Protéines simplifiées obtenues par polymérisation par ouverture de cycle (rop) de n-carboxyanhydrides // protéines simplifiées obtenues par polymérisation par ouverture de cycle (rop) de n-carboxyanhydrides

Topic description

L'utilisation de protéines comme éléments de construction pour la conception de matériaux est très prometteuse dans de nombreuses applications. Si les approches qui utilisent le génie génétique ou la biologie synthétique pour produire des protéines sont prometteuses, elles nécessitent toutefois un développement important des plateformes biologiques, ce qui limite l'échelle et la portée de ces méthodes de préparation. Une alternative à l'utilisation de protéines recombinantes est la conception de polymères synthétiques. En effet, les polymères sont utilisés depuis longtemps comme modèles pour imiter le comportement des protéines, et le principal avantage de ces systèmes est leur robustesse accrue et leur plus grande accessibilité. Des études récentes ont par exemple démontré que les polymères synthétiques sont capables de reproduire des caractéristiques protéiques complexes telles que l'interaction spécifique entre un anticorps et un antigène, malgré l'absence de contrôle précis de la séquence. La conception de polymères de type protéique est motivée par deux objectifs fondamentaux : premièrement, reproduire la configuration structurale complexe des protéines naturelles ; et deuxièmement, développer des analogues simplifiés qui présenteront les caractéristiques structurelles ou fonctionnelles de leurs homologues naturels.

La méthode la plus rentable et la plus efficace pour synthétiser des chaînes polypeptidiques par des moyens chimiques est un processus de polymérisation en une seule étape, à savoir la polymérisation par ouverture de cycle (ROP) de monomères N-carboxyanhydrides. Pour ce projet de recherche, cette méthode est avantageuse car elle conserve une structure peptidique similaire à celle des protéines. De plus, elle utilise les réactifs les plus simples et permet la préparation de polymères à la fois en grande quantité et avec un rendement élevé. Dans le domaine de la science des matériaux, les polymères polypeptidiques offrent une approche distinctive pour diriger la formation de structures nanométriques par le biais d'interactions intermoléculaires et/ou intramoléculaires. De plus, les polymères polypeptidiques ont suscité un intérêt considérable pour toute une série d'applications biomédicales.

L'objectif du projet de doctorat proposé est de faire progresser le domaine des polymères de type protéique en concevant des structures polypeptidiques dont la distribution des monomères reproduira le comportement structural ou fonctionnel des protéines intrinsèquement désordonnées. Plus précisément, nous chercherons à concevoir des polymères thermosensibles qui imitent la réactivité de l'élastine et des polymères bioactifs qui imitent l'adhésion cellulaire de la fibronectine. Le projet porte sur la préparation de biomatériaux (nanomédecine, ingénierie tissulaire) qui seront conçus à partir de ces polymères de type protéique originaux.
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The use of proteins as building blocks for material design holds tremendous promise in many applications. While approaches that use genetic engineering or synthetic biology to produce proteins are promising, they require substantial development of biological platforms, which limits the scale and scope of such preparative methods. An alternative to the use of recombinant proteins is the design of synthetic polymers. Indeed, polymers have long been used as models to mimic protein behavior, and the primary advantage of such systems is their increased robustness and their easier accessibility. Recent studies have for instance demonstrated that synthetic polymers are capable of replicating complex protein features such as specific antibody-antigen interaction, despite the absence of precise sequence control. Designing protein-like polymers is driven by two fundamental objectives: first, to reproduce the comprehensive structural configuration of natural proteins; and secondly, to develop simplified analogues that will exhibit the structural or functional characteristics of the natural counterparts.
The most cost-effective and efficient method for synthesizing polypeptide chains via chemical means is a one-step polymerization process, namely, the ring-opening polymerization (ROP) of N-carboxyanhydrides monomers. For this research project, this method is advantageous because it conserves a peptidic structure similar to proteins. Furthermore, it employs the simplest reagents and enables the preparation of polymers in both high yields and large quantities. In the domain of materials science, polypeptide polymers offer a distinctive approach to directing the formation of nanoscale structures through intermolecular and/or intramolecular interactions. Moreover, polypeptide polymers have garnered considerable interest for a range of biomedical applications.
The objective of the proposed PhD project is to make progress in the field of protein-like polymers by designing polypeptide scaffolds whose monomer distribution will reproduce the structural or functional behavior of Intrinsically Disordered Proteins. In more details, we will aim at designing thermoresponsive polymers that mimic the responsiveness of elastin and bioactive polymers that mimic the cell adhesion of fibronectin. The scope of the project encompasses the preparation of biomaterials (nanomedicine, tissue engineering) that will be engineered from these original protein-like polymers.
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Début de la thèse : 01/10/
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