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Post-doc en programmation moléculaire extracellulaire (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR8237-ANDEST-004
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : jeudi 21 mai 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 1 septembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 3000 € brut mensuel
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

L'objectif du projet est de coupler des programmes moléculaires à base d'ADN à des cellules vivantes pour faire des matériaux vivants avec une dynamique bien contrôlée. La question qu'on se pose est: peut-on réaliser des matériaux hybrides combinant des éléments du vivant et des éléments artificiels et qui miment l'auto-organisation mis en ouvre lors du développement d'un embryon?

Activités

Réflexion, culture cellulaire, microscopie de fluorescence, montage d'expériences complexes, écriture d'articles. Présentations.

Compétences

Il s'agit d'un projet expérimental combinant biochimie des acides nucléiques et biologie synthétique de cellules eukaryotes. Cinétique biochimique, microscopie de fluorescence et analyse d'images. C'est aussi un projet inter-disciplinaire, à l'interface entre la physico-chimie, la biophysique, la chimie de synthèse, la biologie cellulaire, la programmation moléculaire à base d'ADN et la millifluidique.

Contexte de travail

Notre groupe de recherche s'intéresse aux mécanismes moléculaires responsables de la génération d'ordre dans le vivant. Avec un double but: comprendre l'émergence de l'ordre moléculaire et l'utiliser pour mettre au point des matériaux novateurs inspirés du vivant. Pour ce faire nous étudions des programmes moléculaires dissipatifs qui s'auto-organisent dans l'espace et dans le temps. Ces programmes moléculaires synthétiques sont mis au point au laboratoire à l'aide d'une biochimie hautement programmable composée d'acides nucléiques et d'enzymes.

Comment se fait-il qu'un organisme constitué de molécules de taille nanométrique s'organise en une structure de taille millimétrique, comme c'est le cas pour un embryon ? Est-ce que l'on peut s'inspirer du développement de l'embryon pour concevoir des matériaux artificiels qui se construisent eux mêmes? Afin d'étudier ces question nous utilisons une approche bottom up qui consiste à mettre au point des programmes moléculaires dissipatifs reproduisant deux types mécanismes responsables de la génération d'ordre dans le vivant. Des mécanismes de type réaction-diffusion qui génèrent de structures spatiales de concentration, telles des ondes chimiques (Zadorin et al, Phys Rev Lett, 2015), ou encore des générateurs de bandes (Zadorin et al, Nature chem, 2017). Et des mécanismes de type matière active qui génèrent des forces localement et donc des structures spatiales d'écoulements.

Contraintes et risques

Risques associés à la manipulation d'intercalants d'ADN, potentiellement cancérigènes, et à la manipulation de substances chimiques potentiellement nocives (solvants, etc.).

Informations complémentaires

Ce contrat s'inscrit au sein du projet ERC "Metabolic soft matter with life-like properties" dont les objectifs sont:

Une différence fondamentale entre la matière synthétique et la matière vivante est le métabolisme: la capacité de dissiper l'énergie chimique pour entraîner de nombreux processus chimiques différents hors de l'équilibre. Le métabolisme confère aux systèmes chimiques des organismes vivants des propriétés standard en biologie mais étranges en chimie: la capacité de traiter l'information, de se déplacer et de réagir au monde extérieur.

Mon objectif est de doter les matériaux souples de propriétés dynamiques et vivantes. J'en ai choisi quatre: calcul moléculaire, mouvement, auto-construction et capacité à entretenir des conversations chimiques complexes avec des cellules vivantes. Pour ce faire, j'intégrerai des matériaux sensibles aux stimuli avec un métabolisme synthétique biocompatible capable de soutenir des boucles de rétroaction chimique autonomes qui traitent les informations et effectuent des actions macroscopiques autonomes. Mon approche combine des concepts issus de la chimie des systèmes, de la biologie synthétique et de la programmation moléculaire de l'ADN avec des matériaux mous et utilise un système biochimique que j'ai contribué à innover: des solutions actives ADN / enzyme qui restent hors d'équilibre en consommant un carburant chimique avec une cinétique de réaction non triviale . Ce système possède trois propriétés uniques: programmabilité, biocompatibilité et autonomie métabolique à long terme.

La matière métabolique sera assemblée en deux étapes: i) activer les matériaux métaboliques avec des réponses chimiques, biologiques et mécaniques dynamiques, et ii) créer des matériaux métaboliques aux propriétés sans précédent, en particulier la capacité d'auto-construction, que je rechercherai en émulant l'embryogenèse et la capacité de structurer de manière autonome une communauté de cellules vivantes. En faisant cela, je créerai pour la première fois une matière chimique qui est à la fois dynamique et structurellement complexe, introduisant ainsi dans le domaine de la chimie de synthèse des comportements qui, jusqu'à présent, n'existaient que dans les systèmes biologiques. À long terme, la matière métabolique pourrait fournir des solutions révolutionnaires pour la robotique douce et l'ingénierie tissulaire.

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