L'utilisation croissante des nanomatériaux ainsi que leur éventuelle toxicité génèrent de fortes préoccupations sociétales et nécessitent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires mis en jeu. Lorsqu'elles arrivent dans un environnement cellulaire, les nanoparticules se recouvrent rapidement d'une couronne de protéines dont la nature est cruciale dans la toxicité des nanoparticules et leur devenir dans l'organisme.
A l'aide d'une méthodologie utilisant protéomique (spectrométrie de masse de type shotgun) et statistique, les équipes ont pu identifier les caractéristiques physico-chimiques, structurales et fonctionnelles des protéines qui favorisent leur adsorption sur les nano-surfaces de silice (Figure). L'aptitude à se déformer mais surtout la présence de régions désordonnées sont leurs caractéristiques premières. De plus, il s'avère que les protéines qui lient l'ARN sont elles aussi très affines. Il est probable que ces protéines soient leurrées par la similitude de chimie de surface de la silice et du squelette phospho-ribose de l'ARN, constitués principalement de fonctions OH (et O- lorsqu'elles sont déprotonées).
Stratégie d’étude des interactions
protéines-nanoparticules.
Parmi les protéines très affines pour la silice, on trouve aussi les facteurs d'initiation de la traduction (dont beaucoup sont des protéines qui lient l'ARN). Les tests de transcription in vitro montrent que leur piégeage par les nanoparticules provoque l'inhibition de la synthèse des protéines.
Grâce à la meilleure compréhension des mécanismes d'adsorption obtenue par ce type d'approche, on peut envisager à terme être capable de prédire l'identité des protéines qui s'adsorbent ainsi que les effets fonctionnels et toxicologiques des nanoparticules, ce qui pourrait constituer à terme une avancée vers le "safe design".
*Depuis le 1er février 2017, l'IBITECS s'est rapproché de l'I2BM pour former l'Institut des Sciences du Vivant Frédéric Joliot.