Quantum Dots pour le Ciblage en Cellules Vivantes et la Microscopie HiLo Bi-couleur

Quantum Dots (QDs) are semiconductor nanocrystals with unique optical properties. Their use as probes in biology requires their water solubilization through an adapted surface chemistry which will determine the QD final size, its optical properties and its interaction with the biological environment. We propose a new ligand for QD water solubilization, the dihydrolipoic acid - sulfobetaine (DHLA-SB), which combines simultaneously small size, good stability in a large pH range, in saturated salt solutions and during time and with very low non specific adsorption to cellular membranes. Afterwards we analyzed the intracellular behavior of DHLA-SB QDs during time and we compared it to two other QD classes. This study clearly demonstrated the surface chemistry influence on the intracellular fate of the nanoparticules and also revealed an increased stability of DHLA-SB QDs. We then functionalized the QDs with streptavidin (SA) or biotin to specifically label live and fixed cells. We demonstrated how DHLA-SB QDs-SA are able to efficiently stain a membrane receptor as well as an intracellular biotinylated protein into living cells, with a higher specificity than commercial QDs-SA (Invitrogen). Lastly we proposed to use DHLA-SB QDs as probes for a new structured illumination imaging technique, two-color Hilo microscopy, which allows to obtain an optical section (similar to a confocal image) of a thick biological sample with only one image acquisition.Les Quantum Dots (QDs) sont des nanocristaux de semiconducteurs qui possèdent des propriétés optiques hors du commun. Leur utilisation comme sondes en biologie nécessite leur solubilisation dans l'eau, grâce à une chimie de surface adaptée, qui influence la taille finale du QD, ses propriétés optiques et son interaction avec l'environnement biologique. Nous avons développé un nouveau ligand, l'acide dihydrolipoïque-sulfobétaïne (DHLA-SB), qui permet d'obtenir des QDs à la fois petits, stables dans une vaste gamme de pH, dans des solutions saturées en sel et dans le temps, et avec une très faible adsorption non spécifique sur les cellules. Nous avons observé et caractérisé le comportement intracellulaire des QDs DHLA-SB au cours du temps et nous l'avons comparé à celui de deux autres classes de QDs : cette étude a clairement montré l'influence de la chimie de surface sur le devenir intracellulaire des nanoparticules et a révélé une stabilité accrue des QDs DHLA-SB. Nous nous sommes également intéressés à la fonctionnalisation des QDs avec la streptavidine (SA) ou la biotine afin de marquer spécifiquement des cellules vivantes ou fixées. Les QDs-SA DHLA-SB obtenus ont permis de suivre un récepteur membranaire ou encore de marquer de façon spécifique une protéine biotinylée à l'intérieur de cellules vivantes, bien plus efficacement qu'avec les QDs-SA commerciaux (Invitrogen). Enfin, nous avons proposé d'utiliser les QDs DHLA-SB pour améliorer une technique de microscopie à illumination structurée, la microscopie HiLo bicouleur, et obtenir une coupe optique (type image confocale) d'échantillons biologiques épais en une seule image