Mise au point et industrialisation de la synthèse de peptides complexes

Development and industrialization of the synthesis of complex peptides

• Auteur / Autrice : Claude Zoukimian
• Direction : Didier Boturyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 09/07/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de chimie moléculaire (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Poisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Boturyn, Michel De Waard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Aucagne, Muriel Amblard

Mots clés

Mots clés contrôlés

MLPA (génétique)

Peptides

Mots clés libres

Protéine

Ligation

Repliement oxydatif

Toxine

Protein

Ligation

Oxidative folding

Toxin

Résumé

Les peptides montrent un potentiel thérapeutique important à ce jour relativement peu exploité. Dans ce contexte, les venins d’animaux représentent un sujet d’étude particulièrement intéressant puisque ceux-ci ont la particularité de contenir plusieurs centaines de toxines peptidiques structurées par un ou plusieurs ponts disulfures. Dans un premier temps isolées et identifiées à partir des venins, l’enjeu réside ensuite dans la capacité à synthétiser ces toxines par voie chimique. Cette thèse financée par l’ « Association Nationale Recherche Technologie »s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif le développement de peptides complexes, en particulier des toxines, pour leur commercialisation. Deux problématiques principales ressortent : une limitation concernant la taille des peptides désirés, ainsi que leur structuration après synthèse chimique.La synthèse peptidique sur support solide, ou SPPS, trouve généralement sa limite dans les synthèses de peptides de plus d’une cinquantaine d’acides aminés, pour lesquels les rendements diminuent inexorablement avec l’augmentation du nombre de résidus. Afin d’accéder à des peptides et toxines plus longs, la première partie de cette thèse a été consacrée à l’étude de la native chemical ligation. Au travers de cette étude, divers peptides et toxines ne pouvant être obtenus directement par SPPS ont été synthétisés.La deuxième difficulté lors de la synthèse de toxines par voie chimique réside dans le repliement de la molécule dans sa conformation native. Les différents ponts disulfures des toxines doivent être reproduits à l’identique pour obtenir l’activité biologique attendue. Une des méthodes pour y parvenir consiste à utiliser un jeu de groupements protecteurs orthogonaux de la cystéine permettant de former les ponts disulfures un par un à travers une succession d’oxydations et de déprotections : c’est la formation dirigée de ponts disulfures. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à l’étude de cette méthode, son optimisation et son adaptation à différentes toxines d’intérêt. Pour ce faire, une nouvelle combinaison de groupements protecteurs a été utilisée afin de pallier aux différentes difficultés rencontrées au cours des travaux effectués.

To date, Peptides present an important therapeutic potential that is poorly exploited. In this context, animal venoms are particularly interesting since they contain several hundreds of peptide toxins that are structured by one or more disulfide bridges. Initially isolated and identified from venoms, the challenge then lies in the ability to synthesize these toxins via chemical means. This thesis, supported by the “Association Nationale Recherche Technologie” aims to develop complex peptides, in particular toxins, for commercialization. Two main problems emerge: a limitation concerning the size of the desired peptides and the folding of these synthetic peptides.Solid phase peptide synthesis, or SPPS, generally finds its limit in the synthesis of peptides containing more than fifty amino acids, for which the yields decrease dramatically with the increase in the number of residues. In order to access the longest peptides and toxins, the first part of this thesis was devoted to the study of the Native Chemical Ligation. Through this study, various peptides and toxins that cannot be obtained directly by SPPS have been synthesized.The second difficulty during the synthesis of toxins by chemical means lies in the folding of the molecule into its native conformation. The natural disulfide bridges of toxins must be reproduced to obtain the expected biological activity. A method consists in the use of orthogonal protecting groups of cysteine, allowing successive disulfide bridge formations through a sequence of oxidation and deprotection steps, named directed disulfide bond formation. The second part of this thesis was therefore devoted to the study of this method, its optimization and its adaptation to various toxins of interest. For this purpose, a new combination of protecting groups was used to overcome the drawbacks encountered in these studies.