Application de la RMN du tritium à l’état solide pour déterminer la conformation bioactive du paclitaxel

Application of solid-state tritium NMR in determining the bioactive conformation of paclitaxel

• Auteur / Autrice : Taoran Lin
• Direction : Bernard Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 13/09/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Service de Chimie Bio-Organique et de Marquage
• Jury : Président / Présidente : David Bonnaffé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Rousseau, David Bonnaffé, Luc Dechoux, Alain Wagner, Pei-Qiang Huang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luc Dechoux, Alain Wagner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paclitaxel

Tritium

Spectroscopie de la résonance magnétique nucléaire

Synthèse organique

Mots clés libres

RMN du solide

Tritium

RMN du tritium à l’état solide

Conformation bioactive

Paclitaxel

Synthèses

Tritiation

Solid-state NMR

Tritium

Solid-state tritium NMR

Bioactive conformation

Paclitaxel

Syntheses

Tritiation

Résumé

La détermination de la conformation d’une petite molécule liée à sa cible biologique nous permet de concevoir des drogues de propriété biologique améliorée. Cette détermination peut être difficile dû aux limitations techniques, comme indiqué par le débat sur la conformation de microtubule-lié d’une drogue anticancéreuse – paclitaxel. Les études utilisant la cristallographie des rayons X et la RMN du liquide ne peut pas fournir les informations détaillées sur la conformation espérée. La RMN du solide est un choix raisonnable en mesurant précisément des distances interatomiques de la molécule, et le marquage sélectif au tritium permet de mesurer une distance longue jusqu’à 14,4 Å avec une précision haute grâce au rapport gyromagnetique élevé de ce noyau. Aucune modification structurale n’a été rendue par le marquage au tritium. Ainsi notre sujet ayant pour l’objectif de déterminer la conformation bioactive du paclitaxel comporte la synthèse des 6 isotopomères de paclitaxel ditritiés sur les sites particuliers, suivie par la préparation des complexes de microtubule-paclitaxel marqué. L’analyse de RMN du tritium à l’état solide fournira les distances clés pour la détermination. 2 isotopomères ont été synthétisés par tritier le paclitaxel dibromé et coupler la baccatine tritiée et la chaîne latérale tritiée, respectivement. La stratégie synthétique conçue permet de réaliser la synthèse avec un rendement généralement satisfaisant et une bonne stéréosélectivité. Différentes méthodes de tritiation ont été testées, dont un enrichissement isotopique supérieur à 92% a été obtenu. La synthèse des autres isotopomères ainsi que des complexes de microtubule-paclitaxel est en cours de réaliser dans notre laboratoire.

The determination of the conformation of small molecule bound to its biological target would facilitate people to design improved drugs. This determination can be difficult due to technical limitations, as exemplified by the long standing debate on the microtubule-binding conformation of a natural anticancer drug – paclitaxel. Previous studies using X-ray crystallography and solution-state NMR failed to furnish direct information on the expected conformation. Solid-state NMR may help in this task by providing precise interatomic distances, and the selective labeling on different sites with tritium atoms enables accurate measurement of long-range distances (up to 14.4 Å) owing to the high gyromagnetic ratio of this nucleus, without any structural modification of the molecule. So our project aiming at illustrating the bioactive conformation of paclitaxel consists the syntheses of 6 different paclitaxel isotopomers bearing a pair of tritiums at specified positions, flowing by the preparations of corresponding microtubule-labeled paclitaxel complexes. The solid-state tritium NMR analyses of these complexes would provide key distances for determining the expected conformation. Up to now, 2 paclitaxel isotopomers have been prepared from labelling the dibrominated paclitaxel precursor and from coupling the tritiated taxane rings and the tritiated side chains, respectively. The synthetic strategy allowed us to realize the syntheses in generally high yield and good stereoselectivity. Different tritiation methods have been used, from which an isotopic enrichment of higher than 92% was obtained. The syntheses of other 4 isotopomers, together with the microtubule complexes are currently underway in our lab.