Exploiter des superacides pour générer et caractériser des espèces ioniques clés dans le domaine des glycosciences

Exploiting superacids to generate and characterize key ionic species in the glycocscience field

• Auteur / Autrice : Ludivine Lebedel
• Direction : Yves Blériot, Sébastien Thibaudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....) - Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers / IC2MP
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Elisabet Duñach-Clinet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Blériot, Sébastien Thibaudeau, Agnès Martin-Mingot, Jérôme Désiré, Bruno Linclau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Compain, Thomas Lecourt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Intermédiaires réactionnels (chimie)

Résonance magnétique nucléaire

Superacides

Glycosylation

Mots clés libres

Glycosylation

Cation glycosyle

Superacide

Rmn

Modélisation moléculaire

Glycosylation

Glycosyl cation

Superacid

Nmr

Molecular modelling

Résumé

La réaction de glycosylation, qui permet de former la liaison glycosidique, joue un rôle clé dans l’accès aux glycanes et glycoconjugués biologiquement actifs qui sont de plus en plus complexes. Très utilisée en glycochimie, les détails du mécanisme de cette réaction font encore l’objet de nombreuses études, en particulier pour évaluer la formation d’une espèce clé, le cation glycosyle. La mise en évidence de ce type d’espèces ioniques est essentielle pour élucider le mécanisme de cette réaction. Néanmoins, l’existence de cet intermédiaire cationique en solution reste à confirmer du fait d’une durée de vie très courte en solution.A partir d’une méthode mise au point au laboratoire utilisant la chimie des sucres et la chimie des superacides combinées à la spectroscopie RMN in situ et à la modélisation moléculaire, ce travail de thèse a consisté à étudier des intermédiaires ioniques furtifs de la réaction de glycosylation. Tout d’abord, plusieurs donneurs de glycosyle possédant différentes substituants sur la position C-2 ont été étudiés en milieu HF/SbF5. Des dérivés 2-halogéno ont notamment permis de générer, stabiliser et observer les cations glycosyles correspondants grâce à une plus grande durée de vie dans le milieu HF/SbF5. Puis, cette méthode a été étendue à d’autres sucres et a mis en évidence différents intermédiaires réactionnels jusque-là théoriques qui ont été caractérisés. Enfin, une analogie a été établie entre les interactions multidentates existant entre le milieu superacide et un cation glycosyle non protégé formé in situ et l’état de transition de l’enzyme Béta-1,3-glucanase, permettant alors de proposer une similarité entre les cations glycosyles générés en milieu superacide et ceux formés dans un environnement enzymatique.

The glycosylation reaction which forms glycosidic bond, contributes to access to biologically active and complex glycans and glycoconjugates. Used extensively in glycochemistry, the details of the mechanism of this reaction are the subject of many studies, in particular to evaluate the formation of the glycosyl cation. The observation and the characterization of these ionic species is essential to elucidate the mechanism of this reaction. The existence of this cationic intermediate in solution remains to be confirmed.Employing a method developed in the laboratory using glycochemistry and superacid chemistry combined with in situ NMR spectroscopy and molecular modelling, this project consists of studying furtive ionic intermediates of the glycosylation reaction. First, several glycosyl donors with different substituents at the position C-2 were studied in HF/SbF5. In particular, 2-halogeno derivatives were shown to generate the corresponding glycosyl cation and their stabilisation in superacid allowed their observation and deep analysis in HF/SbF5. Then, this method was extended to other sugars highlighting different reaction intermediates. Finally, the multidentate interactions of superacid medium with a naked glycosyl cation formed in situ were compared with the transition state of a Béta-1,3-glucanase allowing to evaluate any mimicry between these species generated in superacid and in enzymatic environment.