ForceNBI — Capteur de force à base de nanocristaux semi-conducteurs pour l'imagerie biologique super-résolue

Les récepteurs membranaires associés à l'adhésion et le cytosquelette sont deux éléments clés des processus de mécanotransduction en biologie cellulaire. Les mécanismes moléculaires de la mécanotransduction constituent des sujets d'étude importants et très dynamiques, recouvrant des thèmes scientifiques à l'interface entre la physique, la chimie, la biochimie et la biologie. Notre capacité à comprendre ces signaux mécaniques en biologie est limitée par notre aptitude à les mesurer dans les cellules vivantes. Par conséquent, la dynamique spatio-temporelle et la régulation des zones actives impliquées dans la mécanotransduction, typiquement au niveau des sites d'adhésion focale, sont encore très mal comprises. Ce projet collaboratif propose de développer un nouveau nanocapteur de force (FNS, Force NanoSensor) permettant de mesurer et de cartographier les contraintes mécaniques exercées par les cellules vivantes. Cette sonde est composée d'une molécule extensible qui se comporte comme un ressort, flanquée de deux émetteurs à ses extrémités, dont un nanocristal semi-conducteur (quantum dot, nanoplatelet). La mesure de la force peut être réalisée lorsque la molécule extensible est étirée, et le moyen utilisé pour quantifier cet étirement à l'échelle nanométrique sera un transfert d'énergie non radiatif de type Förster (FRET). Dans ce projet, nous proposons également deux applications originales afin de mettre en évidence les avantages de notre nouveau nanocapteur de force pour sonder des processus de mécanotransduction. Ces approches nécessiteront à mettre en œuvre les sondes de force pour l'imagerie de fluorescence super-résolue. La première application portera sur un système biomimétique permettant d'étudier la dynamique des filaments d'actomyosine contractiles sur les complexes d'adhésion focale associés aux intégrines. La deuxième application consistera à mesurer la dynamique des forces contractiles dans des environnements 2D et 3D, générées par des fibroblastes.