Post-Doc en Physique-Chimie / Biophysique – Détection de Pore Unique pour le Criblage et le Séquençage de miARN

Le principe du séquençage des acides nucléiques (NA) par la méthode du « single pore sensing » est illustré sur la Figure 1. Un champ électrique externe imposé (flèches bleues sur la Fig.1a) force un seul brin de NA à travers une protéine de transport transmembranaire (en rouge)  soit  un nanopore naturel ouvert dans une membrane (en vert). La méthode de séquençage NA en temps réel consiste à mesurer la dépendance temporelle du courant ionique du sel tampon (typiquement KCl) traversant le nanopore. Au cours du processus de translocation, le signal associé est contrôlé par les interactions transitoires séquentielles des bases NA (T, C, G, A) avec le canal intérieur de la protéine transmembranaire. La durée des blocages de courant ionique qui en résultent et l’amplitude associée des impulsions de courant (Fig.1b), appelées impulsions électriques résistives, sont un codage direct de la succession de bases traversant le pore : la séquence NA. Une vue animée par un artiste de ce processus peut être trouvée dans la référence [1].

Les miARN (acide ribonucléique) sont de courts ARN non codants (≃20 nucléotides) régulant l’expression des gènes. Leur niveau de concentration étant corrélé à diverses pathologies dont les cancers, ils sont identifiés comme des biomarqueurs potentiels. Dans une technique classique de détection d’un seul pore, la vitesse de translocation étant de l’ordre de 400 bases par seconde, des séquences aussi courtes que celles des miARN ne peuvent pas être détectées. En conséquence, les méthodes efficaces pour identifier les miARN dans la circulation sanguine restent rares et les biologistes sont confrontés au besoin de méthodes de détection suffisamment sélectives et sensibles.

Dans ce cadre, le présent projet aborde le criblage puis le séquençage de miARN par l’utilisation d’une stratégie originale de détection à pore unique  i)  sur une membrane poreuse synthétique  ii)  remplie d’un électrolyte spécifique, bon solvant de l’ARN, et pour améliorer la sensibilité,  iii )  ne montrant aucun bruit de conduction sous confinement. Nous avons un double objectif : d’abord réaliser un criblage de miARN (voir un exemple dans  [2])  à l’aide d’une membrane synthétique monopore. Ensuite, nous évaluerons le potentiel de séquençage des miARN à travers une membrane fonctionnalisée de l’α-hémolysine (HL), une protéine de transport canonique.

Dans l’ensemble, cette étude propose un changement de paradigme dans le domaine en croissance rapide du dépistage/séquençage de NA et cible les résultats technologiques potentiels. Le projet est financé par l’appel « Instrumentation » du CEA « Programme Transverse de Compétences » et par le CEA « Focus Biomarqueurs ». L’employeur sera le CEA. La durée du poste est de 18 mois.

Le Laboratoire d’Accueil sera le Laboratoire Léon Brillouin (UMR 12 CEA-CNRS, Saclay, France) mais les travaux seront développés à l’IRIG/SyMMES au CEA Grenoble (France) avec des déplacements à Saclay et Marseille (France). Merci d’adresser une lettre de motivation et un CV à  Jean-Marc.Zanotti@cea.fr .

Mots clés :  acide nucléique, détection de pore unique, biophysique, biochimie, membrane, synthèse de polymères, conductivité électrolytique, confinement nanométrique, microscopie (AFM, SEM, TEM), faisceau d’ions focalisé, RMN, SANS/SAXS, spectroscopie neutronique, diffusion Raman améliorée par pointe , Pincettes magnétiques.

1. https://nanoporetech.com/support/how-it-works
2. Discrimination de l’α-thrombine et de la γ-thrombine à l’aide de la détection de nanopores fonctionnalisés par aptamère, L. Reynaud, LA Bouchet-Spinelli, J.-M. Janot, A. Buhot, S. Balme et C. Raillon, Anal. Chimique. 93 : 7889-7897 (2021).