Aude BouchetEnseignante-chercheuse dans le Laboratoire avancé de spectroscopie pour les interactions, la réactivité et l'environnement (CNRS/Université de Lille)
Avec son projet SUNSET, Aude Bouchet, enseignante-chercheuse dans le Laboratoire avancé de spectroscopie pour les interactions, la réactivité et l'environnement, est une des lauréates de l’appel à projet Emergence@INC2025. Par cet appel, CNRS Chimie accompagne des chargés de recherche ou maîtres de conférence recrutés depuis 4 à 10 ans en finançant un projet novateur et en encourageant la prise de risque.
Votre projet SUNSET vise à comprendre les processus qui régissent la conversion du rayonnement infrarouge en lumière visible par des nanoparticules à base de lanthanides. Un comportement qui intéresse l’optoélectronique, la bio-imagerie ou la biodétection. Pouvez-vous nous en dire plus ?
Ces nanoparticules dites « à conversion ascendante » (ou UCNP) sont capables de convertir de la lumière de basse énergie (infrarouge par exemple) en lumière de plus haute énergie comme la lumière visible ou ultra-violette. Leur excitation dans le proche infrarouge présente plusieurs avantages, comme une faible absorption par les tissus biologiques et une faible phototoxicité, ce qui en fait des candidats idéaux pour des applications biomédicales. Citons par exemple leur utilisation comme marqueurs fluorescents en imagerie médicale pour obtenir des images haute résolution avec une pénétration profonde des tissus biologiques. Ou encore en thérapie photodynamique où l’on utilise leur conversion du rayonnement IR en UV utilisés pour activer des médicaments photosensibles ou détruire des cellules cancéreuses. Les performances de ces systèmes dépendent des transferts d'énergie entre les nanoparticules et les petites molécules organiques ou biologiques qui peuvent absorber cette énergie pour produire une émission lumineuse ou déclencher une réaction chimique.
Notre projet vise à donner une description photophysique des transferts d’énergie qui se produisent dans ces systèmes après excitation dans le proche infrarouge. Cette étude sera menée à l’échelle de la particule unique en utilisant un montage de microscopie dite « confocale » conçu spécialement pour l’étude photodynamique de ces systèmes.
En quoi cette recherche est-elle émergente et à risque ?
Le projet SUNSET est basé sur une thématique émergente dans l’équipe DyNaChem du LASIRE et des résultats expérimentaux récents que nous avons obtenu sur ces systèmes. L'évaluation quantitative des transferts d’énergie au niveau de la particule unique devrait permettre de proposer une description photophysique rigoureuse de ces transferts de manière à faciliter par la suite le développement de nanoplateformes performantes à base d’UCNP et capables de photo-activer localement différents mécanismes biologiques. La complexité des systèmes étudiés, due à un grand nombre de processus physico-chimiques imbriqués qui interviennent au cours du transfert d’énergie, peut rendre difficile la quantification de chacun de ces processus. L'ambition est donc grande, tout comme la difficulté de réussir à démêler les contributions des différents facteurs responsables de l'efficacité de ces transferts d'énergie.
Quelles pourraient-en être les principales retombées ?
Ce projet sera l'occasion de confirmer et de développer cette thématique au sein de l'équipe et du laboratoire, ainsi que les compétences originales et spécifiques qui l'accompagnent. De plus, l'étude photophysique des UCNP au niveau de la particule unique, avec la possibilité d’en mesurer les spectres et les temps de vie de luminescence, est rare dans la communauté des UCNP. Ce projet apportera donc une visibilité au laboratoire et à l'équipe, grâce à l'expertise unique qu'il nous permettra d'acquérir. Il sera également l'occasion de confirmer les collaborations existantes dans ce domaine et d’en développer de nouvelles pour répondre aux besoins de compréhension des mécanismes régissant les propriétés photodynamiques de ces systèmes complexes.
Rédacteur : CCdM