Marjorie Yon, doctorante aux IMRCP, a soutenu sa thèse sur les assemblages en solution de polymères, ions et nanoparticules d'or

Marjorie a réalisé ses recherches dans l'équipe IDeAS du laboratoire des IMRCP.

Le 9 décembre dernier, elle a soutenu sa thèse intitulée : "Assemblages en solution de polymères, d'ions et de nanoparticules d'or : mécanisme de formation, caractérisation et applications"

L’étude des assemblages à l’échelle moléculaire connaît aujourd’hui un essor grandissant. Les mécanismes impliqués dans la formation de ces assemblages, grandement inspirés de phénomènes issus de la nature, ont permis d’ouvrir les portes de nombreuses applications en biologie telle que l’imagerie médicale, la délivrance de principes actifs ou encore le traitement du cancer. Pour ces applications, ces assemblages doivent à la fois présenter une grande stabilité en milieu biologique et des propriétés compatibles avec le domaine visé. Ce travail porte ainsi sur l’étude de différents assemblages mettant en jeu des copolymères à blocs, des ions trivalents (Y³⁺, Gd³⁺, Eu³⁺) et des nanoparticules d’or.

Elle a tout d’abord montré que le poly(acide acrylique)-bloc-poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PAA-b-PVP) synthétisé par un procédé RAFT forme des structures nanométriques en présence d’ions trivalents (tel que Y³⁺, Gd³⁺, Eu³⁺). Ces assemblages possèdent une bonne stabilité colloïdale en solution aqueuse et une faible toxicité cellulaire in vitro. Les colloïdes à base de gadolinium ont en outre démontré de très bonnes performances en tant qu’agent de contraste pour l’imagerie IRM. Elle a enfin montré que le PVP est un substitut du PEG à considérer pour la création d’assemblages à visée biologique.

Dans un second temps, l’étude d’assemblages à base de nanoparticules d’or et d’ions a été engagée. Les interactions générées modifient les propriétés optiques des particules d’or, ce qui a conduit à la mise en œuvre facile et rapide d’un test colorimétrique. Ce test a permis la détection et quantification d’ions Gd³⁺ jusqu’à des concentrations de l’ordre du mM. Un contrôle systématique des échantillons dédiés à l’imagerie par IRM a pu ainsi être réalisée sans avoir recours à des techniques chronophages et très coûteuses.

Enfin, les derniers travaux portent sur des assemblages supracolloïdaux dont la formation provient du caractère pH-sensible du PAA-b-PVP en solution. L’abaissement du pH d’une solution aqueuse de ce copolymère conduit à la formation d’objets sphériques par la mise en place de liaisons hydrogène entre les groupements « acide acrylique » (AA) et « vinyle pyrrolidone » (VP). La taille de ces objets dépend à la fois des caractéristiques propres au polymère (configuration, masse moléculaire) et de sa concentration en solution.
En dépit de sa simplicité, ce type d’assemblage réversible présente la particularité de pouvoir piéger en son sein, là aussi de façon réversible, des NPs d’or initialement mises en présence du polymère. L’interaction forte entre la surface des NPs d’or et les fonctions VP du polymère sont ici la force motrice, induisant l’intégration des NPs d’or au sein des assemblages.
Des tests préliminaires portant sur différents assemblages hybrides à base de copolymère PAA-b-PVP, d’ions de Gd³⁺ et de NPs d’or ont été initiés ouvrant ainsi des perspectives vers la construction des matériaux à propriétés originales.

Faits marquants de la thèse :

Marjorie a gagné le Prix de la meilleure communication orale, décerné par l'école doctorale lors de sa journée annuelle en 2021.

Elle a également participé au comité d'animation du laboratoire et impulsé l'organisation des Olympiades qui se sont déroulées en 2021 lors de la journée annuelle du laboratoire.
Félicitations à Marjorie pour la qualité de ses travaux et son implication dans la vie du laboratoire !