Caractérisation des interactions biomoléculaires entre des ligands peptidiques immobilisés sur une surface et des récepteurs cellulaires

Abstract

L'objectif visé dans cette étude consiste à développer une méthodologie de caractérisation des interactions ligands/récepteurs cellulaires à la surface d'un transducteur physique. Le ligand immobilisé est représenté par un cyclopentapeptide c(-RGDfK-) dont les propriétés de reconnaissance spécifique pour l'intégrine alphaV beta3 sont bien connues. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la synthèse des ligands peptidiques, la mise au point des différentes techniques d'immobilisation de ces ligands et enfin la caractérisation des interactions biomoléculaires avec des cellules exprimant l'intégrine. Le ligand peptidique est présenté de façon multivalente sur un châssis moléculaire cyclodécapeptidique de séquence c(-Pro-Gly-Lys-Lys-Lys-)2. Le greffage des différents motifs se fait via la formation d'un lien éther d'oxime ou d'un lien amide sur les chaînes latérales des lysines orientées de part et d'autre du plan moyen du cyclopeptide. Trois approches ont été mises en œuvre pour fixer les ligands -RGD- sur une surface : le couplage affin, l'insertion dans une bicouche lipidique et le couplage covalent. Les surfaces fonctionnelles résultantes ont été caractérisées par des méthodes physico-chimiques d'analyse de surface et d'interface. Des tests d'adhésion cellulaire, suivis par QCM-D et par microscopie optique, ont ensuite permis de caractériser les propriétés de reconnaissance des ligands peptidiques. La comparaison des signaux de QCM-D et des images de la surface, obtenus à différents taux de greffage du ligand a permis d'identifier une densité de greffage minimale en ligand nécessaire à l'adhésion et à l'étalement des cellules.The aim of this study is to develop a methodology for characterizing ligand/cellular receptor interaction through the immobilization of the ligand on the surface of a physical transducer. The recognition element is based on a cyclopentapeptide c(-RGDfK-) whose specific recognition properties for the avb3 integrin are well known. Herein, we described the synthesis of peptide ligands, the different techniques of ligand immobilization, and finally the characterization of the biomolecular interactions with cells that express the integrin. A cyclic decapeptide sequence c(-Pro-Gly-Lys-Lys-Lys-)2 is used as a scaffold for the multivalent presentation of peptide ligands. Grafting of the different elements was carried out by way of oxime or amide bond at the lysine side chains on each side of the cyclopeptide. Three approaches were used to graft -RGD- ligands on a surface: a binding by the use of biotin-streptavidin interaction, inclusion of a lipopeptide ligand into a lipid bilayer, and through a covalent coupling. The resulting functional surfaces were characterized by physicochemical analysis of surface and interface. Cell adhesion experiments were conducted by using QCM-D and optical microscopy in order to characterize the recognition properties of peptide ligands. The comparison of the QCM-D signals and surface images obtain for different ligand grafted densities on the surface permit to estimate the minimum ligand concentrations required for cell attachment and cell spreading.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF