Thèse soutenue

Minéralisation de phosphate de calcium d'inspiration biologique par approche enzymatique

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Auteur / Autrice : Jihye Lee
Direction : Jessem LandoulsiClément Guibert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
Date : Soutenance le 10/10/2023
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité de surface (Paris ; 1985-....)
Jury : Président / Présidente : David Carrière
Examinateurs / Examinatrices : Audrey Beaussart
Rapporteurs / Rapporteuses : François Guyot, Fouzia Boulmedais

Résumé

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La biominéralisation du phosphate de calcium (CaP) est le processus par lequel un organisme construit des tissus minéralisés durs, tels que l'os, l'émail et le cartilage calcifié. Ce processus est régulé par divers facteurs physico-chimiques et réactions biochimiques, impliquant en particulier les vésicules matricielles (VMs). Les VMs sont de petits corps sphériques enrichis de transporteurs membranaires et d'enzymes, en particulier la phosphatase alcaline (PAL). Cette étude porte sur la minéralisation du CaP assistée par des enzymes et plus particulièrement sur le rôle des vésicules matricielles. L'étude a été menée sur deux systèmes différents : (i) la phase homogène, dans laquelle les enzymes sont présentes dans la même phase que les substrats des enzymes et des ions calcium et (ii) la phase hétérogène, dans laquelle l'PAL est immobilisée à la surface. La minéralisation assistée par enzyme est étudiée en modulant l'activité catalytique de l'PAL suivie de l'ajout d'un ion divalent en phase homogène. Les paramètres cinétiques liés à la nucléation et à la croissance des minéraux ont été mesurés en utilisant des mesures de diffusion de la lumière en temps réel. La minéralisation assistée par l'enzyme sur la surface s'est produite près des fibrilles de collagène. La minéralisation des collagènes a été principalement étudiée à l'aide de la microscopie à force atomique (AFM) qui a examiné la minéralisation intra- et extra-fibrillaire des collagènes. Cette étude contribuera à la compréhension de la minéralisation du CaP in vivo au-delà de la précipitation chimique, car elle prend en compte les biomolécules présentes dans les tissus qui se minéralisent. Elle peut être élargie en recrutant des protéines ou des enzymes différentes ou plus nombreuses afin de comprendre leurs interactions et leur impact sur le processus de minéralisation.