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Jean-Michel Siaugue

Maître de conférences Sorbonne Université 32ème section

Barre 32-42, 3ème étage, bureau 312

Sorbonne Université - Case courrier 51- 4, place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05

Tel : 33 (0) 1 44 27 43 09 / Fax : 33 (0) 1 44 27 32 28

jean-michel.siaugue@sorbonne-universite.fr

https://orcid.org/0000-0003-1217-9493

https://www.researchgate.net/profil...

Activités de recherche

Les nanoparticules d’oxyde de fer, super-paramagnétiques, sont déjà largement utilisées comme agent de contraste T2 en IRM. Elles constituent une plateforme nanométrique qui peut permettre de combiner, par exemple, l’imagerie en IRM avec la délivrance, ciblée magnétiquement, d’une drogue vectorisée à la surface des nanoparticules. L’association du suivi de l’efficacité du traitement et de la délivrance dans la zone, l’organe, malade est un des types d’applications médicales en plein essor pour de tels objets. On peut aussi envisager que les nanoparticules d’oxyde de fer puissent jouer un rôle actif dans le traitement puisque celles-ci s’échauffent dans un champ magnétique alternatif (hyperthermie). L’utilisation de telles particules afin de détruire de façon ciblée des tumeurs est déjà en essai clinique sur l’homme dans certaines équipes. Ces nanoparticules, de par leur surface spécifique élevée et leur stabilité colloïdale, constituent un support solide, mais diffusant en solution et confinable sous champ magnétique, où il est possible de greffer un nombre très important d’espèces. C’est donc également un support de choix pour des applications en diagnostic médical.

Mes activités de recherche s’inscrivent dans ce contexte des applications biomédicales des nanoparticules magnétiques, et j’ai développé l’élaboration d’un système composite nanométrique et son usage pour des applications aussi bien en thérapie, qu’en diagnostic médical, in vitro mais aussi in vivo.

Pour réaliser de telles applications en milieu biologique, il est nécessaire de fonctionnaliser la surface de ces nanoparticules. D’une part, il faut greffer à leur surface la drogue à vectoriser ou bien la fonctionnalité qui permettra la mesure de la concentration de l’espèce à doser. D’autre part, la fonctionnalisation de surface doit aussi permettre d’assurer la stabilité colloïdale de ces objets et donc apporter des interactions répulsives, de nature stériques ou électrostatiques. Pour ce faire, la fonctionnalisation par des ligands organiques tels que l’acide citrique ou l’acide dimercaptosuccinique a été largement étudiée.

J’ai choisi de développer une alternative à la méthode de fonctionnalisation des nanoparticules magnétiques par des ligands organiques et ainsi enrichi la gamme de nanomatériaux étudiés dans l’équipe CIN.

Cette alternative consiste à enrober une ou plusieurs nanoparticules magnétiques, constituant un cœur magnétique, dans une couche de silice. Le matériau composite obtenu, nanométrique, est généralement désigné sous le terme de nanoparticules de type cœur coquille, pour désigner le cœur, magnétique, et la couche, la coquille, de silice. L’enrobage dans une couche de silice présente de nombreux avantages. La surface peut être facilement fonctionnalisée à l’aide d’organosilanes commerciaux. La couche de silice peut être dopée en fluorophores afin de rendre ces particules observables en microscopie de fluorescence. Enfin la silice est connue pour son affinité avec les membranes biologiques.

La voie de synthèse utilisée repose sur un mode opératoire en deux étapes, qui a été mis au point lors du stage de Master de Vincent Maurice, puis optimisé lors de la thèse de Thomas Georgelin. Il consiste en l’encapsulation des nanoparticules magnétiques par une première couche de silice, dopée en fluorophores, suivie par la fonctionnalisation de cette couche de silice, par condensation simultanée de deux dérivés organosilanes, l’un comportant des groupes fonctionnels pour la post fonctionnalisation, l’autre par des chaines de polymères pour la stabilité colloidale du nanomatériau composite obtenu. Il permet donc l’obtention de nanoparticules magnétiques et fluorescentes, fonctionnalisées par exemple par des chaînes de polyéthylèneglycol et des fonctions amines. Il est possible de faire varier le ratio entre les deux organosilanes et de modifier ainsi la densité de surface en fonction amines, c’est-à-dire le nombre de point d’ancrage de fonctionnalités ainsi que la densité de charges positives à pH 7,4.

Lors de la thèse de Thomas Georgelin, réalisée en collaboration avec Sophie Bombard, et sous la direction de Valérie Cabuil, l’utilisation de cette plateforme nanométrique comme vecteur d’un agent anticancéreux, la bléomycine, fut développée. Il fut possible de contrôler la quantité de bléomycine greffée de façon covalente tout en conservant la stabilité colloïdale des nanoparticules. Les études in vitro, sur des plasmides d’ADN, et in cellulo, sur des lignées cellulaires cancéreuses, ont montré que la bléomycine greffée conservait ses propriétés de coupure de l’ADN, sa sélectivité de coupure vis-à-vis de certaines bases et ses propriétés cytotoxiques à des concentrations similaires à celles de la bléomycine non vectorisée. Les mêmes études ont montré l’innocuité des nanoparticules non fonctionnalisées par la bléomycine.

Ces nanoparticules de type cœur coquille ont été aussi utilisées dans le cadre du projet ANR SOLUDIAG, fruit d’une collaboration avec les équipes de chimistes analyticiens de l’ESPCI et de l’ENSCP, ANR dans laquelle Thomas Georgelin fut activement impliqué. Ce projet avait pour objectif le développement d’un immunodiagnostic en solution et les nanoparticules de type cœur coquille furent utilisées comme une phase solide, avec une surface spécifique élevée, permettant le greffage de l’antigène, mais diffusant en solution, grâce à la conservation de leur stabilité colloïdale. Un immunodiagnostic analogue à un immunodiagnostic de type Elisa, mais utilisant ces nanoparticules porteuses de l’antigène comme support solide et intégré dans un microsystème a été développé.

Je fus aussi impliqué dans un projet financé par l’INCA (TELOPLATIN) portant sur la vectorisation de nouveaux complexes du cis platine, à l’aide de nanoparticules de type cœur coquille, mais comportant une couche de silice mésoporeuse. Des premiers matériaux mésoporeux furent élaborés par Jérémie Soulié, post doctorant sous ma direction pendant 9 mois, mais dans lesquels l’incorporation des complexes du platine s’avéra infructueuse.

Dans le cadre du projet européen NANORESISTANCE, un projet européen de type de IAPP (Industry-Academia Partnerships and Pathways (FP7)), visant à promouvoir les échanges entre l’industrie et le monde académique, dans lequel était impliqué trois laboratoires académiques et deux entreprises pharmaceutiques, la vectorisation d’inhibiteurs originaux de la tyrosine kinase, développé par les partenaires industriels, fut étudiée. Ce travail fut en particulier conduit par Ana Belen Davilla Ibanez, post doctorante sous ma direction pendant 12 mois, qui ensuite travailla 18 mois chez les deux partenaires industriels, d’abord sur le greffage des inhibiteurs puis sur les tests in cellulo des nanomatériaux actifs obtenus.

Dans le cadre du post doctorat, de Thanh Duc Mai, financé par la Swiss Fundation, nous purent élucider le mécanisme d’adsorption des nanoparticules de type cœur coquille à la surface des membranes biologiques. Cette étude faisait suite à des travaux préliminaires, impliquant notamment Thomas Georgelin, dans lesquels nous avions mis en évidence l’adhésion en surface de globules rouges de ces nanoparticules de type cœur coquille magnétiques et fluorescentes, phénomène présentant un réel intérêt pour des applications en imagerie multimodale in vivo.

Lors de la thèse de Marie-Charlotte Horny, réalisée sous la direction de Jean Gamby et en collaboration avec Matthieu Lazerges, ces nanoparticules furent de nouveau utilisées comme phase solide permettant cette fois ci le greffage d’ADN sondes en vue de la détection par des méthodes électrochimiques de micro ARN biomarqueurs de certains cancers. Les propriétés magnétiques des nanoparticules furent mises à profit de façon originale lors de l’étape de pré-concentration de la cible à détecter.

Lors de la thèse d’Ourania Makrigeni, réalisée sous la direction de Richard Villaneau et en collaboration avec Franck Launay, ces nanoparticules furent cette fois ci mise en jeu comme support magnétique d’un catalyseur de type polyoxométalates, pour des applications en catalyse homogènes nanosupportée, ce qui me donna l’opportunité de découvrir un nouveau champ d’application possible des nanomatériaux.

Dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire Physico-Chimie de l’Institut Curie, ces nanoparticules furent utilisées afin de contrôler magnétiquement la distribution d’une protéine au sein d’une cellule. Les nanoparticules cœur coquilles, une fois micro-injectées dans le cytoplasme, sont d’une taille suffisamment faible pour pouvoir se mouvoir efficacement dans la cellule, sous l’action d’un gradient de champ magnétique. Il est donc possible, en greffant en surface des nanoparticules des ligands affins d’une protéine, de recruter in cellulo les protéines visées et de les accumuler en un point donné de la cellule, via l’application ciblé d’un gradient de champ magnétique. Cette application est à la base du projet européen MAGNEURON (H2020 FET-OPEN), dans lequel je suis impliqué sur la période 2016/2020. Avec Emilie Secret, Jerome Fresnais et Christine Ménager, nous avons notamment fourni au projet des nanoparticules cœur coquille de taille adéquate mais aussi développé la synthèse d’une nouvelle gamme de matériaux, anisotrope, sur laquelle se concentre mes activités de recherche actuellement.

Je co-encadre actuellement également, avec Emilie Secret et Christine Ménager, la thèse de Mathilde Lejeune, débutée en septembre 2018, sur un sujet fruit de la collaboration entre le laboratoire PHENIX et le Laboratoire des Biomolécules, dans laquelle interviennent donc aussi comme encadrantes Fabienne Burlina et Sandrine Sagan. L’étude menée porte sur les mécanismes d’internalisation cellulaire de différents types de nanomatériaux, de taille, de nature variables, fonctionnalisés par des peptides pénétrants afin d’échapper à la voie classique d’endocytose.

Activités d’enseignement

Depuis septembre 2018 :
-  Travaux dirigés de première année de licence de l’Unité d’Enseignement « Chimie : Structure et Réactivité » (1C001).
-  Atelier de Recherche Encadrée « Nanosanté » (1RE01).
-  Travaux pratiques de chimie inorganique de seconde année de licence de l’Unité d’Enseignement « Techniques Analytiques » (2C015).
-  Travaux pratiques de chimie organique de troisième année de licence de l’Unité d’Enseignement « Chimie Organique Expérimentale » (3C005).
-  Orientation et Insertion Professionnelle d’étudiants de première année de master (bilan personnel, CV, lettre de motivation, connaissance des acteurs du secteur, valorisation de leur parcours, de leur établissement, simulation d’entretien, accompagnement lors de la recherche du stage industriel de M1…) (UE 4COI1).
-  Tuteur pédagogique d’étudiants de première année de master lors de leur stage industriel.

Entre septembre 2013 et juin 2018 :
-  Cours, travaux dirigés et travaux pratiques de première année de licence de l’Unité d’Enseignement « Chimie : Structure et Réactivité » (1C001).
-  Enseignant référent d’étudiants de première année de licence.
-  Tuteur pédagogique d’étudiants de première année de master lors de leur stage industriel.

Entre février 2005 et juin 2013 :
-  Travaux dirigés et travaux pratiques de première année de licence de l’Unité d’Enseignement « Introduction à la chimie » (LC101).
-  Cours, travaux dirigés et travaux pratiques de première année de licence de l’Unité d’Enseignement « Chimie expérimentale » (LC102).
-  Enseignant référent d’étudiants de première année de licence.
-  Travaux dirigés de deuxième année de licence de l’Unité d’Enseignement « Chimie, Industrie et environnement, Inorganique » (LXC7A).
-  Travaux pratiques de troisième année de licence de l’Unité d’Enseignement « De la molécule aux médicaments » (LC311).
-  Travaux pratiques de troisième année de licence de l’Unité d’Enseignement « Travaux expérimentaux sur projets (LC336-343).
-  Tuteur pédagogique d’étudiants de licence professionnelle « métiers de la chimie et de la biotechnologie, filière synthèse organique »
-  Travaux pratiques de première année de master de l’Unité d’Enseignement « Molécules et Matériaux Inorganiques » (MC407/419).
-  Cours de deuxième année de master de l’Unité d’Enseignement « Formulation des dispersions colloïdales et des systèmes organisés » (NC868).

Responsabilités collectives

Depuis Janvier 2018 :
-  Membre élu du conseil de la Faculté des Sciences et Ingénierie de Sorbonne Université.

Avril 2016 - Décembre 2017 :
-  Vice-Président Délégué Formation Initiale auprès de la Vice-Présidente Formation et Insertion Professionnelle (N. Drach-Temam).
-  Membre élu de la Commission Formation et Vie Universitaire (CFVU) du Conseil Académique de l’Université Pierre et Marie Curie.

Avril 2012 - Mars 2016 :
-  Chargé de mission Scolarité et Etudes auprès du Vice-Président Formation (F. Chemla).
-  Membre nommé du Directoire des formations et de l’insertion professionnelle de l’Université Pierre et Marie Curie.

Septembre 2008 - Juin 2012 :
-  Responsable en première année de licence d’une section aménagée, destinée aux étudiants non titulaires d’un bac S, accueillant majoritairement des étudiants détenteurs d’un bac technologique (section IPCB, parcours BGPC).

Février 2007 - Juin 2012 :
-  Coordination (pédagogie et organisation) de l’Unité d’Enseignement « Chimie expérimentale » (LC102) (600 étudiants / an environ) de première année de licence.