Analyse Conformationnelle des Protéines en Réponse à l'Environnement (pH et Température) par Spectroscopie Raman Exaltée en Surface (SERS)

Conformational Analysis of Proteins in Response to Environmental Factors (pH and Temperature) by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

• Auteur / Autrice : Arielle Tchinda Sonhapi
• Direction : Eric Finot, Aymeric Leray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance le 06/12/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Neiers
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Michel Adam, Leila Boubekeur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Lamy de la Chapelle, Nadia Djaker-Oudjhara

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Markov, Processus de

Spectroscopie Raman

Nanoparticules d'or

Protéines

Mots clés libres

Protéine intrinsèquement désordonnée

Spectroscopie Raman Exaltée de Surface (SERS)

Dynamique conformationnelle

Complexité structurale

Chaines de MARKOV

Structure-Fonction

Intrinsically disordered protein

Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

Conformational dynamics

Structural complexity

MARKOV chain

Structure-Function

Résumé

La thèse présentée propose une exploration approfondie des structures et des comportements des protéines, en mettant particulièrement l'accent sur leurs interactions avec des nanoparticules colloïdales d'or. Pour analyser en détail les modifications des protéines en réponse aux variations de pH et de température, Arielle utilise les techniques de Spectroscopie Raman Amplifiée en Surface (SERS) ainsi que la microfluidique.L'analyse de la structure secondaire des protéines, en utilisant l'albumine sérique bovine (BSA) comme modèle, révèle des liens étroits avec la conformation globale de la protéine. Des variations de pH et de température entraînent des changements conformationnels importants, visibles dans l'analyse des amides I, II et III. De plus, l'étude ne se limite pas aux protéines bien structurées, mais englobe également les protéines intrinsèquement désordonnées (PIDs), qui adoptent des conformations flexibles en réponse à leur environnement, élargissant ainsi notre compréhension de la complexité structurale des protéines.L'exploration des interactions protéine-nanoparticule sert de base pour comprendre comment cette diversité structurale se traduit par une variété de fonctions biologiques. Arielle utilise une approche novatrice basée sur les chaînes de Markov pour analyser le désordre protéique, offrant une vue globale de la flexibilité et de la plasticité des protéines, avec des applications réussies à la BSA et à l'alpha-synucléine.Enfin, la thèse souligne l'importance de comprendre la dynamique conformationnelle à l'échelle de la protéine unique dans les processus biologiques, avec des implications potentielles pour les avancées médicales et biotechnologiques

The thesis presented offers an in-depth exploration of protein structures and behaviors, with a particular focus on their interactions with colloidal gold nanoparticles. To analyze protein modifications in response to variations in pH and temperature, Arielle utilizes Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) techniques as well as microfluidics.The analysis of protein secondary structure, using bovine serum albumin (BSA) as a model, reveals close links with the overall protein conformation. Changes in pH and temperature result in significant conformational alterations, visible in the analysis of amides I, II, and III. Furthermore, the study is not limited to well-structured proteins but also encompasses intrinsically disordered proteins (IDPs), which adopt flexible conformations in response to their environment, thus expanding our understanding of the structural complexity of proteins.Exploring protein-nanoparticle interactions serves as a basis for understanding how this structural diversity translates into a variety of biological functions. Arielle employs an innovative approach based on Markov chains to analyze protein disorder, providing a comprehensive view of protein flexibility and plasticity, with successful applications to BSA and alpha-synuclein.Finally, the thesis underscores the importance of understanding conformational dynamics at the single-protein level in biological processes, with potential implications for medical and biotechnological advancements