LogoLogo

Fenouillet, Xavier. Modélisation de nanoparticules d'or fonctionnalisées pour l'antibiothérapie : étude des relations morphologie stabilité

Fenouillet, Xavier (2018). Modélisation de nanoparticules d'or fonctionnalisées pour l'antibiothérapie : étude des relations morphologie stabilité.

[img]PDF - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
5Mb

Résumé en francais

La surutilisation des antibiotiques depuis la maîtrise de leur extraction et de leur synthèse a conduit à l'apparition de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques connus. La lutte contre la résistance aux antibiotiques est devenue un enjeu majeur de santé publique ces dernières années. Dans ce contexte, les nano-antibiotiques, composés de nanoparticules d'or à la surface desquelles sont greffés des antibiotiques, présentent souvent des propriétés exceptionnelles, allant même jusqu'à contourner les mécanismes de résistance bactérienne. Parmi ces nano-antibiotiques, les systèmes hybrides nanoparticules d'or/ampicilline (AuNPs@Ampicilline) sont très efficaces. Cependant, malgré leurs propriétés antibactériennes très prometteuses, très peu d'informations concernant leur structure à l'échelle atomique sont rapportées dans la littérature. Dans la première partie de cette thèse, la structure et l'énergie des nano-antibiotiques AuNPs@Ampicilline ont été étudiées à l'aide de simulations numériques basées sur les premiers principes. Pour cela, nous avons modélisé l'adsorption de l'ampicilline sur les trois facettes de faible indice de Miller des AuNPs (Au(111), Au(100) et Au(110)) en fonction à la fois du taux de couverture de l'antibiotique et de son état de protonation. Les interactions intermoléculaires se sont révélées très stabilisantes pour des taux de couverture compatibles avec les données expérimentales. Une zone de concentration d'antibiotique optimale a été déterminée, dans laquelle la combinaison d'une interaction favorable surface d'or-antibiotiques et d'interactions intermoléculaires stabilisantes conduit à une stabilisation globale des nano-antibiotiques. En ce qui concerne le mécanisme d'action de ces derniers, cette étude a confirmé que le site actif de l'antibiotique libre est exposé au solvant lorsque l'antibiotique est greffé sur la nanoparticule d'or. Dans une deuxième partie, les modes d'adsorption de petites molécules sur les trois surfaces d'or ont été étudiés. Ces molécules ont été choisies parce qu'elles correspondent aux principaux groupes fonctionnels présents dans la plupart des familles d'antibiotiques, à savoir SCH3, OCH3 et NHCH3. Cette étude a été réalisée de manière systématique, c'est-à-dire en étudiant toutes les positions possibles des groupes fonctionnels sur des surfaces nues et en présence d'un ou deux adatomes sur la surface d'or. L'analyse des données de ces simulations montre que le comportement des SCH3 et OCH3 est très similaire, avec des différences d'énergie d'adsorption, de transfert de charge et d'angles de liaison qui ne diffèrent que par une constante. Le consensus selon lequel les adatomes d'or sont plus réactifs est également remis en question par cette étude, car les énergies d'adsorption sur des positions équivalentes, impliquant ou non un adatome, sont similaires. L'hypothèse selon laquelle les interactions de van der Waals sont responsables de ces résultats sera vérifiée et le nombre de coordination généralisé sera utilisé pour élaborer un modèle prédictif. Par la suite, un modèle empirique permettant de rechercher, à faible coût de calcul, des configurations d'adsorption possibles sur l'or pour les molécules de grande taille, sera considéré. Ces données de calcul seront également utilisées pour paramétrer une méthode DFT approximée dans le but de pouvoir simuler l'ensemble du système, tout en maintenant un niveau de description à l'échelle électronique.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Benoit, Magali
Tarrat, Nathalie
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Nanoparticule - Antibiotique - Antibiothérapie - Résistance bactérienne - Ampicilline - Nanoconjugué - DFT - Ab-initio - VASP - Interaction inter-moléculaire - Interaction électrostatique
Sujets :Physique
Déposé le :27 Sep 2019 09:57