Description du projet
Un fort couplage lumière-matière pour lutter contre les maladies liées au mauvais repliement des protéines
Les macromolécules telles que les protéines et l’ADN, essentielles aux fonctions vitales, tirent leurs fonctions de leur structure en 3D. Des affections comme les maladies d’Alzheimer et de Parkinson sont dues à un mauvais repliement des protéines, faisant de la modification non invasive de la structure un enjeu de taille pour la microbiologie. L’étude du couplage fort entre la lumière et la matière pourrait apporter des réponses. De récentes découvertes ont montré que les macromolécules présentent des vibrations délocalisées à travers leur structure en 3D dans la gamme des térahertz (THz). Leurs fonctions peuvent être modifiées en appliquant un couplage fort à ces vibrations. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet TUSCany s’appuiera sur des dispositifs photoniques micro/nano THz pour comprendre le fort couplage vibratoire dans la gamme THz pour les macromolécules. Les résultats du projet pourraient avoir des implications pour de nouveaux traitements des maladies causées par l’agrégation des protéines.
Objectif
MacroMolecules (e.g Proteins, DNA) carry out most of the functions of the living and these functions come from their 3D-structure. For instance, foldopathy like Alzheimers and Parkinsons disease are caused by misfolding of proteins. Modifying this structure non-invasively is consequently a tremendous challenge for both microbiology research and applications.
Besides, light-Matter strong coupling (SC) occurs when a material is located at a high density of state of a photonic mode resonant with one of its transitions. Extensively studied in optics and quantum physics, SC recently gave exciting results in chemistry with the demonstration of its ability to change the product ratio of several chemical reactions.
Experimental and theoretical results unveil that macromolecules have delocalized vibrations over their whole 3D-structure in the Terahertz (THz) range. Therefore, one can ask if the functions of macromolecules can be modified by implementing strong coupling on the vibration of macromolecules in the THz.
In Tuscany, I will develop /nano THz photonics devices and experiments to establish reliable methods for macromolecules THz spectroscopy from cryogenic to body temperatures on samples from the single macromolecules to the cell culture. Then, I will demonstrate vibrational SC in the THz on these samples. Finally, I will demonstrate that the function of macromolecules, including catalysis and macromolecules assembly can be modified by selectively coupling individual vibrational modes from the single macromolecules up to in vivo experiments with prion propagation and viral capsid assembly.
My overall aim is to understand in detail the vibrational strong coupling in the THz range for macromolecules and make it a useful tool for biochemists and biophysicists. In the longer term, I hope this knowledge will seed the design of new approaches in biology leading to medical treatments impeding the proteins aggregation and ultimately the evolution of the foldopathies.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences biologiquesgénétiqueADN
- sciences naturellessciences biologiquesbiochimiebiomoléculeprotéines
- sciences naturellessciences chimiquescatalyse
- sciences naturellessciences biologiquesmicrobiologie
- sciences naturellessciences physiquesoptiquespectroscopie
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Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Appel à propositions
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75794 Paris
France