Physico-chimie des interactions de plastiques microstructurés avec des protéines ou des peptides modèles par des approches expérimentales et in silico

Physico-chemistry of interactions between microstructured plastics and proteins or model peptides by experimental and in silico approaches

• Auteur / Autrice : Florent Saudrais
• Direction : Serge Pin, Yves Boulard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 18/04/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Smadja
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Friguet, Ali Assifaoui, Chantal Prévost, Arnaud Parenty, Marie Carrière
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bertrand Friguet, Ali Assifaoui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couronne protéique

Adsorption

Peptides

Protéines

Nanoparticules

Matières plastiques

Mots clés libres

Plastiques

Micro-Nanoparticules

Protéines

Peptides

Adsorption

Corona

Plastics

Micro-Nanoparticles

Proteins

Peptides

Adsorption

Corona

Résumé

Les micro- et nanoparticules, et en particulier celles de plastique, constituent un sujet d'actualité important. L'augmentation toujours croissante des quantités de plastiques utilisées dans des domaines très variés est à l'origine d'une forte augmentation de la pollution associée. Lorsque ces particules entrent dans un milieu biologique, elles s'entourent d'une corona dont l'impact sur les organismes peut être complexe. Elle donne à la particule une ''identité biologique'' influençant ses interactions dans le milieu vivant.Cette thèse étudie les interactions de microparticules (MP) de polyéthylène et de polypropylène, et de filtres microstructurés en polypropylène avec des protéines et des peptides modèles. Nous avons caractérisés les MP par différentes méthodes spectroscopiques.Des MP non-vieillies et vieillies par différentes méthodes ont été mises en contact avec des protéines et peptides modèles. Nous avons mesuré les isothermes d'adsorption des protéines sur les MP vieillis et non vieillies. Des mesures d'imagerie Raman et de fluorescence nous ont permis de visualiser directement la corona de l'hémoglobine et de l'albumine du sérum bovin sur les MP. La fonction de l'hémoglobine, en solution et adsorbée, a été évaluée par tonométrie.Pour comprendre les interactions entre peptides et nanoparticules de polyéthylène à l'échelle atomique, nous avons utilisé une approche in silico de dynamique moléculaire. En parallèle, nous avons mesuré les isothermes d'adsorption de peptides fluorescents pour pour valider les résultats de simulation.

Micro- and nanoparticles, and especially plastic particles, are an important current topic. The ever-growing increase of the amount of plastic used in a wide variety of fields causes a sharp increase in the associated pollution. When these particles enter a biological medium they surround themselves with a corona, which can have a complex impact on organisms. It can give the particle a “biological identity” influencing its interactions in the living medium.This thesis studies the interactions of polyethylene and polypropylene microparticles (MP) and microstructured polypropylene filters with proteins and model peptides. We characterized the MPs with several spectroscopic methods.Unaged and aged MPs were brought into contact with proteins and model peptides.We measured protein adsorption isotherms on aged and unaged MPs. Raman imaging and fluorescence measurements allowed us to directly visualize the hemoglobin and bovine serum albumin corona on the MPs. The hemoglobin function, in solution and adsorbed, was assessed by tonometry.To understand the interactions between peptides and nanoparticles at the atomic scale, we used an in silico molecular dynamics approach. Meanwhile, we have measured adsorption isotherms of fluorescent peptides to validate the simulation results.