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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0270

DOMAINE DE RECHERCHE
Biotechnologies, nanobiologie / Sciences du vivant
INTITULÉ DU SUJET Français

Interactions lumière-matière dans des nanofils protéiques: vers une optoélectronique bioinspirée

RÉSUMÉ DU SUJET

Les fibres amyloïdes sont des nano-objets quasi-1D à hauts facteurs de forme (Longueur/Diamètre~ 4000) aux propriétés mécaniques remarquables. Ces fibres, qui résultent de l’auto-assemblage de protéines, sont particulièrement propices aux approches ascendantes (bottom-up) pour le développement de biomatériaux fonctionnels structurés à différentes échelles (Nano->Méso->Micro). Nous avons ainsi récemment développé des bionanofils dont l’architecture est inspirée de celle proposée pour les filaments bactériens qui permettent des transferts électroniques à longue portée (plusieurs microns, voir mm). Ce nanofil bio-inspiré est réalisé à partir d’une protéine chimère qui comprend un domaine prion capable de s’auto-assembler sous forme de fibres amyloïdes et un domaine dont la fonction est d’assurer le transport d’électrons (une rubrédoxine). Le domaine prion régule et encode l’auto-assemblage d’une fibre décorée à sa surface par des unités rubrédoxines suffisamment proches les unes des autres pour transporter les électrons d’un bout à l’autre des fibres par sauts successifs entre centres redox. Tout comme les bionanofils bactériens permettent l’échange d’électrons entre le milieu extérieur et des enzymes au sein de la bactérie, ces nanofils protéiques bio-inspirés permettent le transport d’électrons entre une électrode de carbone vitreux et une enzyme sur une distance de plusieurs microns. Cette avancée scientifique fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Chemistry (http://dx.doi.org/10.1038/nchem.2616 ).

Au-delà de ces remarquables performances en termes de transfert électronique à longue distance, nous avons récemment mis en évidence d’exceptionnelles propriétés optoélectroniques (couplage transport/ photoluminescence) au sein de ces nano-objets bio-inspirés. Ainsi les fibres amyloïdes, au cœur de ce projet de recherche se positionnement comme des systèmes modèles et modulables (par génie génétique) pour l’étude des interactions lumière-matière dans les nano-objets biologiques. Au cours des 3 années de cette thèse, nous proposons ainsi de progresser dans la compréhension et la maitrise des processus fondamentaux (effets excitonique et/ou de confinement quantique) à l’origine de ces caractéristiques inédites pour des bionanofils. Supportés par la modélisation et la dynamique moléculaire, la/le doctorante/doctorant bénéficiera d’une palette adaptée de spectroscopies (UV-Vis-NIR, Fluorescence, Raman, Photoluminescence résolue en temps) et de techniques de caractérisations avancées (RX (ESRF), Neutrons (ILL), Microscopies AFM et TEM (imagerie & tomographie)) qui lui permettront d’accéder aux corrélations structures/propriétés optoélectroniques recherchées sur des systèmes modèles de fibres amyloïdes.

Bénéficiant de l’aspect pionnier de ces travaux à l’échelle internationale, cette thèse s’inscrit dans le cadre de projets collaboratifs locaux, nationaux et internationaux pluridisciplinaires (physique, chimie, nanosciences) développés en partenariat avec des équipes internationalement reconnues dans le domaine de la biophysique et de la (bio)nano(opto)électronique. De par leur caractère innovant, ces travaux ouvrent de larges perspectives applicatives pour le développement d’une optoélectronique bio-inspirée couplant auto-assemblage hiérarchique consubstantiel au vivant et les exceptionnelles propriétés optoélectroniques des nanofils inorganiques.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Physiciens / Biophysiciens: Grandes Ecoles ou Universités (y compris UE)

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de Biosciences et Biotechnologies de Grenoble
Service Chimie et biologie des métaux
Laboratoire Fibres amyloïdes
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Vincent FORGE  

CEA
DRF/BIG/CBM/Laboratoire Fibres amyloïdes
CEA/Grenoble
DRF
BIG
Laboratoire des Fibres Amyloïdes
17, Rue des Martyrs
38054 Grenoble Cedex9

Téléphone : +33 4 38 78 94 05

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
Ecole Doctorale de Physique de Grenoble
DIRECTEUR DE THÈSE

Vincent FORGE

CEA
DRF/BIG/CBM/Laboratoire Fibres amyloïdes
CEA/Grenoble
DRF
BIG
Laboratoire des Fibres Amyloïdes
17, Rue des Martyrs
38054 Grenoble Cedex9