Partir de métaux carbonyles à simples sondes multimodales fondamentales pour l'imagerie

From metal carbonyls to single core multimodal probes for imaging

• Auteur / Autrice : Sylvain Clède
• Direction : Clotilde Policar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Moléculaire
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ligands (biochimie)

Métaux carbonyles

Rayonnement synchrotron

Résumé

Les métaux carbonyles, de par leurs propriétés vibrationnelle et de luminescence, sont des candidats idéaux afin de réaliser une imagerie bimodale cellulaire. Le fil conducteur de cette thèse a été la mise au point, l’étude et l’utilisation d’un cœur rhénium tris-carbonyle [LRe(CO)3X] (L = pyridyl-1,2,3-triazole et X = Cl-) dit SCoMPI pour « Single Core Multimodal Probe for Imaging », combinant les modalités IR et de luminescence sur une structure moléculaire unique, stable en milieu biologique. Des cartes IR et de luminescence ont été réalisées sur des cellules incubées avec un dérivé SCoMPI. Leur correspondance a démontré l’intégrité en milieu cellulaire et la pertinence en tant qu’agent bimodal d’une telle unité. Il était alors possible de l’envisager comme une plateforme de spectroscopie corrélative greffable. Une première application à la détection d’un dérivé œstrogénique a mis en évidence tout son potentiel pour le traçage de molécules. L’étude approfondie de l’influence de substituants du ligand L sur la pénétration cellulaire de sondes SCoMPI a permis de mieux comprendre les paramètres influant sur leur internalisation. Le suivi IR/luminescence en temps réel de sa translocation a montré l’intérêt de ces objets pour l’imagerie de cellules vivantes. Parallèlement à ces travaux, nous avons confirmé qu’il est pertinent de considérer des rapports de bandes IR en vue de détecter des organites, sans recours à un marquage exogène. Grâce à ses nombreux atouts (faible énergie mise en jeu, pénétration accrue, signature propre à chaque fonction chimique), la spectroscopie IR est amenée à être davantage utilisée pour la résolution de problématiques biologiques.

Metal carbonyls are ideal candidates for bimodal bio-imaging due to their appropriate vibrational and luminescence properties. The main focus of this work has been the development, the study and the use of a rhenium tris-carbonyl unit [LRe(CO)3X] (L = pyridyl-1,2,3-triazole, X = Cl-), named SCoMPI for “Single Core Multimodal Probe for Imaging”, combining IR and luminescent modalities on a unique molecular moiety, robust in biological media. Since IR and luminescent sub-cellular mappings of the first SCoMPI compound were consistent, its integrity and relevance as a bimodal imaging agent were demonstrated. A first bio-application to track an estrogen derivative showed that SCoMPIs have a great potential as luminescent and vibrational tags. The in-depth study of the influence of pendant groups on its cellular uptake allowed for a better understanding of the parameters involved. Successful bimodal live-cell imaging highlighted that SCoMPIs could be used as imaging agents in living cells. In parallel, the analysis of minute changes in intracellular spectra by synchrotron-based IR spectromicroscopy confirmed the relevance of considering specific IR band-ratios to detect organelles, with no need of exogenous staining. Thanks to its multiple assets (low energy involved, deep penetration, specific signature of each chemical function), the IR spectroscopy tends to be more used in the future for biological applications.