Globules rouges et rotors moléculaires : vers le suivi de pathologies érythrocytaires par nanorhéologie

Red blood cells and molecular rotors : towards the monitoring of erythrocyte disorders by nanorheology

• Auteur / Autrice : Alice Briole
• Direction : Bérengère Abou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 24/03/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matière & Systèmes Complexes (Paris ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuèle Helfer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuèle Helfer, Christian Wagner, Julien Husson, Philippe Connes
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuèle Helfer, Christian Wagner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sondes fluorescentes

Rhéologie (biologie)

Sang -- Viscosité

Rotation moléculaire

Érythrocytes

Mots clés libres

Globule rouge

Rotor moléculaire

Viscosité

Nanorhéologie

Microrhéologie

Protéine

Fluorescence

Absorbance

Ektacytométrie

Drépanocytose

Red blood cell

Molecular rotor

Viscosity

Nanorheology

Microrheology

Protein

Fluorescence

Absorbance

Ektacytometry

Sickle cell disease

Résumé

Nous proposons une nouvelle technique de nanorhéologie des globules rouges basée sur les rotors moléculaires, sondes fluorescentes de viscosité. Nous identifions le DASPI, un rotor moléculaire adapté à l'hémoglobine, qui pénètre spontanément dans les globules rouges. Sa sensibilité à la viscosité dans les fluides simples le rend attractif pour l'étude de pathologies érythrocytaires caractérisées par la rigidification des globules rouges. Nous étudions sa réponse dans des solutions de protéines et dans des suspensions de globules rouges. Dans les solutions de protéines, le rotor agit comme sonde d'environnement via la concentration protéinaire, plutôt que comme sonde de viscosité. Dans les globules rouges sains, le rotor permet de distinguer des globules dont la rigidité est variée par température ou entre les donneurs, fournissant la preuve de concept de notre technique de nanorhéologie intracellulaire. Nous étudions la pertinence de la nanorhéologie par rapport à l'ektacytométrie, la technique de référence des pathologies érythrocytaires. Dans le cas de la drépanocytose, nous proposons de nouveaux indicateurs qui pourraient compléter les suivis cliniques actuels.

We propose a new technique for nanorheology of red blood cells based on molecular rotors, fluorescent viscosity probes. We identify DASPI, a molecular rotor adapted to haemoglobin, which spontaneously penetrates into red blood cells. Its sensitivity to viscosity in simple fluids makes it attractive for the study of erythrocyte disorders characterised by red cell stiffening. We study its response in protein solutions and in red blood cell suspensions. In protein solutions, the rotor acts as an environment probe via protein concentration, rather than as a viscosity probe. In healthy red blood cells, the rotor allows us to distinguish between cells whose stiffness is varied by temperature or between donors, providing the proof of concept for our intracellular nanorheology technique. We investigate the relevance of nanorheology compared to ektacytometry, the reference technique for erythrocyte disorders. In the case of sickle cell disease, we propose new indicators that could complement current clinical monitoring.