Caractérisation des Interactions au sein de Systèmes

Caractérisation des Interactions au sein de Systèmes
Biologiques Complexes grâce à la Microscopie à Force Atomique
Dr Karim EL KIRAT
HDR soutenue le 6 mars 2009
Laboratoire de Biomécanique et de Bioingénierie (BMBI) CNRS UMR 6600, Université de Technologie de Compiègne (UTC)
Depuis le début des années 90, la microscopie à force atomique (AFM) a été de plus en plus utilisée en
Biologie. L'AFM est maintenant considéré comme un outil versatile qui permet d'étudier la structure, les
propriétés et les fonctions des objets biologiques. Cette technique est unique car elle permet d'obtenir des
images en trois dimensions de structures biologiques : dont les macromolécules biologiques (ADN,
protéines, polysaccharides,…), les membranes lipidiques, les cristaux 2-D de protéines, les cellules…
L'AFM autorise de plus des manipulations en conditions physiologiques et à une résolution inégalée dans
les trois directions de l'espace.
En février 2005, j’ai été nommé Maître de Conférences à l’UTC en 64e section avec un profil recherche
axé sur les nanobiotechnologies. Mon arrivée au sein de l’UTC coïncidait avec l’émergence de thèmes de
recherches liés aux nanobiotechnologies (PPF NanoBio). J’ai ainsi apporté plusieurs spécificités liées à
mes activités de recherche antérieures : (i) la fonctionnalisation contrôlée des surfaces avec des
biomolécules, (ii) l’imagerie AFM sur des objets biologiques en conditions natives (en particulier les
membranes lipidiques biomimétiques), et (iii) la spectroscopie de force avec des biomolécules.
Ainsi, grâce à l'AFM, nous avons pu étudier deux types d'interactions biologiques : les interactions
protéines/surfaces et les interactions biomembranes/agents externes.
Mes activités de recherche portant sur les interactions protéines/surfaces (caractérisations AFM et/ou
spectroscopie de force) correspondent aux projets suivants :
(i)
la caractérisation des interactions protéine cible/polymère imprimé (projets PPF NanoBio et
IBFBio).
(ii)
la caractérisation de l'affinité entre la fibronectine et des revêtements de culture cellulaire
(projets PPF NanoBio et IBFBio).
(iii)
la préparation et la caractérisation des interactions enzyme/surface pour mimer les
phénomènes de biocorrosion en eaux naturelles (projet PPF BIOMIM).
De plus, depuis 2003, l'utilisation de l'AFM m'a permis de constater la versatilité de cet outil et sa
capacité unique à fournir des informations originales sur les membranes lipidiques biomimétiques à
différents niveaux. Ainsi, en collaboration avec le Dr S. Morandat (UMR 6022, GEC), nous avons réalisé
plusieurs travaux autour du thème : interactions de membranes lipidiques biomimétiques avec des agents
externes. Plusieurs agents externes ont été étudiés : les détergents, les peptides et les protéines. Les
résultats obtenus permettent de définir une méthodologie qui sera ensuite appliquée à l'étude des
interactions biomembranes/agents externes d'une façon générale, et plus particulièrement aux
nanoparticules dans mes perspectives immédiates et à plus long terme.