Description

Contexte et enjeux
La détection in vitro de marqueurs pathogènes (protéines, acides nucléiques) est cruciale pour le diagnostic des maladies infectieuses, des cancers et des pathologies inflammatoires. Les méthodes actuelles doivent concilier sensibilité et facilité d’utilisation, un défi difficile à relever.
La détection d’acides nucléiques repose sur des techniques d’amplification (comme la qPCR), ultra-sensibles mais coûteuses et complexes à mettre en œuvre dans des environnements à ressources limitées.
La détection de protéines utilise des immunoessais (ELISA, ECLIA) pour une haute sensibilité, ou des tests rapides (LFA) moins sensibles, limitant leur efficacité dans des matrices complexes.

Approche innovante : les nanoparticules à base de lanthanides utilisées comme sondes de détection.
Le projet exploite les nanoparticules de YVO₄:Eu, qui présentent une forte absorption UV, un grand décalage de Stokes, une excellente photostabilité, une stabilité colloïdale en milieu aqueux et une fonctionnalisation aisée, idéale pour une détection ultra-sensible de biomolécules.
Nos travaux antérieurs ont démontré leur potentiel pour la détection de protéines sur bandelettes (LFA) et en format ELISA, avec comme principal défi la réduction des signaux non spécifiques.

Objectifs du projet de thèse
Optimisation des nanoparticules
Contrôle de la taille et du rendement quantique pour les formats LFA et ELISA.
Développement de nouvelles méthodes de fonctionnalisation pour réduire les signaux non spécifiques.

Détection de protéines dans des échantillons complexes
Conception d’instruments optiques pour la détection de la luminescence dans des milieux fluorescents (sérum, sang, eaux usées).
Utilisation de la détection résolue en temps et de dispositifs portables.
But : détection à très faible concentration (~fM) pour le titrage de biomarqueurs ou le suivi de l’expression protéique.

Détection d’acides nucléiques sans enzymes et sans amplification
Mise au point de méthodes d’hybridation ADN/ARN sur puces et sur bandelettes.
Détection optique et évaluation des performances (sensibilité, reproductibilité) dans des tampons physiologiques (sang, salive, urine).
But : développer des tests diagnostiques rapides et sans amplification par enzymes pour la détection d’ADN/ARN viraux.

Validation clinique et benchmarking
Collaboration avec des hôpitaux et partenaires pharmaceutiques pour évaluer les méthodologies développées par rapport aux dispositifs médicaux actuels.
Benchmarking en vue d’un transfert technologique et d’une industrialisation.

Aspect interdisciplinaire
Ce projet rassemble des compétences en biochimie, optique, chimie des nanoparticules et imagerie, visant à établir une nouvelle méthode de référence pour le diagnostic médical quantitatif, alliant haute sensibilité, praticité et faible coût.

Compétences requises

M2 interdisciplinaire Biologie-Chimie-Physique capacité de travail autonome et en équipe, motivation forte pour la recherche interdisciplinaire

Bibliographie

F. Mousseau et al. Luminescent lanthanide nanoparticle-based imaging enables ultra-sensitive, quantitative and multiplexed in vitro lateral flow immunoassays, Nanoscale 13, 14814 (2021)
F. Mousseau et al. Multititration: The New Method for Implementing Ultrasensitive and Quantitative Multiplexed In-Field Immunoassays Despite Cross-Reactivity? ACS Anal. Chem. 95, 13509-13518 (2023)
R. Kuhner et al. Ultrasensitive quantitative protein detection using Eu-ion doped vanadate nanoparticles, BioArxiv 2025 ; DOI : 10.1101/2025.06.03.657629 (ACS Sensors, in revision)

P. Preira et al. Capillary action test using photoluminescent inorganic nanoparticles. Brevet WO2020016308A1
P. Preira et al. Ultra-sensitive detection method using photoluminescent nanoparticles. Brevet WO2019025618A1
C. Bouzigues. ALTAIR (Application for Lateral Test Assay Image Recording) application IDDN.FR.001.420025.000.S.P.2019.000.31230.
R. Kuhner, C. Bouzigues, C. Cardone, R. Lestini, A. Alexandrou, R. Vieira Perrella, T. Gacoin
Procédé de détection ultra-sensible à l’aide de particules photoluminescentes, FR2308669 11/08/2023 ; WO2025036863A1 ;
https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/090053962/publication/FR3152059A1?q=pn%3DFR3152059A1

Mots clés

diagnostic in vitro, nanoparticules luminescentes