Stéphane ARBAULT, researcher from Institute of Chemistry & Biology of Membranes & Nano-objects – CNRS, Proteome Platform, University of Bordeaux will give a lecture on “Développements de Méthodes Couplées Spectro-Electrochimiques pour l’Etude d’Entités Biologiques Individuelles ” the 17th  January 2023 at the Institute for Analytical Sciences (11:00 am – seminar room).

Abstract:

Le couplage de méthodologies analytiques permet très souvent de dépasser les limites de chaque approche. Nous nous intéressons au couplage de méthodes électrochimiques avec des méthodes spectroscopiques,1 en particulier pour l’imagerie et la détection de processus biologiques redox. Des couplages spectro-électrochimiques ont permis des avancées notables dans la compréhension de mécanismes à l’échelle cellulaire (neurones, cellules immunitaires, etc.), et plus récemment au niveau sub-cellulaire (systèmes membranaires, vésicules, organelles…). Nous développons des couplages entre spectroscopies-microscopies de fluorescence et microélectrochimie pour étudier des activités mitochondriales.2 Les mitochondries sont la source principale d’ATP chez les cellules aérobies, mais pas seulement puisqu’elles sont aussi le siège de nombreuses voies métaboliques (synthèse des lipides, calcium, signalisation redox, etc.).

Les déficiences génétiques et métaboliques mitochondriales sont directement associées à de nombreuses pathologies musculaires, neuronales, hépatiques, des cancers, etc. Les approches spectroscopiques et électrochimiques ne détectent pas les mêmes métabolites énergétiques et redox (NADH, potentiel de membrane, calcium, vs O2, H2O2, quinones, etc.), elles sont donc complémentaires. Nous les couplons sur la plateforme d’un microscope pour l’analyse de mitochondries individuelles,2 au sein de microsystèmes (réseaux de puits instrumentés),3 à la surface d’électrodes4 ou de réseaux de fibres optiques (optoélectrodes).5 Ces systèmes ouvrent le champ des possibles pour caractériser de façon multiparamétrique, résolue en temps et spatialement les variations d’état redox mitochondrial en fonction de modulations physiopathologiques. De plus, ces méthodologies couplées trouvent un nouveau champ d’applications dans le domaine de la cellule artificielle ou biomimétique. Recréer des activités biochimiques et biologiques complexes dans des compartiments synthétiques demande des caractérisation spatio-temporelle et quantitative précises pour en valider les concepts, des exemples dans ce domaine en fort développement seront présentés.6

 

Références:

1. Doneux T. et al. Analytical Chemistry, 2016, 88, 6292-6300. Girard-Sahun F. et al. Analytical Chemistry, 2022, 94 (14), 5555-5565.
2.Colin C. et al. Mitochondrial Medicine: Methods and Protocols – 3rd edition, 2021, 153-163.
3.Belaidi Sekli F.; et al. Sensors Actuators B-Chemical, 2016, 232, 345-356.Vajrala V.S. et al Biosensors Bioelectronics, 2019, 126, 672-678. Vajrala V.S. et al Advanced Biology, 2021, 5(7), 2100484
4.Voci S. et al. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 14753. Ma Y. et al. Angewandte Chemie, 2021, 16, 18742.
5.Bombail T. et al. Electrochimica Acta, 2019, 328, Guilbault S. et al. Bioelectrochemistry, 2022, 148, 108262.
6.Lefrançois P. et al. Analyst, 2020, 145 (24), 7922-7931. Lefrançois P. et al. Analytical Chemistry, 2021, 93 (39), 13143– 13151. Ben Trad F. et al. Analytical Chemistry, 2022, 94 (3), 1686–1696.