Dans le domaine de la chimie bio-organique et de la radiochimie, les recherches technologiques et méthodologiques s'articulent en
quatre axes.
Chimie médicinale et criblage haut-débit
il s'agit de tester, sans
a priori, un grand nombre de molécules sur un système biologique, moléculaire ou cellulaire. L'identification de molécules bioactives permet, par exemple, d'étudier la dynamique des processus biologiques, d'identifier de nouveaux acteurs moléculaires ou des molécules d'intérêt thérapeutique. La
plateforme de chimie combinatoire et criblage à haut débit de l'institut associe les équipements et expertises nécessaires pour la réalisation de criblages biologiques à haut débit ainsi que la préparation de chimiothèques, dont certaines comportant des produits radioactifs. A partir des composés actifs les plus prometteurs (« touches » ou « hits ») un processus et d'optimisation peut être réalisé.
Isotopes pour la santé
Les équipes de l'institut possèdent une large compétence dans la manipulation d'isotopes stables et radioactifs pour des applications en santé, précliniques ou cliniques. Ces recherches bénéficient
d'installations spécifiques dont certaines uniques en France.
Le marquage de molécules par des isotopes stables ou radioactifs (2H,
3H,
13C,
14C,
35S) permet, par exemple, de suivre le devenir de candidats médicaments (études ADME), de réaliser des études de bio-distribution en
imagerie b ou autoradiographie ou encore de générer des standard pour la quantification absolue de molécules d'intérêts par spectrométrie de masse. Des nouvelles méthodes de marquage, moins coûteuses (moins d'étapes) et moins polluantes (moins de déchets) sont développées. Deux pistes sont explorées : la chimie en flux pour l'échange isotopique, et les méthodologies permettant d'introduire le marquage en dernière étape du procédé.
La radiochimie permet aussi de développer et fabriquer des
radiotraceurs et radiopharmaceutiques pour l'imagerie moléculaire du corps entier (imagerie TEP). Deux principales approches sont conduites en parallèle. La première est
méthodologique (nouvelles stratégies de radiomarquage au fluor-18, notamment pour les biomolécules, et chimie du carbone-11 sous forme de [11C]CO2). La seconde est
pharmacologique (développement du radiotraceur conditionné par la cible biologique). Par ailleurs, l'utilisation d'anticorps monoclonaux ou de leurs fragments, radiomarqués au zirconium-89 est en plein essor pour le développement et l'évaluation des thérapies ciblées, notamment en oncologie. La fabrication des radiopharmaceutiques à usage humain pour des essais cliniques et des études de pharmacologie est réalisée dans l'infrastructure CaOr. Enfin, les aspects méthodologiques sont complétés par le projet
iMiGiNE de développement de radiosynthèses à l'échelle microfluidique et automatisées.
Nanotechnologies
Nos recherches concernent le développement de nanostructures auto-assemblables à partir d'unités amphiphiles. Celles-ci ont des applications à la fois médicales (nanomédecine) mais aussi en lien avec la transition énergétique (nanocatalyse). En nanomédecine, des structures combinant des agents thérapeutiques et diagnostiques sont développées pour à la fois suivre et traiter une pathologie (théranostique). En nanocatalyse, des structures reposant sur des nanotubes de carbone sont développées pour intervenir dans des procédés comme la conversion du CO2 en biocarburants ou encore la production d'hydrogène.
Chimie bio-orthogonale
Cette chimie, hautement sélective et biocompatible, réalise des réactions non naturelles dans les milieux biologiques, tels que le sang, le compartiment intracellulaire, ou au sein d'un organisme vivant. Elle permet d'étudier et de comprendre les mécanismes du vivant, de l'échelle cellulaire à l'organisme entier. A l'institut, de nouvelles réactions de chimie bio-orthogonales sont développées pour des applications telles que le contrôle de la délivrance de molécules bioactives, l'élaboration de nouvelles méthodes d'imagerie ou encore l'identification de cibles de molécules bioactives (« target fishing »).