Synthèse de polycycloprénols et étude biophysique de leurs propriétés membranaires

Synthèsis of polycycloprenols and biophysical study of their membranes properties

• Auteur / Autrice : Nigel Ribeiro
• Direction : Yoichi Nakatani, Laurent Désaubry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lipides des membranes

Réduction (chimie)

Chimie biomimétique

Cyclisation (chimie)

Membrane cellulaire -- Formation

Évolution moléculaire

Résumé

Les phosphates de polyprényle ont été postulés comme étant des constituants "primitifs" membranaires et les polyprénols pourraient être leurs renforçateurs membranaires. Afin de vérifier si les polyprénols renforçent les membranes de phosphates de polyprényle, nous avons synthétisé différents phosphates de polyprényle avec des longueurs de chaîne comprises entre 15 et 45 atomes de carbones ainsi que des polyprénols, acycliques et cycliques. La synthèse des polyprénols cycliques a nécessité le développement d’une nouvelle voie de synthèse basée sur une cyclisation biomimétique d’allylsilanes au milieu d’une chaîne terpénique. Cette méthode nous a donné accès à la famille des bicyclopolyprénols. Ensuite, en utilisant la technique de microscopie par fluorescence, nous avons étudié l’impact de plusieurs paramètres (tels que la longueur de la chaîne isoprénique, le nombre de doubles liaisons, la présence ou l’absence d’un cycle et le pH), qui pourraient influencer la formation de vésicules dans l’eau des phosphates de polyprényle avec ou sans polyprénols. Nous avons trouvé que les phosphates de polyprényle ayant 15 ou 30 atomes de carbone forment des vésicules géantes dans une large gamme de pH. L’effet renforçateur des polyprénols sur les membranes de phosphates de polyprényle a été prouvé par la mesure de la cinétique de perméabilité à l’eau par diffusion de la lumière par flux à écoulement bloqué. Cette étude a également révélé que certains polyprénols réduisent plus efficacement la perméabilité à l’eau des membranes de phosphates de polyprényle que le cholestérol, le renforçateur membranaire des eucaryotes. Ces résultats appuient notre hypothèse que les polyprénols peuvent être les renforçateurs membranaires "primitifs" des phosphates de polyprényle.

We have postulated that polyprenyl phosphates could be “primitive” membrane constituents and that polyprenyl alcohols might play the role of their membrane reinforcers. In order to check whether polyprenols reinforce membrane made of polyprenyl phosphates, we have synthesized polyprenyl phosphates bearing different isopentenyl units (between C15 and C45) and polyprenols with acyclic or cyclic chains. About the synthesis of cyclic polyprenols, we have developed a new method based on biomimetic cyclization of allylsilane in the middle of a terpenic chain. This method gave us an easy access of bicyclopolyprenols. Using fluorescence microscopy, we have studied different parameters (such as chain length, degree of unsaturation, acyclic or cyclic chain and pH), which might affect the formation of vesicles from the system: polyprenyl phosphate/H2O with or without polyprenyl alcohol. We have found that polyprenyl phosphates containing 15 to 30 C-atoms form giant vesicles in a wide pH range. Stopped-flow/light-scattering experiments, which evaluate the water permeability through the membrane of unilamellar vesicles prepared from polyprenyl phosphate/polyprenyl alcohol/H2O, revealed that some polyprenyl alcohols do reduce the water permeability even more efficiently than cholesterol, the ubiquitous reinforcer of eukaryotic membranes. These results give a favourable argument for the hypothesis that polyprenyl alcohols might have been reinforcers of “primitive” membranes made of polyprenyl phosphates.