Synthèse de nouveaux α-nucléophiles et évaluation de leur activité hydrolytique : application à la dégradation de neurotoxiques organophosphorés

Synthesis of new α-nucleophiles and evaluation of their hydrolytic activity: application to the neurotoxic organophosphorous decontamination

• Auteur / Autrice : Géraldine Saint-André
• Direction : Alain Wagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurotoxicologie

Impression moléculaire

Relations structure-activité

Détoxication

Insecticides organophosphorés

Mots clés libres

α-nucléophile

Résumé

Les neurotoxiques organophosphorés sont des inhibiteurs irréversibles de l’acétylcholinestérase (AChE). Ils agissent en se liant de manière covalente au niveau du centre actif de l’enzyme qui ne peut plus de ce fait hydrolyser l’acétylcholine. Le neurotransmetteur s’accumule dans les synapses conduisant à une paralysie du système neuromusculaire pouvant provoquer la mort par insuffisance respiratoire. L’utilisation potentiel de ces neurotoxiques à des fins militaires ou terroristes reste encore aujourd’hui une menace importante. Notre travail de recherche, qui a consisté à mettre au point de nouveaux systèmes de décontamination, s’est divisé en deux axes : ۵ Identification de nouveaux composés susceptibles de dégrader les neurotoxiques organophosphorés de la famille des agents V. ۵Développement d’empreintes moléculaires à activité organophosphonothioase. Dans un premier temps nous avons mis au point un test analytique par CLHP pour la détection d’activité organophosphonothioase que ce soit pour des agents chimiques ou pour des empreintes moléculaires. Celui –ci nous a permis de cribler une soixantaine d’α-nucléophiles dont neufs se sont montrés particulièrement réactifs. Des études cinétiques plus approfondies ont permis d’identifier de nouvelles structures susceptibles d’être utilisées comme agents détoxifiants (oximes, amidoximes). Une autre étude a également montré que certains de ces composés étaient de bons réactivateurs de l’AChE inhibée par le VX. En parallèle nous avons développé l’utilisation des empreintes moléculaires comme épurateurs catalytiques. Cette stratégie consiste à imaginer et synthétiser des templates polymérisables possédant une entité nucléophile et un analogue de l’agent V (PhX) à hydrolyser. Plusieurs approches ont été envisagées mais les synthèses souvent difficiles du fait de la complexité des templates n’ont pu aboutir à l’obtention d’empreintes moléculaires.

Organophosphorous nerve agents are toxic compounds that inhibit acetylcholinesterase (AChE) by covalent bonding to their active center serine. Consequently the inability of AChE to hydrolyze acetylcholine results in accumulation of the neurotransmitter in the synapse gap leading to paralysis of neuromuscular function and to death by respiratory failures. The potential use of these neurotoxins for military or terrorist ends is still a current worldwide threat. We have oriented our research in two different axes: ۵Identification of new structures for the hydrolysis of neurotoxic organophosphorous (agent V). ۵Development of imprinted polymers with organophosphonothiase activity. First of all, an HPLC analytical test was developed in order to detect the organophosphonothioase activity of either chemical agents or imprinted polymers. Around sixty α-nucleophiles were screened and nine of them showed an interesting reactivity. Further kinetic studies permitted the selection of new nucleophilic structures which could be used as detoxifying agents (oximes, amidoximes). Another study showed that they were also potential AChE inhibited reactivators. At the same time we have developed imprinted polymers as new decontamination means. This strategy consists in designing and synthesizing polymerisable templates bearing a nucleophilic moiety and a PhX analogue. Different approaches were used but many difficulties in the template synthesis unable us to obtain the desired imprinted polymers.