Nanoparticules Organiques Fluorescentes et Fonctionnelles pour le Diagnostic et la Bioimagerie

Grâce à leur brillance et leur photostabilité élevées, les nanoparticules fluorescentes constituent une alternative prometteuse aux fluorophores organiques, en particulier dans des domaines tels que l'imagerie biomédicale et les biosenseurs. Parmi les nanoparticules fluorescentes les plus largement exploitées pour ces applications figurent les Quantum Dots, ainsi que les nanoparticules de silice ou de polymères, dopées avec des luminophores. Une alternative à ces objets est l’utilisation de nanoparticules organiques fluorescentes (dFONs) obtenues par nanoprécipitation de fluorophores hydrophobes dédiés dans l’eau. De par la forte concentration en fluorophores au coeur des dFONs, celles-ci peuvent présenter des brillances exceptionnelles. Leur technique de fabrication est très simple à mettre en oeuvre et a l’avantage de pouvoir être utilisée avec une large variété de chromophores, permettant ainsi de moduler leurs longueurs d’onde d’absorption et d’émission de fluorescence. Toutefois, le défi de ces dFONs réside dans la mise au point de méthodes efficaces et robustes de fonctionnalisation, ce qui permettrait leur utilisation comme biomarqueur ou biosenseur. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’élaboration de nouvelles structures de colorants fonctionnels et sur la fabrication de nanoparticules organiques réactives en surface, utilisées en bioimagerie. Une première partie concerne la synthèse et la caractérisation d’un nouveau colorant portant des fonctions maléimides. Les dFONs obtenues à partir de ce colorant sont réactives aux thiols, et ont pu être utilisées comme senseurs de glutathion intracellulaire émettant dans le bleu et excitables à 1 ou 2 photons. La fonctionnalisation de surface covalente de ces dFONs par différentes biomolécules thiolées est ensuite présentée dans le cadre d’une preuve de concept. Par ailleurs, des études sur des chromophores modèles non fonctionnalisés ont été réalisées pour mieux comprendre l’impact de la modification structurale des colorants sur les propriétés photophysiques des dFONs résultantes, ainsi que sur leur comportement en milieu cellulaire. La limitation de ce premier colorant étant sa longueur d’onde d’émission dans le bleu, peu adaptée aux tissus biologiques, les sections suivantes présentent des colorants émetteurs rouges dont la synthèse est modulable et permettant d’y introduire des fonctions réactives. Il a notamment été montré que ces nouvelles dFONs rouges peuvent s’internaliser dans des cellules eucaryotes, pour en particulier imager (sous excitation à 1 et 2 photons) les gouttelettes lipidiques.