Imagerie térahertz par réflexion interne totale pour la biologie. : Application à l'étude de la perméabilisation cellulaire.

Résumé : Les ondes térahertz s’étendent de 0.1 à 10x1012 Hz, à la frontière entre les domaines de l’optique et des radiofréquences. Cette position intermédiaire originale en a longtemps rendu l’accès difficile : les technologies térahertz n’ont pris leur essor qu’au cours des années 90. Le domaine n’a pas encore atteint la maturité des domaines des microondes ou de l’infrarouge qui le jouxtent. Cependant, les motivations exploratoires sont fortes, de par la sensibilité spectroscopique du térahertz aux états moléculaires (rotationnels, vibrationnels..) et aux liaisons faibles établies dans et entre les molécules. Dans le cas des objets biologiques, le térahertz est particulièrement sensible à l’eau : sa quantité, son état physico-chimique et ses solutés.Nous avons mis en œuvre un montage d’imagerie en réflexion interne totale atténuée (ATR) pour pouvoir distinguer des cellules vivantes de leur milieu physiologique. Au cours de ce travail, le montage d’imagerie ATR a été caractérisé théoriquement, puis expérimentalement. La première démonstration de l’origine du contraste sur ces images térahertz a été réalisée. Il provient du contenu intracellulaire, plus spécifiquement des protéines et peptides dissouts dans le cytoplasme.Une analyse fine des mécanismes sous-jacents à la nature protéique du contraste térahertz a également été développée. Elle donne accès à des informations spectroscopiques inédites sur l’eau, les protéines dissoutes et la couche de solvatation les entourant.Mettant à profit cette compréhension de notre montage térahertz, nous l’avons proposé comme outil non invasif de suivi quantitatif de la perméabilisation de cellules en conditions physiologiques. Lors de la perméabilisation, augmentation des transferts moléculaires à travers la membrane, notre outil permet de quantifier le passage des peptides et protéines. La perméabilisation de cellules vivantes a une gamme d’application vaste, de l’entrée de fluorochromes pour l’imagerie ou de médicaments à la thérapie génique. Afin d’assurer ces passages à travers la membrane des cellules, il est nécessaire d’altérer ses propriétés, sans pour autant compromettre la viabilité cellulaire. L’étude de deux types de perméabilisation avec notre outil térahertz est proposée : la perméabilisation chimique et l’électroporation. Dans les deux cas, des mécanismes d’effet dose ont été caractérisés quantitativement. Notre outil térahertz a démontré de grands avantages devant les méthodes actuellement utilisées pour quantifier ces dynamiques de perméabilisation et en caractériser la réversibilité.
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Thèse
Biophysique [physics.bio-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLX068〉
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Soumis le : lundi 20 mars 2017 - 16:35:09
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Marianne Grognot. Imagerie térahertz par réflexion interne totale pour la biologie. : Application à l'étude de la perméabilisation cellulaire.. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLX068〉. 〈tel-01492927〉

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