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Recherche
Notre recherche se concentre sur le développement et l'application d'outils de spectroscopie et de microscopie optiques pour résoudre quantitativement des problèmes chimiques et biologiques à l'échelle moléculaire. La spectroscopie de fluorescence résolue dans le temps ainsi que les méthodes de détection de molécules individuelles par fluorescence, y compris la microscopie de super-résolution, sont des outils particulièrement utiles dans ce contexte.
Nous essayons de mieux comprendre des systèmes chimiques et biologiques allant de simples sondes de fluorescence et de complexes de coordination luminescents à de la matière molle (particules de microgels, polymères) ou des systèmes biologiques complexes (récepteurs couplés aux protéines G ou d'autres protéines). Un accent particulier est mis sur la compréhension détaillée des sondes fluorescentes utilisées afin de pouvoir les employer comme senseurs quantitatifs de leur environnement local.
Senseurs fluorescents quantitatifs pour l'imagerie de molécules individuelles et la microscopie de super-résolution
Les propriétés d'émission d'un colorant fluorescent dépendent directement de l'environnement local de la sonde. Des changements dans l'intensité, le spectre, le temps de vie ou la polarisation de la fluorescence peuvent ainsi nous renseigner sur l'environnement direct du fluorophore et de tels effets ont souvent été utilisés pour développer des senseurs fluorescents qualitiatifs. Une compréhension précise de l'origine de la modulation du signal fluorescent est toutefois nécessaire pour créer des senseurs quantitatifs et nous utilisons notre expertise en photophysique moléculaire pour développer des senseurs quantitatifs nous permettant de compter le nombre de molécules d'eau entourant un fluorophore ou de mesurer la dynamique structurelle de protéines.
Nous cherchons également à développer des moyens de mesurer la pression latérale dans des membranes lipidiques à l'échelle nanométrique à l'aide de sondes fluorescentes mécanosensibles.
Dynamique de protéines et des récepteurs couplés aux protéines G
Nous développons et appliquons des méthodes de détection de molécules individuelles pour étudier la dynamique et la diversité conformationnelles des récepteurs couplés aux protéines G (G protein-coupled receptors, GPCR). Les GPCR sont des protéines membranaires qui traduisent des signaux à travers la membrane cellulaire et qui sont la cible d'environ un tiers de tous les médicaments disponibles. La rhodopsine, qui est à l'origine du processus de visionm ou les récepteurs adrénergiques qui régulent notre rythme cardiaque, par exemple sous l'effet de l'adrénaline, sont quelques GPCR communs. Notre compréhension des mécanismes contrôlant l'activation et le fonctionnement des GPCR est encore très lacunaire, ce qui empêche la création de nouveaux médicaments de manière rationnelle. Afin de comprendre ces processus de manière plus détaillée, nous utilisons des outils de biophysique de pointe tels que l'imagerie de fluorescence de cellules vivantes, la microscopie de molécules individuelles, l'imagerie de super-résolution ou le tracking de molécules individuelles en plus d'outils standards de biologie moléculaire et cellulaire.
Nouvelles sondes fluorescentes
En travaillant avec des chimistes organiciens, nous sommes aussi intéressés par le développement de nouvelles sondes fluorescentes possédant des propriétés particulières ou spécifiques, notamment celles permettant le marquage de molécules ou d'organelles par affinité directe, et celles compatibles avec l'imagerie de super-résolution basée sur la détection de molécules individuelles.
Complexes de coordination luminescents à couches ouvertes
Nous développons également des outils permettant d'étudier les propriétés de luminescence de systèmes moléculaires à couches ouvertes pour des projets collaboratifs internes. Nous avons construit une plateforme expérimentale permettant d'étudier la luminescence de systèmes organiques et inorganiques à l'état solide ou en solution sans interruption de 260 à 1700 nm et à des températures de 10 à 400 K. Les cemtres métalliques possédant une absorption très faible peuvent être excités efficacement grâce à 7 lasers à puissance élevée couvrant une plage spectrale allant de 720 à 980 nm. A la fois des informations spectrales et sur la durée de vie de luminescence peuvent être obtenues grâce à un système de détection modulable. Nous étudions notamment les mécanismes de l'up-conversion de lumière dans des complexes moléculaires d'erbium.
Techniques spectroscopiques que nous utilisons et développons dans notre laboratoire
- Spectroscopie de fluorescence de molécules individuelles
- Imagerie de molécules individuelles, tracking de molécules individuelles
- Imagerie de super-résolution basée sur la détection de molécules individuelles (SMLM, dSTORM, PAINT)
- Spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS)
- Spectroscopie de fluorescence résolue dans le temps
- Spectroscopies stationnaires d'absorption et de fluorescence