Biophysique cellulaire

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Marie-Pierre Rols

Responsable d'équipe

Notre groupe étudie les mécanismes de délivrance de molécules dans les cellules et les tissus par utilisation de champs électriques pulsés et de nanoparticules, dans le but d’augmenter la délivrance et le ciblage des médicaments, et d’améliorer le diagnostic du cancer. Nos recherches, à l’interface entre diverses disciplines, s’effectuent grâce à des modèles biologiques de complexité croissante : liposomes, cellules, organoïdes et souris, et impliquent divers outils d’imagerie pour visualiser, définir et comprendre les mécanismes de perméabilisation membranaire et cellulaire à différents niveaux.

Notre équipe combine des approches interdisciplinaires pour comprendre et améliorer les méthodes de délivrance non virales afin de développer de nouvelles stratégies de lutte contre le cancer et les agents pathogènes.

En 30 ans, notre groupe a développé une approche multidisciplinaire s’appuyant sur la biologie cellulaire et la biophysique pour déterminer les mécanismes des perturbations membranaires induites par les modifications du potentiel transmembranaire, c’est-à-dire par la technique d'”électroporation” ou d'”électroperméabilisation”. Ces études permettent d’adopter de nouvelles approches et de définir des lignes directrices pour l’administration sûre et efficace de molécules thérapeutiques dans les cellules et les tissus.

Dans ce contexte, nos principaux résultats sont les suivants :
L’élucidation des mécanismes d’électrotransfert, où nos études ont mis en évidence les différences entre le transfert de petites molécules (bléomycine, cisplatine), de petits oligonucléotides (siRNA, LNA), de protéines et d’ADN plasmidique. Les mécanismes de transfert des molécules ont été étudiés in vitro dans des modèles cellulaires bidimensionnels et tridimensionnels et in vivo dans les tissus (dans des modèles murins) ;

Le développement des techniques d’électroporation, où nos études ont permis de définir de nouveaux types de générateurs d’impulsions électriques et d’électrodes (appropriés pour les études in vitro et in vivo) et d’adapter les systèmes d’imagerie (chambre à fenêtre dorsale, microscopie/macroscopie à fluorescence) pour visualiser les processus biologiques se produisant pendant l’électroporation ;

La recherche d’autres approches non virales d’administration de médicaments basées sur des lectines qui se lient spécifiquement aux cellules cancéreuses, intéressantes pour le ciblage des tumeurs (administration de médicaments) et le diagnostic (imagerie des tumeurs solides), et sur des nanoparticules inorganiques, qui peuvent exercer localement des actions physiques pour détruire les tumeurs solides.

En outre, une partie de nos études porte également sur la déstabilisation des bactéries et des biofilms par des moyens physiques, y compris, mais sans s’y limiter, l’électroporation.

Nous collaborons au sein de plusieurs réseaux internationaux (International Bioelectrics Consortium, réseau européen pour le développement de technologies et de traitements basés sur l’électroporation et LIA-EBAM : International Associated Laboratory on Pulsed Electric Fields Applications in Biology and Medicine) et nous sommes actuellement impliqués dans deux projets européens, où nous étudions les effets potentiels sur la santé de l’exposition aux champs électromagnétiques, y compris la 5G.

Équipe

Chercheurs-Enseignants chercheurs

Muriel Golzio (DR2, CNRS)
Jelena Kolosnjaj-Tabi (CR, CNRS)
Laurent Paquereau (PR1, UPS)
Marie-Pierre Rols (DR CE, CNRS)

Techniciens et ingénieurs

Geraldine Alberola (IE, CNRS)
Elisabeth Bellard (IR1, CNRS)
Laetitia Hellaudais (ADTRF1, UPS) 
Caroline Ladurantie (TCE, CNRS)
Nicolas Mattei
Franck Talmont (IR HC, CNRS)

Doctorants

Alexia De-Caro
Anne Calvel

Nos projets de recherche (en anglais)

Kolosnjaj-Tabi et al. (2021) High power electromagnetic waves exposure of healthy and tumor bearing mice: assessment of effects on mice growth, behavior, tumor growth, and vessel permeabilization. Int J Mol Sci

Coustets et al. (2020) Development of a near infrared protein nanoprobe targeting Thomsen-Friedenreich antigen for intraoperative detection of submillimeter nodules in an ovarian peritoneal carcinomatosis mouse model. Biomaterials

Gibot et al. (2020) Calcium delivery by electroporation induces in vitro cell death through mitochondrial dysfunction without DNA damages. Cancers (Basel)

Ladurantie et al (2019). A protein nanocontainer targeting epithelial cancers: rational engineering, biochemical characterization, drug loading and cell delivery. Nanoscale

Kolosnjaj-Tabi et al. (2019) Electric field-responsive nanoparticles and electric fields: physical, chemical, biological mechanisms and therapeutic prospects. Adv Drug Deliv Rev

Pasquet et al. (2019) Pre-clinical investigation of the synergy effect of interleukin-12 gene-electro-transfer during partially irreversible electropermeabilization against melanoma. J Immunother Cancer

Biological systems of increasing complexities to unravel the mechanisms of molecules delivery into cells by electrotransfer, DNA aptamer and lectin.