Reconnaissance de molécules d'intérêt biologique par les hémicryptophanes - stéréosélectivité, reconnaissance dans l'eau et fluorescence

Recognition of biologically important molecules by hemicryptophanes - stereoselectivity, recognition in water and fluorescence

• Auteur / Autrice : Aline Schmitt
• Direction : Jean-Pierre Dutasta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 04/07/2014
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Jens Hasserodt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Dutasta, Jens Hasserodt, Isabelle Gosse, Benoît Colasson, Alexandre Martinez, Olivier Renaudet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Gosse, Dominique Matt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorescence

Galactose

Glucose

Mannose

Phénylpropanolamine

Éphédrine

Choline

Neurotransmetteurs

Reconnaissance moléculaire

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Chimie supramoléculaire

Reconnaissance moléculaire

Reconnaissance stéréosélective

Reconnaissance dans l’eau

Hémicryptophane

Neurotransmetteur

Choline

Éphédrine

Noréphédrine

Sucre

Mannose

Glucose

Galactose

Fluorescence

Supramolecular chemistry

Molecular recognition

Stereoselective recognition

Recognition in water

Hemicryptophane

Neurotransmitter

Choline

Ephedrine

Norephedrine

Carbohydrate

Mannose

Glucose

Galactose

Fluorescence

Résumé

La reconnaissance moléculaire est un phénomène omniprésent dans les systèmes vivants et intervient dans de nombreux processus biologiques comme la reconnaissance cellulaire ou encore la transmission de signaux par les neurotransmetteurs. L’élaboration de molécules synthétiques capables de mimer l’action des récepteurs naturels en complexant sélectivement un substrat cible est, à l’heure actuelle, très recherchée pour la détection ou le diagnostic en biologie et médecine. Parmi l’ensemble des récepteurs synthétiques, les hémicryptophanes sont des molécules cages composées d’un cyclotribenzylène connecté à une autre unité moléculaire par trois bras espaceurs. Les travaux de cette thèse reposent sur l’élaboration de nouveaux hémicryptophanes et l’étude de leurs propriétés de complexation vis-à-vis de molécules d’intérêt biologique. Dans un premier temps, la chiralité de ces récepteurs a été utilisée pour étudier leurs propriétés de reconnaissance stéréosélective face à différents sucres et analogues de neurotransmetteurs. De bonnes diastéréosélectivités et énantiosélectivités ont ainsi pu être observées en milieu organique pour les substrats étudiés. En parallèle, plusieurs hémicryptophanes hydrosolubles ont été synthétisés et ont permis de reconnaitre sélectivement des neurotransmetteurs comme la choline dans l’eau. Enfin, une dernière partie de cette thèse à été consacrée à la mise en place d’une voie de synthèse pour rendre ces récepteurs fluorescents, dans le but d’élaborer par la suite des sondes moléculaires capables de détecter et de suivre spatio-temporellement des molécules d’intérêt biologique dans les systèmes vivants par fluorescence.

Molecular recognition is a very important phenomenon for living systems as it occurs in many biological processes like cell-cell recognition or transmission of signals by neurotransmitters. Nowadays, the design of synthetic host molecules able to mimic natural receptors by complexing selectively a target substrate, is much sought-after for detection or diagnostic in biology and medicine. Among all the different synthetic receptors, hemicryptophanes are cage-shape molecules which are composed of a cyclotribenzylene moiety connected to another molecular unit by three spacer arms. This thesis is about the synthesis of new hemicryptophanes and the study of their complexation properties toward biologically important molecules. First, the stereoselective recognition of carbohydrates and neurotransmitter analogues by these chiral receptors was investigated in organic solvents and revealed good enantioselectivities and diastereoselectivities. In parallel, several water-soluble hemicryptophanes were synthesized and showed an aptitude for recognizing selectively ammonium substrates like choline in water. The last part was devoted to the development of a synthetic pathway to make hemicryptophanes fluorescent, in order to design molecular probes able to track biologically important molecules in living systems by fluorescence.