Exploration des propriétés métalliques de At (+III) : approche théorique

Exploration of the metallic properties of At (+III) : a theoretical approach

• Auteur / Autrice : Fadel Bassal
• Direction : Jean-Yves Le Questel, Nicolas Galland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, Chimie théorique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunothérapie

Mots clés libres

Ligands organiques modèles

Calculs quantiques

Interactions moléculaires

Résumé

L’isotope radioactif 211 de l’astate (211At) présente des propriétés physiques favorables pour une utilisation en thérapie alpha ciblée des cancers. La fixation de 211At sur les biomolécules vectrices reste cependant un défi et un sujet d’étude complexe, At étant un radioélément dont le comportement en solution est méconnu. Toutefois, il a récemment était montré que les formes cationiques At+ et AtO+ y sont stables. L’exploration des propriétés métalliques de l’astate est un sujet spécifique au site nantais. A travers une méthode originale combinant mesures expérimentales (groupe de radiochimie de SUBATECH) et différentes approches de chimie théorique (équipe MoDES, CEISAM), une gamme étendue de ligands modèles présentant des hétéroatomes susceptibles d’interagir avec At a été étudiée. La confrontation des résultats obtenus selon les différentes approches a révélé l’ordre d’affinité suivant : N(sp3) > S(sp2) > S(sp3) >> O(sp2, sp3) & N(sp2, sp). Par ailleurs, les résultats obtenus montrent qu’AtO+ présente une diversité de réactivité notable en fonction du ligand : le site, At ou O, et la nature des contacts établis avec les différents ligands varient de façon significative. Enfin, l’étude de cages de bore, récemment apparues comme agents chélatants pour la vectorisation de 211At, a révélé de très fortes affinités pour AtO+. Des pistes originales pour la mise au point de nouveaux ligands de l’astate sont dégagées à travers ce travail.

The 211 isotope of astatine (211At) presents many potential advantages for targeted -therapy. However, the binding of 211At on cancer selective carrier molecules remains a difficult task, the behavior of astatine in solution being unknown. In acid and oxidizing conditions, the existence of two stable metallic forms of At, i. E. At+ and AtO+, have been recently uncovered in our groups. The use of the metallic properties of At for the design of selective carrier molecules may be an efficient alternative and represents a research topic specific to Nantes. Based on an original approach combining experimental measurements (radiochemistry group, SUBATECH) and various methods of quantum chemistry (ModES team, CEISAM), a wide range of simple ligands containing heteroatoms appearing as potential sites of interactions with At has been studied. The comparison of the results obtained according to the various approaches has revealed the following order of affinity: N(sp3) > S(sp2) > S(sp3) >> O(sp2, sp3) & N(sp2, sp). Moreover, our results show that AtO+ reacts and interacts in different ways according to the chemical nature of the ligands: the involved atom, At or O, and the nature of the contacts established with the ligands vary significantly. Lastly, the study of boron cages, recently appeared as very promising 211At labeling, has thrown light on their structural and energetic features. On the whole, original trends for the rational design of new At ligands emerge from this work.