Biphotonics molecular-based nanotools for biology

Depuis deux décennies, la modernisation des techniques d’imagerie de fluorescence a permis decomprendre et d’étudier de nombreux processus biologiques. Ce formidable essor a néanmoins étéralenti par les faibles performances des sondes fluorescentes disponibles pour ce type d’imagerie. Cemanque d’objets luminescents a motivé des recherches intenses dans le but d’optimiser les sondesmoléculaires fluorescentes déjà existantes afin de leur permettre d’être plus fluorescentes, mais aussiplus stables. En parallèle à ces optimisations, l’avancée des nanotechnologies à permis de développerde nouveaux outils pour l’imagerie biologique. Du fait de leurs propriétés optiques, de leur excellentephotostabilité, ainsi que la possibilité de fonctionnaliser leur surface, les nanoparticules semiconductrices(QDs) ont connu un succès phénoménal dans les domaines de l’imagerie. Au fur et àmesure de leur utilisation, de nombreuses questions partiellement élucidées sur la toxicité des QDs ontémergé. Dans le but de proposer une alternative aux QDs, de nombreux groupes de recherche onttravaillé sur la préparation de nanoparticules (ONPs) à base de molécules organiques, ce qui a mis finà l’hégémonie des QDs en imagerie biologique. Parmi ces ONPs, les nanoparticules fluorescentes àbase de molécules organiques (FONs) se sont imposées comme des candidats sérieux pour sonder levivant. Dans cette optique, nous développons de nouveaux chromophores qui, par un designmoléculaire adapté, peuvent former des FONs avec des brillances à un et deux photons comparables àcelle des QDs tout en étant biocompatibles.Since decades, bioimaging technics increased a lot, thus leading to a better understanding of biologicalprocesses. However, the fluorescence imaging was limited due to the low photostability and brightnessof available organic dyes. In order to improve the lack of photostability and brightness of thecommercially available dyes, lots of effort was done by organic chemists. In the mean time with theincoming of nanotechnologies, new tools such as the semi-conductors QDs raised as promisingluminescent probes for bioimaging. Due to their intrinsic properties, QDs are bright and photostablenano-objects, furthermore, the labeling of the surface of the QDs is of interest for targeting (such asthe detection of cancer cells). Despite their popularity, with time, issues about the clearance and thetoxicity of the QDs have been adressed and are still not fully solved. So the development of safer andbiocompatible tools for bioimaging emerged as evidence for scientists. In that context, the use ofnanoparticles made of organic materials gain in interest and particularly the fluorescent organicnanoparticles (FONs). We aimed to propose biocompatible and safer alternative to QDs, so wedeveloped new nanotools, based on the self aggregation of propeller-shaped fluorophores as FONs.Because of the specific design of the chromophores, these FONs have large one and two-photonbrightness combine with good photostability. These features made these FONs promising tools foreither one-photon and two-photon fluorescence imaging in cells and in vivo