Développement de complexes coumariniques de lanthanides pour la mise au point de dosages par FRET en vue de l'élaboration de kits de diagnostic sanguin

Development of landthanides complexes for the set up of fluoroimmunoassays using time-resolved fret for the design of blood diagnosis microchips

• Auteur / Autrice : Clémentine Féau
• Direction : Luc Lebeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)

Résumé

Ce mémoire décrit la conception de nouveaux complexes coumariniques de lanthanides pour la mise au point de dosages fluoroimmunologiques par la technique de FRET résolu en temps. Ces sondes fluorescentes originales ont été développées en vue de l’élaboration de kits de diagnostic, portables, faciles à manipuler, à bas coût et adaptables à la de��tection et à la quantification d’une large gamme de pharmacophores spécifiques dans des échantillons de sang total. Le premier chapitre est consacré à différents rappels bibliographiques visant à passer brièvement en revue les diverses techniques d’analyses pratiquées sur les fluides biologiques, leur applications directes au format de biocapteur, ainsi que les avancées dans le domaine des méthodes de luminescence résolue en temps ou els complexes de lanthanides occupent une place privilégiée. L’objectif de ce travail est d’élaborer un donneur de fluorescence de FRET qui remplit tous les critères imposés par le cahier des charges de ce projet, à savoir un ligand incorporant un fluorophore qui absorbe l’énergie lumineuse à 370 nm et la transfère au cation lanthanide, correctement stabilisé en milieu biologique, et qui présente une fonction activable en vue d’un couplage ultérieur avec une biomolécule d’intérêt. Le deuxième chapitre concerne la démarche adoptée pour concevoir des complexes de lanthanides originaux et l’étude de leurs propriétés photophysiques. Les coumarines présentant les caractéristiques spectrales adéquates ont été sélectionnées pour participer à l’effet d’antenne, puis introduites au sein de structures chelatantes. En fonction des résultats des analyses photophysiques, nous avons modulé nos cibles jusqu’à obtenir les complexes de lanthanides les plus appropriés aux fins que nous leur destinons. Le meilleur candidat a été retenu et est actuellement en phase de développement. Enfin, une dernière partie détaille les différentes stratégies et voies de synthèse empruntées pour la préparation des divers fluorophores puis des complexes de lanthanides. Nous avons pu notamment développer la synthèse des différentes coumarines, azacoumarines, et bis-azacoumarines ainsi que de nombreux ligands originaux de type bipyridine, ether-couronne, acide aminodiacétique, methylcarboxyaminodiacétiques ou encore acides aminodipicoliniques.

This manuscript describes the conception of new complexes for the set up of homogeneous time-resolved fluoroimmunoassays. These fluorescent probes have been developed in order to design microchips for clinical diagnostics, which should be easy to use, cheap and permit the detection of a wide range of specific substances blood. The first chapter deals with different bibliographic data about techniques used for the analysis of biological fluids, biosensors, advanced time-resolved detection techniques using fluorescence, lanthanides and their complexes as fluorescent molecular probes. The aim of this subject is to conceive of a FRET donor which possesses all criteria fixed for the project and specially it should be a ligand which absorbs light energy around 370 nm and transfers it to the lanthanides, it should be soluble and stable in biological fluids, it should present a function for a further coupling with biomolecules to be traced. The second chapter explains the way we designed the new lanthanides complexes and their spectrophysical properties. Coumarins have been chosen as suitable fluorophores to participate to the antenna effect and introduced to different chelating moieties. Depending on their spectrophysical analysis, we have modified our targets until we find out the most appropriate lanthanide complex. The best candidate has been selected and the first microtelebiochip is at the moment under development. The third part exposes all the synthetic pathways used to prepare the diverse fluorophores and lanthanide complexes.