Biopuce à aptamères anti-thrombine : exploration d'une technique alternative de détection

For 20 years, aptamers have been raising an increasing interest for biosensor applications as replacements for antibodies, due to their high stability and low cost. The main objective of this Ph.D. thesis is to show the great capacities of an aptamer biochip that combines the advantages of aptamer probes associated with a SPRi (Surface Plasomn Resonance imaging) detection to monitor, in real-time and in a label-free manner, molecular interactions occurring on the surface of the biochip. Two aptamers selected against the thrombin protein (APT1 = 5′- GGT-TGG-TGT-GGT-TGG -3′ and APT2 = 5′-AGT-CCG-TGG-TAG-GGG-AGG-TTG-GGG-TGA-CT-3′) were chosen as models for our study. This choice led to the exploration of different lines of research. First, both aptamers were used independently to develop a kinetic biosensor with remarkable performances for the quantification of thrombin. This tool served to determine independently, and compare, both the solution- and surface-phase affinities of the trombin-APT2 interaction. But more than a simple and effective biosensor, this kind of biochip represents a true platform to study the protein and its interactions within complex structures, such as the sandwich-like architecture with APT1 and APT2, or its interactions with other factors of the coagulation cascade (inhibition of thrombin by antithrombin III and heparin cofactor II, conversion of prothrombin into thrombin by the prothrombinase complex).Du fait de leur haute stabilité et bas coût de production, les aptamères suscitent un intérêt croissant, depuis près de 20 ans, dans le design de biocapteurs en tant qu'élément de reconnaissance idéal. Le but de ce travail de thèse est de démontrer l'intérêt et la pertinence d'un outil tel qu'une biopuce à aptamères, associant les avantages des sondes aptamères à ceux d'une détection par SPRi (Surface Plasmon Resonance imaging), permettant une détection sans marquage et en temps réel d'interactions moléculaires. Dans ce but, deux aptamères anti-thrombine (APT1 = 5′- GGT-TGG-TGT-GGT-TGG -3′ et APT2 = 5′-AGT-CCG-TGG-TAG-GGG-AGG-TTG-GGG-TGA-CT-3′) ont été choisis comme objets d'étude modèles. Ce choix a permis d'orienter différents axes de recherche : utilisés indépendamment comme sondes lors de l'élaboration de notre biopuce, ils ont tout d'abord permis de réaliser une détection cinétique optimisée de la thrombine, avec des performances remarquables pour une détection de ce type, ainsi que le calcul de constantes de dissociation en solution et à la surface des biopuces. Mais au-delà d'un simple biocapteur, la biopuce a également pu être utilisée comme véritable plateforme d'étude de la thrombine et de ses interactions, au sein de structures plus complexes telles que la structure « sandwich » entre les deux aptamères, ou d'autres interactions impliquant la thrombine en tant qu'acteur de la cascade de coagulation (inhibition de la thrombine par l'antithrombine III et le cofacteur II de l'héparine, transformation de la prothrombine au sein du complexe prothrombinase)