Biophysique & Nanosystèmes 

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Présentation

BioPhyNa est une thématique qui mène des travaux de recherche autour de la biophysique fondamentale, des biocapteurs, des membranes cellulaires et des bactéries.

Sujets BioPhyNa

Membres de la thématique BioPhyNa

Membres de la thématique BioPhyNa

La thématique est composée de 5 membres :

Et en collaboration étroite avec Fabien Moroté, technicien rattaché à la plateforme NSI

 

Thèmes de recherche

Nos thématiques de recherche couvrent des domaines variés de la biophysique fondamentale au développement de biocapteurs, en s’intéressant plus spécifiquement à deux types d’objets : les membranes cellulaires et les bactéries.

Nos travaux de recherche concernent ainsi :

  • l’étude de la structure de modèles simplifiés de membrane cellulaire (monocouches et bicouches planes lipidiques) et des effets induits par la présence de lipides oxydés ou de molécules exogènes de type phtalocyanines. Ces dernières sont utilisées par exemple dans des applications médicales de photothérapie, impliquant qu’elles traversent la membrane cellulaire, mais peu de données sont disponibles sur leurs modes d’interaction, l’impact de leur état d’oxydation … ;
  • l’étude de la structure de modèles membranaires simplifiés plans :

    La composition des membranes cellulaires (protéines + lipides) étant extrêmement complexe, il s’avère, en effet, souvent pertinent d’utiliser des modèles simplifiés, mimant leur structure (monocouche pour un feuillet, bicouche pour la membrane entière) mais de composition limitée à un type de lipide ou à un mélange de composition connue.

    Cette thématique, outre son intérêt pour la structure des modèles membranaires, s’applique également à étudier les effets induits par la présence de lipides oxydés ou de molécules exogènes (type phtalocyanines) sur ces modèles;

  • l’effet de nanoparticules sur des modèles membranaires simplifiés :

    Les nanoparticules, quasi omniprésentes dans notre vie quotidienne (cosmétiques, peintures…), sont potentiellement toxiques vis-à-vis des écosystèmes et de l’Homme. Elles sont ainsi susceptibles de pénétrer notre organisme et nos cellules, la membrane cellulaire étant alors leur première cible. A l’échelle nanométrique, nous nous intéressons à leurs interactions avec des modèles membranaires et aux dégâts qu’elles peuvent y induire (formation de nanotrous, mode de pénétration dans les cellules …) ;

  • l’étude des interactions entre nanoparticules et bactéries :

    Certaines nanoparticules ont des effets bactéricides permettant, par exemple, de fonctionnaliser des textiles intelligents. D’autres nanoparticules peuvent être conçues pour reconnaître de manière spécifique certaines souches bactériennes pour des applications dans le domaine des biocapteurs. Il est donc nécessaire d’étudier les interactions entre nanoparticules et bactéries afin d’en comprendre les mécanismes et d’en dégager la spécificité, sélectivité et efficacité (selon la composition, la taille … de ces deux systèmes) ;

  • la conception de biocapteurs permettant la détection rapide et spécifique de bactéries ou molécules dans un milieu

    Après avoir travaillé sur l’élaboration d’un biocapteur pour la détection des métaux lourds, nous nous intéressons dorénavant au développement de capteurs de type « whole cell » détectant la bactérie elle-même (et non son ADN), évitant ainsi des étapes fastidieuses de purification. Nous travaillons également à la conception d’un biocapteur pour la détection de polyphénols, molécules aux propriétés anti-oxydantes, présentes dans les fruits et légumes. Deux approches sont menées en parallèle pour assurer la reconnaissance des polyphénols : l’utilisation d’une enzyme ou d’une micro-algue.

Certaines de nos thématiques ont fait et font l’objet de divers projets (région, CNRS, PEPS, BQR, DGA, programmes d’échanges …) et collaborations locales, nationales et internationales au travers de thèses et stages (Thèses et stages au sein de Biophyna).

 

Matériels et montages expérimentaux

 Pour réaliser les modèles membranaires simplifiés plans, nous disposons :

  • d’une cuve de Langmuir, permettant d’effectuer des transferts de type Langmuir-Blodgett et Langmuir-Schaeffer ;
  • d’un évaporateur rotatif, permettant la formation de bicouches lipidiques par éclatement de vésicules.

Les expériences menées avec des bactéries requièrent l’utilisation d’étuves et d’un autoclave.

La conception des biocapteur nécessite, entre autres, la maîtrise des dépôts de couches de polyélectrolytes, des dépôts par spin-coating.

Afin de caractériser l’ensemble de ces systèmes biologiques et de maîtriser la conception de nos biocapteurs, des techniques complémentaires sont utilisées :

  • la microscopie à force atomique (AFM),
  • la microscopie de fluorescence,
  • la microbalance à quartz,
  • le tensiomètre( analyseur de profil de goutte),
  • la voltamétrie, le potentiostat …

 

Résultats

Téléchargez le diaporama des thématiques de Biophyna.

Résultats de la thématique BioPhyNa

Résultats de la thématique BioPhyNa

 

 Publications

Pour une liste plus exhaustive de nos publications : Publications de la thématique Biophyna.

 

  • R. Faye, F. Moroté, Ch. Grauby-Heywang, T. Cohen-Bouhacina;

“Oxydation of Langmuir-Blodgett films of monounsaturated lipids studied by Atomic Force Microscopy”,

Int. J. Nanotechnology (2013), 10, Nos. 5/6/7, 390–40.

 

  • R. Faye, I. Gammoudi, F. Morote, C. Grauby-Heywang, and T. Cohen-Bouhacina

“Phase Behavior and Structure Properties of Supported Lipid Monolayers and Bilayers in Interaction with Silica Nanoparticles”

World Academy of Science, Engineering and Technology, 78 (2013) 1594-1601

 

  • Gammoudi, N. R. Faye, F. Moroté, D. Moynet, Ch. Grauby-Heywang, and T. Cohen-Bouhacina

“Characterization of Silica Nanoparticles in Interaction with Escherichia coli Bacteria”World Academy of Science, Engineering and Technology, 79 (2013) 607- 613

 

  • Gammoudi, L. Blanc, F. Moroté, C. Boissière, R. Kalfat, D. Rebière, T. Cohen-Bouhacina, C. Dejous.

“High sensitive mesoporous TiO2 coated Love wave device for heavy metal detection”.

Biosensors and Bioelectronics

 

  • Gammoudi, V. Raimbault, H. Tarbague, F. Moroté , C. Grauby-Heywang, A. Othmane, R. Kalfat, D. Moynet, D. Rebière, C. Dejous, T. Cohen-Bouhacina.

“Enhanced Bio-inspired Microsensor Based On Microfluidic / Bacteria / Love Wave Hybrid Structure For Continuous Control Of Heavy Metals Toxicity In Liquid Medium”

Sensors and Actuators, 198 (2014) 278-284 (http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2014.01.104)