CapoCoco

Laurent Azéma / Jean-Jacques Toulmé
Laboratoire ARN Régulation Naturelle et Artificielle (ARNA), Inserm U1212

Sébastien Lecommandoux
Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO), CNRS UMR5629

 

Les polymersomes, obtenus par auto-assemblage de copolymères à blocs amphiphiles en structure vésiculaire, sont d’excellents mimes synthétiques des virus, présentant des propriétés membranaires très proches. Il y a un fort engouement quant à leur utilisation en biotechnologie. Afin d’aller encore plus loin dans le bio-mimétisme ou la bio-inspiration, une nouvelle étape a été franchie : encapsuler ces polymersomes les uns dans les autres. Ce cloisonnement permet de mimer la structure d’une cellule, elle-même constituée de compartiments internes (organelles) et d’un cytoplasme, lui conférant entre autres une certaine stabilité mécanique. Le mime structural d’une structure si complexe présente un challenge en soit lié à la maitrise de la physico-chimie des systèmes, de la stabilisation des interfaces et des outils de formulation. Cette première étape a été récemment franchie par le groupe de S. Lecommandoux (Marguet et coll. Angew. 2012, Langmuir 2012, Chem. Soc. Rev. 2013) en utilisant une méthode d’émulsion-centrifugation. Le challenge que nous proposons d’adresser dans ce projet concerne l’exploitation de ces systèmes et le développement de réactions enzymatiques en cascade confinées, mimant ainsi le métabolisme cellulaire et permettant de recréer un environnement autonome de réaction biochimique. Nous nous proposons de contrôler l’initiation de la réaction via un assemblage supramoléculaire conditionnel. Les composants réactionnels sont séparés dans des capsules différentes qui portent des déterminants d’interaction conditionnelle, deux types d’oligonucléotides organisés en tige-boucle. Nous tirerons parti du dispositif aptamère « switch-kiss » récemment publié par le groupe de J.-J. Toulmé (Durand et coll. Angew. 2014). Un aptamère (« aptaswitch) » organisé en épingle imparfaite existe sous deux conformations, ouverte et fermée. L’équilibre vers l’état fermé est déplacé par l’addition du ligand spécifiquement reconnu par l’aptaswitch. Sa boucle apicale est alors reconnue par une courte épingle appelée « aptakiss » via la formation d’un complexe boucle-boucle ou « kissing ». Dans notre projet l’addition du ligand de l’aptaswitch provoquera le rapprochement de deux capsules et de façon ultime leur fusion, permettant le mélange des composants réactionnels. La séparation des espèces réactives, le contrôle des concentrations locales en réactifs et catalyseurs (enzymes) ainsi que la possibilité de déclencher la réaction à souhait sont d’intérêt pour la biologie synthétique.

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Nominees 2016-2017