Une couronne d'hémoglobine éclaire les réactions des nanoparticules dans leur milieu biologique
Publié par Isabelle le 02/12/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
En milieu biologique, les nanoobjets (nanoparticules, nanomatériaux, etc.) s'entourent d'une couronne de protéines, dont la fonction est encore mal connue. Des chercheurs du laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (NIMBE, CNRS/CEA),de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des...) intégrative de la cellule (I2BC, UPSud/CNRS/CEA) et du Laboratoire Léon Brillouin (Léon Brillouin (né le 7 août 1889 à Sèvres - mort en 1969 à New York) était un physicien franco-américain, essentiellement connu pour ses travaux en mécanique quantique et en physique du solide. C'est l'un des grands noms de la...) (CNRS/CEA) ont détaillé la structure d'une couronne de moléules d'hémoglobine, explicitant son rôle dans l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) biologique de la nanoparticule sur laquelle elles sont adsorbées. Des résultats, à retrouver dans la revue Langmuir, qui répondent à des enjeux en nanomédecine et toxicologie.


Représentation de l'adsorption des molécules d'hémoglobine (en rouge) sur une nanoparticule de silice (La silice est constituée de dioxyde de silicium, un composé chimique qui entre dans la composition de nombreux minéraux ; sa formule est SiO2.) (en bleu) pour former la corona.
© L. Marichal et al. 2019

Les développements futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) en nanomédecine et nanotoxicologie dépendent d'une meilleure compréhension du comportement des nanoobjets, particules naturelles ou matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), dans les milieux biologiques (cellules, fluides intra ou extracellulaires). Au contact de tels milieux, les nanoobjets se recouvrent spontanément d'une couronne de protéines appelée "corona", acquérant une "identité biologique" spécifique qui peut conditionner leur biodistribution et leur éventuelle toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets...). Une équipe interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) du laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (NIMBE, CNRS/CEA) et de l'Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC, UPSud/CNRS/CEA) s'est intéressée à la structure de la couronne assemblée quand deux protéines modèles, la myoglobine et l'hémoglobine, sont adsorbées sur une nanoparticule.

Avec l'aide de chercheurs du Laboratoire Léon Brillouin (CNRS/CEA) et en utilisant la technique de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation »...) des neutrons aux petits angles, l'équipe a observé une large augmentation de la capacité de l'hémoglobine à fixer l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), sans modification de forme, lorsque la couronne est assemblée. Cette même analyse a également permis de mesurer l'épaisseur de la corona, montrant que les molécules d'hémoglobine forment une monocouche organisée à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) de la nanoparticule: l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) ainsi formé est donc un véritable nanoassemblage contrôlé.

L'adsorption de protéines à leur surface semble également provoquer une agrégation de nanoparticules. La détection de ce phénomène jusque-là négligé ouvre la voie à une meilleure compréhension de l'impact de la corona sur l'activité biologique des nanoparticules.

Référence publication;
L. Marichal, G. Giraudon--Colas, F. Cousin, A. Thill, J. Labarre, Y. Boulard, J.-C. Aude, S. Pin (Pin désigne :), J.P. Renault.
Protein-nanoparticle interactions: what are the protein-corona thickness and organization ?
Langmuir - Juillet 2019
DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b01373
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