Le phénomène de multirésistance aux médicaments laisse les patients atteints de cancer avec un pronostic défavorable et leurs options de traitement sont limitées. Par conséquent, des intérêts croissants dans la recherche de nouveaux composés antitumoraux ou d'autres stratégies pour combattre la multirésistance se sont manifestés. La microscopie électrochimique à balayage (SECM) est dans ce domaine une candidate prometteuse pour l'étude de cellules vivantes. Cette méthode emploie des électrodes nanométriques qui peuvent être utilisées pour détecter des métabolites dans les études portant sur une cellule unique. Le présent travail montre l'influence du ferrocèneméthanol (FcCH2OH) sur deux lignées différentes de cellules humaines cancéreuses du col utérin. Le potentiel de la microscopie électrochimique à balayage biologique (Bio-SECM) est démontré par le fait que la réponse différentielle au FcCH2OH des cellules résistantes aux médicaments provient en partie de l'efflux non spécifique d'une protéine associée cette résistance, la MRP1. Le lien nouvellement établi entre FcCH2OH / [FcCH2OH]+, GSH / GSSG et la multirésistance dans les cellules cancéreuses humaines pourrait avoir un impact sur de futures applications qui nécessitent une évaluation adéquate de la réponse métabolique à des médicaments anticancéreux chez les cellules résistantes à la chimiothérapie. Pour améliorer les futures études de Bio-SECM sur les cellules, une nouvelle procédure d'adhésion cellulaire est établie. Grâce à des membranes élastomériques comprenant des pores à des endroits précis, il est possible de créer des motifs contenant un seul type de cellules, ainsi que de co-cultures. En outre, la technique de Bio-SECM est améliorée par l'introduction d'un mode particulier de balayage de la sonde. Ce mode, appelé distance constante, permet de découpler les informations sur la topographie et sur la réactivité. Le travail présenté est une première étape importante vers l'établissement d'un indicateur quantifiant les activités reliées à la résistance aux médicaments des cellules. Cela pourrait être utilisé tout au long de la vie des cellules et sur différentes lignées, ce qui permettrait de faire un dépistage de médicaments ciblés. Cela améliorerait l'analyse actuelle du cancer, ce qui conduirait finalement à avoir un meilleur traitement chimiothérapeutique. La présente thèse est structurée en trois chapitres, dont deux ont le format d'un manuscrit d'un article scientifique. Le premier chapitre se concentre sur l'utilisation de la microscopie électrochimique à balayage (SECM) pour étudier les cellules vivantes. Grâce à cette technique, les auteurs abordent le phénomène de multirésistance chez les cellules cancéreuses humaines et son impact sur la recherche médicale future. Une nouvelle procédure de structuration de l'adhésion cellulaire sur des motifs définis est présentée dans le chapitre deux de cette thèse. Elle vise à améliorer les conditions de travail pendant les études de Bio-SECM. Le dernier chapitre décrit les perspectives et les objectifs à long terme à atteindre au cours qu’offre ce travail. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Microscopie, Électrochimique à balayage, Multirésistance aux médicaments, Formation de motif cellulaire, Imagerie électrochimique, Cancer

Le suivi des interactions entre protéines, localisées à la membrane plasmique ou à l'intérieur de cellules, a été réalisé au cours de cette thèse par imagerie de fluorescence et par l'analyse de processus dits de FRET (Forster Resonance Energy Transfer). Pour quantifier le FRET entre nos protéines d'intérêt, nous avons choisi le contraste de durée de vie de fluorescence car cette méthode est indépendante de la concentration et de l'intensité de fluorescence. Afin d'obtenir une résolution suffisante pour des problématiques neurobiologiques, un microscope TIRFLIM (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) avait préalablement été développé. Celui-ci nous permet de faire de l'imagerie en plein champ avec une résolution axiale sub-longueur d'onde. Ce dispositif a été calibré et optimisé au cours de cette thèse pour répondre au mieux à des problématiques biologiques. Différentes approches ont ainsi été testées dans le but de calibrer la profondeur de pénétration de l'onde évanescente. Des surfaces plasmoniques ont entre autres été utilisées pour augmenter la sélectivité axiale du montage. Notre microscope a été dédié à l'étude de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre la protéine précurseur de l'amyloïde APP, protéine transmembranaire impliquée dans la maladie d'Alzheimer et une de ses enzymes de clivage BACE1. Nous avons ainsi effectué un suivi dynamique de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre APP et BACE1 dans des cellules HEK-293 et dans des cultures primaires de neurones d'hippocampe d'embryons de rat, de la membrane plasmique à l'intérieur des cellules grâce à notre dispositif TIRFLIM. La mesure d'anisotropie de fluorescence résolue en temps a également été implémentée sur notre montage. Ces mesures résolues en temps et en polarisation ont permis de mesurer le temps de corrélation rotationnelle de fluorophores et de mettre en évidence de manière qualitative différents niveaux d'homodimérisation de protéines impliquées dans la maladie d'Alzheimer.

La fixation d'un nanotube de carbone à l'extrémité d'une pointe AFM constitue une des approches privilégiées pour améliorer l'exploitation des sondes locales de force. Nous présentons ici une étude comparative de nanotubes de carbone obtenus par dépôt chimique de vapeur soit en simple ou double feuillets (diamètre typique de l'ordre de 2 à 4 nm) soit en multiples feuillets (diamètre de l'ordre de 70 nm) ancrés sur la pointe. L'étude en mode dynamique de modulation de fréquence des propriétés mécaniques des nanotubes permet de mettre en évidence la compétition entre l'adhésion du nanotube sur la surface et l'énergie élastique stockée au cours de sa déformation. En tant que nanosonde, le nanotube de carbone présente plusieurs avantages et, par le biais d'une fonctionnalisation spécifique, peut même devenir une sonde bien adaptée pour l'étude des systèmes biologiques. Nous proposons ici une méthode de mesure de la reconnaissance spécifique entre un peptide et un matériau non biologique afin d'envisager par la suite la fonctionnalisation des pointes AFM. Cette méthode exploite des nanoparticules fonctionnalisées avec des séquences d'acides aminés, synthétisées à partir de résultats d'approche de biologie moléculaire. Ces séquences peptidiques seront ensuite fixées sur une pointe AFM sur laquelle est ancré un nanotube de carbone ou sur une pointe usinée avec un faisceau d'ions focalisés. La fonctionnalisation se réalise ensuite par trempage, à l'aide d'un AFM dynamique, de la pointe oscillante dans une solution diluée de nanoparticules. Les mesures des déplacements de fréquence et de la dissipation peuvent nous indiquer comment les nanoparticules interagissent avec la pointe.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique : Reims : 2004. / Titre provenant de l'écran titre. Références bibliogr. en fin de chapitre. Annexe.

Thèse doctorat : Images et Systèmes : Villeurbanne, INSA : 2001. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 136-144.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science et génie des matériaux : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 207 réf.

Thèse doctorat : Génie des Matériaux :Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 135-142.

Thèse doctorat : sciences. Matière condensée : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2004. / 183 réf.

Thèse doctorat : Sciences. Matière condensée : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. 183 réf.

Thèse doctorat : Nucléaire et Thermique : Villeurbanne, INSA : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.