Optimisation de dérivés triphénylamines pour le marquage d'ADN: de l'étude des propriétés de fluorescence à deux photons à l'analyse structurale de brins d'ADN - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Optimization of triphenylamine derivatives for DNA labeling: from the study of their two-photon fluorescence properties to the structural analysis of DNA

Optimisation de dérivés triphénylamines pour le marquage d'ADN: de l'étude des propriétés de fluorescence à deux photons à l'analyse structurale de brins d'ADN

Résumé

Due to the rather poor properties of two-photon induced fluorescence (TPIF) emission of most endogenous biological substances, the performances of two-photon induced microscopy are strongly correlated to the development of specific fluorescent labels. In the frame of a previous work, vinyl-pyridinium substituted triphenylamines dyes (TP) have been shown to exhibit particularly interesting properties: good water solubility, small size, high photostability, high molecular brightness ( 2p f ), fluorescence intensity enhancement in the presence of DNA, red emission... Altogether such properties happen to be rarely met: the aim of the work presented here was to get a better understanding of the origin of such performances together with investigating potential optimization routes. Towards this objective, we have developed a specific time resolved two-photon fluorescent microscopy set-up. Various derivatives have been studied in order to establish structure-properties relationships. Similarly, different environments have been considered (buffer solution, natural and synthetic DNA). We could demonstrate that TP derivatives specifically interact with DNA, presumably via insertion into the minor groove of double stranded DNA. This insertion causes a very strong restriction of intramolecular motions together with a change in the fluorophore environment (experiencing a change from an aqueous environment leading to quenching, to anorganic environment): there results both a reduction of the non-radiative relaxation rate and an increase ofthe radiative relaxation rate. In order to get complementary nanoscale characterization of TP dyes-DNA interactions, we have performed further scanning tunnelling microscopy studies at the UHV-solid interface. We have moreover tried to take advantage of the specific TP-DNA interactions to immobilize DNA onto atomically at gold substrates.
Les performances de la microscopie biphotonique sont fortement corrélées au développement de marqueurs fluorescents spécifiques. Dans le cadre d'un précédent travail, les dérivés triphénylamines (TP) substitués par des groupements cationiques vinyl-pyridinium, se sont révélés être des candidats particulièrement intéressants : bonne solubilité dans l'eau, taille réduite, photostabilité élevée, forte brillance moléculaire, exaltation de fluorescence en présence d'ADN, émission dans le rouge... L'objectif du travail présenté a consisté à la fois à mieux comprendre l'origine de ces propriétés assez rarement réunies et à explorer les voies d'optimisation potentielles. Dans ce but, nous avons mis en place un banc de microscopie de fluorescence à deux photons résolue en temps. Différents dérivés ont été étudiés de façon à établir des corrélations entre leurs structures et leurs propriétés. De même, différents environnements ont été considérés (tampon, ADN naturel et de synthèse). Nous avons pu mettre en évidence que les dérivés TP interagissent spécifiquement avec l'ADN, vraisemblablement via une insertion dans le petit sillon du double brin d'ADN. Cette insertion entraine une très forte restriction des mouvements intramoléculaires ainsi qu'un changement d'environnement du fluorophore (passage d'un environnement aqueux propice à des effets dits de " quenching" à un environnement organique) : il en résulte, à la fois, une réduction du taux de relaxation non radiative et une augmentation du taux de relaxation radiative. Afin de pouvoir caractériser ces interactions fluorophore-ADN à l'échelle nanométrique, des études complémentaires de microscopie à effet tunnel (STM) sous UHV ont également été entreprises sur ces dérivés. Nous avons par ailleurs essayé de tirer parti des interactions spécifiques TP-ADN pour immobiliser l'ADN sur des substrats d'or atomiquement plans.
Fichier principal
Vignette du fichier
these_version_finale.pdf (11.66 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00592404 , version 1 (12-05-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00592404 , version 1

Citer

Germain Metgé. Optimisation de dérivés triphénylamines pour le marquage d'ADN: de l'étude des propriétés de fluorescence à deux photons à l'analyse structurale de brins d'ADN. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00592404⟩

Collections

CEA IRAMIS
184 Consultations
341 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More