Synthèse et évaluation biologique de sondes fluorogènes pour la détection d’activités enzymatiques

Synthesis and biological evaluation of fluorogenic probes for the detection of enzymatic activities

• Auteur / Autrice : Mathieu Bordy
• Direction : Jens Hasserodt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 31/10/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….) - Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
• Jury : Président / Présidente : Chantal Andraud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jens Hasserodt, Chantal Andraud, Arnaud Gautier, Andrey Klymchenko, Gilles Ulrich
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Gautier, Andrey Klymchenko

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie moléculaire

Mots clés libres

Imagerie moléculaire

Sondes fluorogènes

Activité enzymatique

Fluorescence proche-infrarouge

Molecular imaging

Fluorogenic probes

Enzymatic activity

Near-infrared fluorescence

Résumé

Cette thèse de doctorat traite de la conception et de l’évaluation de sondes fluorogènes pour la détection d’activités enzymatiques dans des contextes biologiques d’intérêt. L’élaboration de sondes fluorogéniques stables incorporant l’ELF-97 est une des thématiques de recherche activement poursuivie par notre équipe. Le développement avec succès de sondes peptidases et glycosidases a ouvert de nombreuses perspectives. Un premier chapitre sera dédié à la diversification de ces sondes, tout d’abord par la variation de substrats pour la détection de nouvelles glycosidases, puis par le développement d’un espaceur innovant dans un contexte particulier de sénescence cellulaire. Une sonde pour la détection de la β-galactosidase en milieu acide a notamment pu être synthétisée et testée. En parallèle, des travaux ont porté sur une nouvelle génération de sondes ciblant une famille d’enzymes à fort intérêt scientifique et sociétal : les β-lactamases. La synthèse et l’évaluation biologique préliminaire d’une première sonde modèle a démontré l’efficacité de cette nouvelle architecture moléculaire. Cette sonde a, par la suite, permis l’élaboration de premiers résultats d’imagerie dans le cadre d’une collaboration active avec une équipe de recherche japonaise. Enfin, un dernier volet sera consacré à un projet dont l’objectif n’est pas récent dans l’équipe : le développement d’alternatives à l’ELF-97 présentant une émission décalée vers le rouge ou le proche infrarouge. Ainsi, la synthèse de nouveaux fluorophores, leurs caractérisations physico-chimiques et des tests d’incorporation dans des dispositifs répondeurs ont notamment été réalisés. Plusieurs candidats se sont révélés à fort potentiel pour leur émission fortement décalée vers le rouge ou leur haute insolubilité. Ils pourraient permettre à terme l’adaptation de la technologie à une utilisation in vivo, but ultime de la technologie dans le cadre de l’imagerie moléculaire.

This doctoral thesis deals with the design and evaluation of fluorogenic probes for the detection of enzymatic activities in biological contexts of interest.The development of stable fluorogenic probes incorporating ELF-97 is one of the research themes actively pursued by our team. The successful development of peptidases and glycosidases probes have opened many perspectives. A first chapter will be dedicated to the diversification of these probes, firstly by the variation of substrates for the detection of new glycosidases, then by the development of an innovative spacer in the context of cell senescence. In particular, a probe for the detection of β-galactosidase in acidic medium has been synthesized and tested.In parallel, work has focused on a new generation of probes targeting an enzyme family with strong scientific and societal interest : β-lactamases. The synthesis and the preliminary biological evaluation of a first model probe demonstrated the effectiveness of this new molecular architecture. This probe subsequently led to the development of first imaging results as part of an active collaboration with a Japanese research team.Finally, a last part will be devoted to a project whose objective is not recent in the team : the development of alternatives to the ELF-97 presenting a shifted emission towards the red or the near infrared. For this purpose, the synthesis of new fluorophores, their physicochemical characterizations and incorporation tests in responding devices have been carried out. Several candidates have proved to have high potential for two main reasons : strongly red-shifted emission or high insolubility. They could eventually allow the adaptation of the technology to an in vivo use, the ultimate goal of the technology in the context of molecular imaging.