Nanodiamants hydrogénés, Fonctionnalisation, Quantification, Spectroscopie Raman, Vaccin, Anticorps, HPV

Grâce à leurs propriétés physicochimiques spécifiques, telles qu'une grande stabilité colloïdale dans les suspensions aqueuses et une surface chargée et réactive, les nanodiamants (NDs) sont des nanoparticules à fort potentiel pour des applications biomédicales. En outre, les travaux récents du laboratoire sur les effets biologiques des ND de 5nm ont permis de démontrer leur faible toxicité in vitro sur plusieurs lignées cellulaires humaines et murines. Les ND offrent donc un support très avantageux pour des applications thérapeutiques. L'objectif de ma thèse était d'évaluer l'utilisation de ces NDs en tant qu'outils pour le diagnostic et la thérapie clinique. Pour éviter toute toxicité induite par des agents chimiques lors de la fonctionnalisation, nous avons imaginé une nouvelle fonctionnalisation de surface des ND, au travers d'une forme hydrogénée des ND (H-ND), permettant ainsi une attaque nucléophile spontanée des biomolécules. Nous démontrons ainsi, qu'il est possible de réaliser une fonctionnalisation des NDs directement en suspension aqueuse, avec des acides nucléiques (AN) ou des protéines, chacun disposant naturellement de groupements électrophiles. Sur cette base, nous avons expérimenté plusieurs applications en lien avec les thèmes de recherche du laboratoire. Afin d'utiliser ces H-NDs pour des applications biomédicales il est indispensable de pouvoir les quantifier précisément en suspensions aqueuses. Pour cela, nous avons développé une méthode de quantification des H-NDs au travers des interactions des molécules d'eau dans la suspension avec leur surface. Cette quantification est réalisée par la spectrométrie Raman en utilisant le diméthyle sulfoxyde (DMSO) en tant que sonde de quantification et de caractérisation. Ayant démontré la fonctionnalisation des ND par des biomolécules (à partir de ND-H), nous avons imaginé utiliser ces ND comme transporteurs de polypeptides, en particulier comme support de présentation de l'antigène pour la vaccination. Ainsi, nous avons mis en évidence que l'injection de H-ND fonctionnalisés par des peptides dont les séquences proviennent de protéines du papillomavirus humain (HPV), induit une réponse immunitaire positive et spécifique chez le modèle murin. Une application potentielle a portée sur la preuve de concept d'un test de diagnostic permettant l'isolement et la détection de cellules tumorales circulantes (CTC) dans le sang. Ce test se décompose en deux étapes successives, utilisant les ND-H comme support pour : -i) la capture d'éventuelles CTC à l'aide de pièges (ND-AC) issus du couplage ND-H et d'anticorps (AC) dirigés contre des marqueurs épithéliaux et -ii) la détermination de la présence des CTC par l'analyse de leur signature moléculaire. A travers les travaux de cette thèse, nous avons mis au point une méthode de quantification des H-NDs en suspensions aqueuses, démontré deux applications prometteuses des ND-H, tant pour les aspects diagnostiques que thérapeutiques.