Evènement
Soutenance de Thèse de Éléonore Kurek
ISM - Groupe Photonique Moléculaire, Chemobiologie et Imageries (PMCI)
La thèse, réalisée sous la direction du Dr. Mireille Blanchard-Desce et du Pr. Jean-Baptiste Verlhac , se déroulera en anglais.
Vendredi 12 décembre 2025 à 9h30
Bâtiment A29 - Amphithéâtre B
Titre : «Nanoparticules fluorescentes ultra-brillantes à base de molécules organiques (dFONs) pour la bioimagerie»
Résumé : L’imagerie de fluorescence permet de visualiser des structures biologiques avec un contraste optique amélioré, grâce à des sondes fluorescentes. Dans les tissus épais et les organismes entiers, la profondeur d’imagerie est limitée par la diffusion et l’absorption de la lumière. Ces pertes peuvent être réduites en augmentant la brillance des sondes, en décalant leur émission vers le rouge ou le proche infrarouge (NIR), dans la fenêtre de transparence biologique, ou en recourant à l’excitation biphotonique, pour permettre une meilleure pénétration.
Les nanoparticules fluorescentes organiques à base de colorants moléculaires connaissent un intérêt grandissant. Elles combinent une forte brillance et une bonne photostabilité par rapport aux sondes moléculaires, et présentent une meilleure bio- et eco-compatibilité que les nanoparticules inorganiques tels que les quantum dots ou les particules dopées en lanthanides. Contrairement aux nanoparticules dopées en colorants - basées sur matrices de silice ou de polymère - les nanoparticules organiques fluorescentes à base de colorants (dFONs) sont de purs agrégats de colorants intrinsèquement stables, formés par nanoprécipitation de colorants polaires et polarisables (PPDs). Dans ces systèmes où la densité de colorant est maximale, l’extinction de fluorescence par agrégation est limitée grâce à l’ingénierie moléculaire. Ainsi les dFONs atteignent des brillances très élevées, comparables et souvent supérieures à celles de sondes établies telles que les quantum dots.
Ce travail présente le développement de dFONs aux propriétés optimisées pour la bioimagerie.
La première partie décrit la conception, la caractérisation et l’emploi de dFONs émettrices rouges pour le suivi tridimensionnel de particules uniques (SPT) par excitation biphotonique. Ces dFONs, élaborées à partir d’un colorant quadrupolaire présentant une forte absorption à 2 photons dans le proche IR et conçues pour une photostabilité accrue, résistent à de fortes intensités laser pendant plusieurs minutes. Leur petite taille et leur forte brillance permettent d’atteindre une meilleure précision de localisation que les sondes inorganiques utilisées en SPT à 2 photons.
Les parties suivantes portent sur des dFONs binaires (BFONs) composées de deux colorants distincts, choisis pour permettre un transfert d’énergie à l’état excité, notamment par résonance de type Förster (FRET). L’objectif est d’obtenir des sondes combinant une émission rouge et un rendement quantique élevé, et de contourner les contraintes imposées par la « band gap law ».
A cette fin, des BFONs constituées de colorants bis dipolaires, émettant dans le vert et le rouge, sont préparées par nanoprécipitation séquentielle pour obtenir une structure cœur écorce. Dans ces BFONs, l’accepteur, indirectement excité via le donneur, présente un rendement quantique de fluorescence exalté grâce à un effet d’Amplification Nanointerfaciale de l’Émission (NIEE). La variation du rapport donneur/accepteur démontre la dépendance directe du NIEE à la composition. Des observations en microscopie confocale montrent ensuite que ces BFONs conservent leurs propriétés photophysiques et leur intégrité structurale après 48h en milieu cellulaire.
Enfin, des BFONs composées de colorants quadrupolaires émettant dans l’orange et le rouge sont préparées en une seule étape, afin d’assurer une distribution homogène des deux colorants au sein des particules. Elles présentent un transfert d’énergie hautement efficace et un effet d’Amplification Environnementale de l’Émission (EEE) avec des valeurs comparables au NIEE des BFONs cœur écorce, tout en nécessitant seulement une fraction de la quantité d’accepteur.
Cette étude souligne l’importance de l’ingénierie moléculaire ainsi que le potentiel d’une intégration synergique de multiples colorants pour la conception de dFONs émettrices rouge et plus brillantes, ouvrant des perspectives pour la conception de sondes fluorescentes de nouvelle génération
Mots clefs : Fluorescence moléculaire, Bioimagerie, Nanoparticules organiques, Optique non-linéaire, FRET, Suivi de particule unique.
Jury :
Pr. Bo LAURSEN, Université de Copenhague, Kemisk Institut - Rapporteur
Dr Suzanne FERY-FORGUES, Université de Toulouse 3 Paul-Sabatier - Rapporteure
Dr. Rémi MÉTIVIER, DR CNRS, ENS Paris Saclay - Examinateur
Pr. Véronique JUBERA, Université de Bordeaux - Examinatrice