*

CD Développement d'un test de flux latéral pour la quantification de cannabinoïdes

Offre de thèse

CD Développement d'un test de flux latéral pour la quantification de cannabinoïdes

Date limite de candidature

07-06-2024

Date de début de contrat

01-10-2024

Directeur de thèse

SAPIN-MINET Anne

Encadrement

THESE EN COTUTELLE AVEC UN LABORATOIRE DE L'UL HORS POLE BMS La thèse se déroulera en co-direction entre le laboratoire UR CITHEFOR (Pole BMS - via le Pr A Sapin-Minet et le Dr A Pallotta) et l'UMR 7564 LCPME (Pôle CPM - via le Dr Jérémie Gouyon). Le candidat répartira ses années de thèses entre les deux laboratoires situés à Nancy en fonction des nécessités expérimentales. Des réunions hebdomadaires seront programmées pour suivre l'avancée des travaux du candidat et discuter des difficultés du doctorant et de sa formation. Après son inscription en Doctorat, l'étudiant doit suivre les règles de l'école doctorale ED BioSE pour autoriser sa soutenance. Un certain nombre d'entre elles permettent de favoriser l'insertion professionnelle des doctorants. Par exemple, l'obtention de 30 crédits est un préalable à l'autorisation de soutenance du doctorat. Parmi ces crédits, certains sont apportés par la participation des conférences, journées ou congrès scientifiques, et d'autres sont apportés par des formations à l'insertion professionnelle telle que « Ma thèse en 180 secondes », les Doctoriales de Lorraine ou Européennes, la participation à la formation des Doctorant Contractuels Chargés d'Enseignements ou la participation à des salons favorisant l'orientation professionnelle (des catalogues de formations sont disponible sur le site de l'école doctorale). Ses travaux seront également présentés pour obtenir des prix (Faculté de Pharmacie, Université de Lorraine, Académie Nationale de Pharmacie…). Des formations en microfluidique, spectrométrie de masse et statistique (analyse en composante principale) seront proposées au Doctorant pour compléter les formations dispensées interne. En plus du projet ANR JCJC MICAMEL du Dr. Gouyon (préproposition acceptée en deuxième phase en février 2024), le Dr. Pallotta redéposera lui aussi la préproposition ANR JCJC ACDC en octobre 2024 sur le thème du projet de thèse. Les financements obtenus aideront à soutenir la conduite des expérimentations du doctorants.

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

école doctorale

BioSE - Biologie Santé Environnement

équipe

contexte

Le Cannabis sativa (C. sativa) est cultivé par l'homme depuis des millénaires comme source de fibres (papier et tissus), d'aliments et d'huile. Des rapports sur l'utilisation médicinale de C. sativa remontent à 500 ans avant J.-C. En raison des effets psychoactifs exercés par le Δ9-tétrahydrocannabinol (THC), la plante de cannabis a une longue histoire d'utilisation abusive. Au-delà de l'activité psychotrope, les extraits de cannabis ont connu un regain d'intérêt ces dernières années pour leur potentiel thérapeutique. C. sativa contient des centaines de composés chimiques, dont les phytocannabinoïdes (appelés désormais cannabinoïdes) constituent une classe importante. Les cannabinoïdes les plus connus sont le THC et le cannabidiol (CBD). Contrairement au THC, le CBD est considéré comme non intoxicant, tout en exerçant des effets potentiels contre l'anxiété et la dépression, anti-inflammatoires et anticancéreux [1]. Bien que le THC et le CBD aient constitué jusqu'à présent l'axe principal de la recherche sur le cannabis, près de 150 cannabinoïdes supplémentaires, souvent appelés cannabinoïdes mineurs, sont aujourd'hui connus, ce qui rend extrêmement difficile la présentation des extraits de cannabis en tant que matière première pharmaceutique. Dans le contexte juridique, le THC est au centre des seuils réglementaires, souvent utilisés pour classer une plante ou un produit dérivé dans la catégorie des stupéfiants. Toutefois, ces approches simples pourraient ne pas suffire à caractériser un produit dont on sait qu'il comprend une diversité de composés bioactifs, en particulier en ce qui concerne son utilisation en tant que médicament. L'essor de l'industrie du cannabis et la disponibilité de produits à base de cannabis à des fins médicales nécessitent une meilleure caractérisation des produits qui permettra d'améliorer le contrôle de la qualité et la normalisation des produits. La détection et la quantification de la consommation de cannabinoïdes constituent une tâche majeure en toxicologie clinique et médico-légale, par exemple dans le cadre des tests de dépistage des drogues dans la circulation, du contrôle de l'abstinence et du contrôle du dopage. Il est probable que cette tâche devienne encore plus importante en raison de l'augmentation de l'usage médical et de la légalisation des produits à base de cannabis. En toxicologie médico-légale, les dérivés du cannabis ont été examinés en tant que marqueurs possibles pour distinguer la consommation de cannabis à des fins médicales et/ou récréatives. En outre, certains cannabinoïdes mineurs ont été étudiés comme marqueurs d'une consommation récente de cannabis et comme outils permettant de distinguer les consommateurs occasionnels des consommateurs fréquents. Aujourd'hui, les défis sont multiples : i) le développement d'une méthode suffisamment robuste pour l'identification et la discrimination des cannabinoïdes majeurs et mineurs ; ii) le développement d'une méthode suffisamment sensible (jusqu'à 1 ng/mL) pour distinguer les pratiques médicales des pratiques récréatives, ou même pour distinguer l'usage fréquent, l'usage occasionnel ou l'exposition passive.

spécialité

Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE

laboratoire

CITHEFOR - Cibles thérapeutiques, formulation et expertise pré-clinique du médicament

Mots clés

Nanoparticules d'or, Cannabinoïdes, Aptamères, Tests diagnostiques

Détail de l'offre

Avec l'augmentation actuelle de la consommation de cannabinoïdes, que ce soit pour raisons thérapeutiques, récréative ou autres, il devient nécessaire d'avoir des tests de détection rapides, peu couteux, sensibles et spécifiques pour contrôler l'usage de ces molécules et contribuer aux aspects règlementaires. Le but de ce projet de thèse est donc de développer un dispositif capable de détecter et quantifier des cannabinoïdes dans des matrices biologiques complexes (salive, urine, sang …). Pour cela un test basé sur l'immunochromatographie (Lateral Flow Test) sera développé. Ce dernier utilisera des nanoparticules d'or (AuNP) fonctionnalisée par des aptamères spécifiquement dirigés contre les cannabinoïdes. Plusieurs challenges seront à relever dans ce projet : (i) la maîtrise du greffage des aptamères à la surface des AuNP (obtention de lots reproductibles et caractérisés), (ii) le stockage des AuNP sous forme solide (fabrication du dispositif), (iii) l'interaction du dispositif avec d'autres molécules/protéines (spécificité du dispositif)
Le projet sera mené en collaboration entre deux laboratoires : l'EA 3452 CITHEFOR pour sa maîtrise de la synthèse et caractérisation d'AuNP et l'UMR 7564 LCPME pour sa maîtrise de la quantification électrochimique et la miniaturisation analytique.

Keywords

Gold nanoparticles, Cannabinoids, Aptamers, Diagnotic tests

Subject details

With the current increase in cannabinoid consumption, whether for therapeutic, recreational or other reasons, there is a need for rapid, inexpensive, sensitive and specific detection tests. The aim of this thesis project is to develop a device capable of detecting and quantifying cannabinoids in complex biological matrices (saliva, urine, blood, etc.). To achieve this, a test based on immunochromatography (Lateral Flow Test) will be developed. This will use gold nanoparticles (AuNPs) functionalized with aptamers specifically directed against cannabinoids. Several challenges will have to be met in this project: (i) control of the grafting of aptamers onto the surface of AuNPs (obtaining reproducible and characterized batches), (ii) storage of AuNPs in solid form (manufacture of the device), (iii) interaction of the device with other molecules/proteins (specificity of the device). The project will be carried out in collaboration between two laboratories: EA 3452 CITHEFOR for its expertise in AuNP synthesis and characterization and UMR 7564 LCPME for its expertise in electrochemical quantification and analytical miniaturization.

Profil du candidat

Le candidat devra présenter des compétences ou des connaissances en :
- Chimie analytique : approche électrochimique, spectroscopique,
- Nanoparticules : synthèse et fonctionnalisation, contrôle qualité

Une première approche du monde pharmaceutique (aspect réglementaire et/ou transposition à la production industrielle) et/ou des procédés microfluidiques et/ou du domaine de la toxicologie médico-légale sera appréciée.

Le candidat devra être capable de travailler en équipe, de communiquer et de partager ses résultats (écrit ou oral).

Candidate profile

The candidate must have skills or knowledge in :
- Analytical chemistry: electrochemical and spectroscopic approaches,
- Nanoparticles: synthesis and functionalization, quality control

A first approach to the pharmaceutical world (regulatory aspects and/or transposition to industrial production) and/or microfluidic processes and/or the field of forensic toxicology will be appreciated.

The candidate must be able to work as part of a team, and to communicate and share results (written or oral).

Translated with DeepL.com (free version)

Référence biblio

Bibliographie
[1] J. Guggisberg, M. Schumacher, G. Gilmore, D.M. Zylla, Cannabis as an Anticancer Agent: A Review of Clinical Data and Assessment of Case Reports, Cannabis and Cannabinoid Research 7 (2022) 24–33. https://doi.org/10.1089/can.2021.0045.
[2] A.I. Fraguas-Sánchez, A. Fernández-Carballido, C. Martin-Sabroso, A.I. Torres-Suárez, Stability characteristics of cannabidiol for the design of pharmacological, biochemical and pharmaceutical studies, Journal of Chromatography B 1150 (2020) 122188. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2020.122188.
[3] S. Azlin-Hasim, M.C. Cruz-Romero, M.A. Morris, E. Cummins, J.P. Kerry, Spray coating application for the development of nanocoated antimicrobial low-density polyethylene films to increase the shelf life of chicken breast fillets, Food Sci. Technol. Int. 24 (2018) 688–698. https://doi.org/10.1177/1082013218789224.
[4] J. Beurton, P. Lavalle, A. Pallotta, T. Chaigneau, I. Clarot, A. Boudier, Design of surface ligands for blood compatible gold nanoparticles: Effect of charge and binding energy, International Journal of Pharmaceutics 580 (2020) 119244. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119244.
[5] A.D. Ellington, J.W. Szostak, In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands, Nature 346 (1990) 818–822. https://doi.org/10.1038/346818a0.
[6] Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment: RNA Ligands to Bacteriophage T4 DNA Polymerase | Science, (n.d.). https://www.science.org/doi/10.1126/science.2200121?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed (accessed March 6, 2024).
[7] Y. Zhang, B.S. Lai, M. Juhas, Recent Advances in Aptamer Discovery and Applications, Molecules 24 (2019) 941. https://doi.org/10.3390/molecules24050941.
[8] G.K. Mishra, V. Sharma, R.K. Mishra, Electrochemical Aptasensors for Food and Environmental Safeguarding: A Review, Biosensors 8 (2018) 28. https://doi.org/10.3390/bios8020028.
[9] K.Y. Wang, S.H. Krawczyk, N. Bischofberger, S. Swaminathan, P.H. Bolton, The tertiary structure of a DNA aptamer which binds to and inhibits thrombin determines activity, Biochemistry 32 (1993) 11285–11292. https://doi.org/10.1021/bi00093a004.
[10] W. Zhang, Q.X. Liu, Z.H. Guo, J.S. Lin, Practical Application of Aptamer-Based Biosensors in Detection of Low Molecular Weight Pollutants in Water Sources, Molecules 23 (2018) 344. https://doi.org/10.3390/molecules23020344.
[11] S. Eissa, M. Zourob, In vitro selection of DNA aptamers targeting β-lactoglobulin and their integration in graphene-based biosensor for the detection of milk allergen, Biosensors and Bioelectronics 91 (2017) 169–174. https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.12.020.
[12] S. Nooranian, A. Mohammadinejad, T. Mohajeri, G. Aleyaghoob, R. Kazemi Oskuee, Biosensors based on aptamer-conjugated gold nanoparticles: A review, Biotechnology and Applied Biochemistry 69 (2022) 1517–1534. https://doi.org/10.1002/bab.2224.
[13] H. Yu, Y. Luo, O. Alkhamis, J. Canoura, B. Yu, Y. Xiao, Isolation of Natural DNA Aptamers for Challenging Small-Molecule Targets, Cannabinoids, Anal. Chem. 93 (2021) 3172–3180. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04592.
[14] A. Pallotta, A. Boudier, P. Leroy, I. Clarot, Characterization and stability of gold nanoparticles depending on their surface chemistry: Contribution of capillary zone electrophoresis to a quality control, Journal of Chromatography A 1461 (2016) 179–184. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.07.031.
[15] J Tournebize, A Boudier, A Sapin-Minet, P Maincent, P Leroy, R Schneider. Role of gold nanoparticles capping density on stability and surface reactivity to design drug delivery platforms. ACS Applied Materials and Interfaces. (2012) 4, 5790-5799.
[16] A. Pallotta, A. Boudier, B. Creusot, E. Brun, C. Sicard-Roselli, R. Bazzi, S. Roux, I. Clarot, Quality control of gold nanoparticles as pharmaceutical ingredients, International Journal of Pharmaceutics 569 (2019) 118583. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.118583.
[17] G. Jo, M. Choe, S. Lee, W. Park, Y.H. Kahng, T. Lee, The application of graphene as electrodes in electrical and optical devices, Nanotechnology 23 (2012) 112001. https://doi.org/10.1088/0957-4484/23/11/112001.
[18] H. Guo, R. Lv, S. Bai, Recent advances on 3D printing graphene-based composites, Nano Materials Science 1 (2019) 101–115. https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2019.03.003.