Plateforme de biophysique de Saclay

Des outils et des méthodes de spectroscopie optique et magnétique pour caractériser des objets à caractère biologique : modèles chimiques simples, protéines isolées et organismes entiers.

Site de la plateforme

Plateforme de biophysique de Saclay

Des outils et des méthodes de spectroscopie optique et magnétique pour caractériser des objets à caractère biologique : modèles chimiques simples, protéines isolées et organismes entiers.

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Plateforme de biophysique de Saclay

La Plateforme de biophysique de Saclay héberge six plateaux techniques distincts donnant accès à des méthodes de spectroscopie optique et magnétique lourdes. Les équipes d'adossement, composées d’experts dans leur domaine, aident à la conception d'expériences scientifiques adaptées aux besoins des utilisateurs.

Les six méthodes disponibles sont les suivantes : absorption transitoire, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, résonance paramagnétique électronique à haut champ, résonance paramagnétique électronique en bande–X, microscopie de fluorescence et spectroscopie de résonance Raman.

Les travaux de la plateforme couvrent une large gamme d’analyses possibles, de cinétiques de transfert d’électrons aux structures tridimensionnelles ou à l’étude de réactions in vivo. Les équipes ont un savoir-faire qui inclut la préparation des échantillons et l’analyse des données.

Expertises et services

Absorption transitoire :

Réalisation de mesures cinétiques du proche UV au proche IR (375 à 1000 nm),
Analyse et interprétation des données.

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier :

Réalisation de spectres et mesures cinétiques dans le moyen et lointain IR (6000 à 100 cm^-1),
Réalisation de mesures de spectro-électrochimie dans le moyen IR,
Analyse et interprétation des données.

Résonance paramagnétique électronique à haut champ :

Conception d'expériences de RPE à haut champ magnétique (0 à 10.5 T et 95 à 285 GHz),
Analyse et interprétation des données,
Réalisation de calculs DFT pour l'interprétation des résultats.

Résonance paramagnétique électronique en bande-X :

Réalisation d'expériences de RPE en bande-X,
Analyse et interprétation des données.

Microscopie de fluorescence :

Réalisation d’images de fluorescence (excitation 405 à 633 nm, émission 420 nm à 1000 nm),
Analyse et interprétation des données.

Résonance Raman :

Réalisation de spectres Raman de résonance et de fluorescence à sélection de site, pour les excitations dans le visible, le proche UV et proche IR,
Analyse et interprétation des données.

Moyens et équipements

Absorption transitoire :

3 montages spectroscopiques originaux avec résolution temporelle de 200 ps à secondes,
3 sources de lumière d'excitation : Nd:Yag (355 ou 532 nm, impulsions de 100 ps), OPO (pompé par Nd:Yag, 410 à 670 nm, impulsions de 5 ns) et OPO (pompé par Nd:Yag, 200 à 2000 nm, impulsions de 5 ns),
Spectromètre SPECORD S600 UV-Vis.

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier :

Bruker Vertex 80 V avec plusieurs détecteurs (DGTS, MCT, Bolomètre), spectromètre interfacé à un laser OPO (440 nm à 670 nm) et cryostat (T > 77 K),
Thermo-IS50 avec plusieurs détecteurs (DGTS, MCT, InSb), accessoires ATR et cellule électrochimique, mesures résolues en temps (rapid-scan et step-scan jusqu’à 5 ns), fibre optique mi-IR et cristal ATR pour mesures in situ.

Résonance paramagnétique électronique à haut champ :

Bruker 95 GHz CW/Pulse avec générateur de forme d’ondes arbitraires et cryostat (T > 4 K),
Spectromètre RPE assemblé sur place, avec source (95, 190, 285 GHz), aimant (0 à 10 T) et cryostat (T = 2 à 300 K).

Résonance paramagnétique électronique en bande-X :

Bruker ESP300e X-band,
2 Bruker Elexys 500 X-band avec cryostats et système cryogen-free,
Bruker Elexys 580 pulsée X-band avec cryostat.

Microscopie de fluorescence :

3 microscopes inversés Nikon Ti-U iXon Ultra 987 et Andor avec objectifs apochromatiques, système de nano-positionnement xyz (P733.2CD, P725-4CD, Physik Instrumente) et camera 2D EMCCD (détection 350 à 1000 nm),
Plusieurs longueurs d’onde d’excitation (375 à 637 nm) et possibilité de suivre deux ou quatre domaines d’émission simultanément.

Résonance Raman :

3 spectromètres Raman Jobin-Yvon U1000, dont un couplé à un microscope confocal,
Spectromètre Jobin-Yvon T64000,
Spectromètre FT-Raman Bruker IFS66/FRA106.
Plusieurs longueurs d’onde d’excitation possibles, du proche UV au proche IR.

<hr>Banc optique du plateau d’absorption transitoire avec différentes sources d’excitation laser.

<hr>Cellule électrochimique sur prisme ATR pour la réalisation de mesures spectro-électrochimiques.

<hr>Réglage des composants optiques sur le banc de mesure d’absorption transitoire.

<hr>Spectromètre de RPE pulsé à 95 GHz (3T).

<hr>Lumière de sonde traversant un échantillon lors de la réalisation de mesures d’absorption transitoire.

<hr>Source micro-ondes utilisée dans le montage RPE CW 95/180/285 GHz conçu pour la plateforme.

<hr>Détecteur Bolomètre dans le montage RPE CW 95/180/285 GHz conçu pour la plateforme.

<hr>Laser titane-saphir, pompé par un laser argon, permettant l’excitation dans le proche infrarouge.

<hr>Fonction d’onde d’un système modèle du site actif de la manganèse superoxyde dismutase (MnSOD).

Comment soumettre un projet ?

Pour soumettre un projet à la Plateforme de biophysique de Saclay, contactez par mail le responsable de la méthodologie concernée, en décrivant votre projet : Pavel Müller pour l'absorption transitoire, Annamaria Quaranta pour la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, Sun Un pour la résonance paramagnétique électronique à haut champ, Alain Boussac pour la résonance paramagnétique électronique en bande-X, Andrew Gall pour la super-résolution, ou Andrew Pascal pour la résonance Raman.

Les demandes peuvent être envoyées à la plateforme tout au long de l’année. Elles sont examinées et sélectionnées par un conseil scientifique qui se réunit régulièrement. Le délai de réponse est d’environ deux mois, mais si nécessaire, il peut être réduit à quelques jours. Les projets sont sélectionnés sur la base du mérite et de leur faisabilité, y compris en termes de temps et de ressources humaines à consacrer au projet.

Exemple de projet

Etude des premières étapes de la photoactivation d’une photolyase de classe II

Lars-Olivier Essen, de l’Université de Marbourg en Allemagne, a contacté Pavel Müller, responsable de la plateforme d’absorption transitoire pour étudier par spectroscopie optique résolue en temps les premières étapes de la photoactivation d’une photolyase de classe II de l'archéobactérie Methanosarcina mazei.

Chez toutes les photolyases, il existe une chaîne de transfert d'électrons composée de trois résidus tryptophanes qui joue un rôle fonctionnel majeur. Elle permet de réduire leur cofacteur flavine adénine dinucléotide (FAD) excité par la lumière bleue (ou UVA). Cette réaction, dite de « photoactivation », est indispensable à la « photoréparation » de l'ADN, car seule une photolyase avec la flavine totalement réduite en FADH^- peut catalyser la réparation de l'ADN endommagé.

Au cours de cette étude, les résultats de la plateforme ont montré que le FAD photoexcité est réduit via une chaîne de tryptophanes en produisant une paire de radicaux FAD^•- WH^•+. WH^•+ est stabilisé par déprotonation en 350 picosecondes, soit mille fois plus rapidement que la déprotonation des cations radicalaires WH^•+ dans les autres photolyases, ou celle des WH^•+ libres en solution aqueuse.

Pour en savoir plus : Müller P. et al. (2018). Sub-nanosecond tryptophan radical deprotonation mediated by a protein-bound water cluster in class II DNA photolyases. Chemical Science, 9:1200-1212.