Compartiments hybrides comme cellules synthétiques.

par Noëmie Coudon

Projet de thèse en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Laurence Navailles et de Nicolas Martin.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques , en partenariat avec Centre de Recherche Paul Pascal (laboratoire) et de Matière Molle : Structure et Dynamique (M2SD) (equipe de recherche) depuis le 16-01-2020 .


  • Résumé

    La conception de cellules artificielles revêt un intérêt majeur pour la construction de matériaux intelligents mais aussi pour élucider les bases physicochimiques du vivant. L'approche dite ‘bottom-up' consiste à utiliser des briques d'assemblages (polymères, particules, tensio-actifs, protéines…) pour construire des micro-compartiments qui reproduisent certaines fonctions cellulaires. Deux classes de compartiments sont développées : des vésicules et des microgouttelettes. Les vésicules permettent d'encapsuler des biomolécules, mais les échanges avec le milieu environnant sont limités du fait de la présence d'une membrane. Les microgouttelettes formées par séparation de phase liquide-liquide dans l'eau (coacervats) ne possèdent quant à elles pas de membrane. Elles peuvent donc échanger facilement des solutés avec le milieu environnant. Cependant, ces microgouttelettes sont instables en solution et ont tendance à rapidement fusionner entre elles, conduisant à une séparation de phase macroscopique. Le projet de thèse vise donc à développer des systèmes ‘hybrides' microgouttelettes/vésicules, afin de rassembler les avantages de ces deux systèmes pris séparément. Les compartiments ainsi développés seront donc capables de séquestrer spontanément des biomolécules tout en possédant une barrière lipidique semi-perméable pour contrôler les échanges avec le milieu extérieur.

  • Titre traduit

    Hybrid compartments as synthetic cells.


  • Résumé

    The design and construction of artificial cells is of interest both for the development of smart materials and to shed light on the physicochemical bases of life. In the ‘bottom-up' approach, building blocks such as polymers, surfactants, proteins, particles etc. are used to assemble micro-compartments that reproduce some cellular functions (e.g. catalytic activity, capture and conversion of energy etc.). Two main classes of compartments are developed: vesicles and micro-droplets. Vesicles (such as liposomes) encapsulate biomolecules, but solute exchange with the environment is limited due to the presence of a physical membrane. Micro-droplets produced by liquid-liquid phase separation in water (such as coacervates) do not have any membrane. They can thus easily exchange solutes with their environment. However, due to the lack of membrane, these microdroplets are unstable and will rapidly fuse together to form a macroscopic phase. The project of the PhD is to develop hybrid systems microdroplets/vesicles as models of artificial cells. We will study the capacity of the compartments to spontaneously sequester biomolecules while regulating solute exchange with the environment through the semi-permeable lipid membrane.