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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Mécano-chimie : comment transformer un signal mécanique en réponse chimique ?

 

Transformer un signal mécanique en réponse chimique ? C’est ce que viennent de réaliser des équipes de Strasbourg et de Mulhouse(*) en greffant sur une surface des sites réactifs qui ne sont accessibles que lorsque la surface est étirée. Ils ont ainsi synthétisé un substrat qui permet l'adhésion cellulaire sous étirement et duquel les cellules se détachent lorsque le support revient dans son état non étiré. Ces résultats sont parus le 26 mars 2013 dans la revue ACS NANO.

 

Depuis plusieurs années, des groupes comme ceux de J. Moore de l'Université de l'Illinois (Urbana-Champaign, USA) ou de C. Bielawski de l'Université du Texas (Austin, USA) développent des systèmes polymériques qui, sous l'influence d'une force, subissent une réaction intermoléculaire conduisant généralement à un changement de couleur. La nature utilise quant-à-elle d'autres voies pour transformer un signal mécanique en réponse chimique. Les premières étapes de ce processus impliquent, entre autre, des protéines à sites cryptiques (ou sites codés). Ces sites sont exhibés uniquement sous étirement, et permettent alors des interactions spécifiques avec d'autres protéines engendrant une cascade de réactions.

Les équipes impliquées dans ce travail ont mis au point une stratégie originale pour synthétiser des systèmes répondant chimiquement ou biologiquement à un étirement mécanique, en développant des surfaces à sites cryptiques comme le fait la nature. Les chercheurs viennent d’obtenir le premier système qui permet l'interaction, uniquement sous étirement, entre un ligand (la biotine) greffé sur une surface et un récepteur (la streptavidine) présent en solution, et de manière totalement réversible. Le greffage des ligands se fait sous étirement. Greffés sur un élastomère, ils sont enfouis sous des chaînes de poly(éthylène glycol) (PEG), elles-mêmes greffées sur l'élastomère. Au repos, les ligands sont masqués par les chaînes de PEG et donc inaccessibles. L’étirement écarte les chaînes de polymères rendant ainsi les ligands accessibles (voir figure). Ils peuvent alors se lier aux récepteurs, et l'interaction cesse lorsque le système retourne au repos.

En remplaçant la biotine par des peptides d'adhésion de type arginine-glycine-acide aspartique (RGD), les chercheurs ont réussi à créer un substrat qui permet l'adhésion cellulaire sous étirement et duquel les cellules se détachent lorsque le support revient dans son état non étiré. Des applications dans le domaine de l'ingénierie tissulaire peuvent ainsi être envisagées. Prochaine étape : imaginer des systèmes permettant de moduler réversiblement une réaction enzymatique.    

 

 

schaaf

 

(*) Institut Charles Sadron (CNRS)
Institut de Sciences des Matériaux de Mulhouse (CNRS / Université de Haute-Alsace)
Institut National de la Santé et de la Recherche médicale U 1121
Laboratoire de conception et application de molécules bioactives (CNRS / Université de Strasbourg)

Laboratoire de chimie-physique et microbiologie pour l'environnement (CNRS / Université de Lorraine)

 

 

Référence

Jalal Bacharouche, Florent Badique, Ahmad Fahs, Maria V. Spanedda, Alexandre Geissler, Jean-Pierre Malval, Marie-France Vallat, Karine Anselme, Grégory Francius, Benoit Frisch, Joseph Hemmerlé, Pierre Schaaf, Vincent Roucoules
Biomimetic Cryptic Site Surfaces for Reversible Chemo and Cyto-Mechanoresponsive Substrates
ACS Nano 26 mars 2013, DOI: 10.1021/nn400356p

 

Contact chercheur 

Pierre Schaaf, Institut Charles Sadron, Strasbourg

Courriel : schaaf@unistra.fr

Tél : 03 88 41 40 12

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

28 mai 2013

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