Fluorophores dendritiques à 2 photons pour l'imagerie moléculaire, sub-cellulaire et cellulaire, et chez l'animal vivant – BIODENDRIDOT

L'imagerie interne d'animaux vivants par microscopie de fluorescence classique est possible depuis 15 ans, mais a de nombreux inconvénients et limitations, comme un endommagement photo-induit des tissus, ou l'instabilité et l'affadissement des chromophores en présence d'eau. La fluorescence d'excitation à deux photons pourrait apporter des améliorations substantielles: des images 3-D de tissus biologiques in vivo peuvent être obtenues avec une résolution de 1 micron et une pénétration d'au moins 500 microns, sans endommager les tissus. Les quantum dots ont des propriétés d'absorption à deux photons et de fluorescence très importantes; ils ont cependant un certain nombre d'inconvénients: leur composition (des métaux lourds comme le cadmium, susceptible d'induire une toxicité non négligeable, encapsulés dans des polymères pour les stabiliser et les solubiliser), une fonctionnalisation difficile (difficile de leur lier de façon covalente des petites molécules capables de cibler au niveau moléculaire des entités biologiques sans les perturber), et leur clignotement. Pour résoudre ces inconvénients, nous proposons de développer une alternative tout organique aux quantum dots, basée sur l'assemblage de multiples fluorophores organiques (spécialement créés pour l'absorption à deux photons) à l'intérieur d'un dendrimère. De plus, la présence de nombreux groupements fonctionnels dans les dendrimères devrait donner la possibilité d'augmenter les propriétés, en particulier la possibilité de viser sélectivement des cibles biologiques. Notre but central est de créer de nouveaux dendrimères fluorescents intelligents pour l'imagerie in vivo d'évènements biologiques au niveau moléculaire, infra-cellulaire et cellulaire, particulièrement pour ceux qui interviennent durant les processus de cancérisation. Tout d'abord, les fluorophores organiques absorbant 2 photons seront synthétisés dans le groupe de Mireille Blanchard-Desce (Synthèse et ElectroSynthèse Organique: SESO); ils seront ensuite greffés dans des dendrimères, dans le groupe d'Anne-Marie Caminade et Jean-Pierre Majoral (Laboratoire de Chimie de Coordination: LCC). La surface de ces dendrimères fluorescents sera fonctionnalisée pour assurer la solubilité dans l'eau. Des fonctions supplémentaires seront ensuite greffées en surface, permettant un ciblage sélectif tel que des anti-corps monoclonaux, ou des substances biologiquement actives (médicaments, acides nucléiques,...). Le type de fonctions le plus adéquat sera déterminé en collaboration avec les équipes d'Etienne Joly / Justin Teissié (Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale: IPBS) et celle de Bettina Couderc (Institut Claudius Regaud: ICR). Ces équipes utiliseront les dendrimères fluorescents, pour des études fondamentales de biologie in vitro, jusqu'à des marquages et ciblages dans des souris in vivo. Les équipes de l'IPBS valideront d'abord la fonctionnalité des dendrimères fluorescents en terme d'efficacité de coloration et de ciblage, par cytométrie en flux, et pour suivre une réponse immunitaire anti-tumourale in vitro et in vivo; elles utiliseront ensuite ces dendrimères fluorescents pour suivre des médicaments anti-cancéreux et détecter des cellules métastatiques à l'intérieur de souris. L'équipe de l'ICR testera d'abord l'efficacité et la spécificité du marquage par les dendrimères fluorescents de différentes lignées cellulaires de cancers ovariens humains. Ces dendrimères seront ensuite testés sur des souris portant des xénogreffes. Cette équipe peut effectuer si nécessaire des essais pré-cliniques. La diversité de l'expertise des 4 équipes constituant ce consortium (photophysique(SESO), chimie et nanosciences (LCC), biologie et immunologie (IPBS), oncologie (ICR)) devrait conduire à des percées particulièrement significatives, sur le plan fondamental et appliqué. Le concept proposé ici est d'utiliser des dendrimères fluorescents comme alternative plus sure aux quantum dots, pour l'imagerie in vivo et