoparticles. The SnaPT method (Single Nano-Particle Tracking) can track 2-dimensional motion of individual nanoparticles by pinpointing the localization with a triangulation method. The SNaPT method was used to study motion of alphaV-beta3 integrins that were bound to a 5 nm gold nanoparticle inside focal adhesion, where the cell cytoskeleton is linked to the extracullular matrix. The integrin was found to organize into clusters oscillating between the bound and diffuse states. These observations require new working models where integrins would be constantly redistributed.