Synthèse et évaluation de nouvelles sondes pour l’imagerie cellulaire du peroxyde d’hydrogène

Synthesis and evaluation of new probes for cellular imaging of hydrogen peroxide

• Auteur / Autrice : Blaise Gatin-Fraudet
• Direction : Dominique Urban, Boris Vauzeilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/10/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Micouin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mayeul Collot, Nicolas Delsuc, Frédéric Taran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mayeul Collot, Nicolas Delsuc
• DOI : 10.70675/e92add08z4d87z46e2zb322zce5f868fa780

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sondes fluorescentes

Peroxyde d'hydrogène

Mots clés libres

Chemobiologie

Peroxyde d'hydrogène

Sondes moléculaires

Chemical biology

Hydrogen peroxide

Molecular probes

Résumé

Les formes réactives de l’oxygène (FRO : le peroxyde d’hydrogène, les radicaux superoxyde ou hydroxyle) sont des sous-produits formés lors d’une mauvaise régulation de la respiration cellulaire. Parmi ces espèces, le peroxyde d’hydrogène (H2O2) joue un rôle particulier dans de nombreux processus physiologiques. Néanmoins, lorsque nos cellules subissent des conditions dites de stress oxydant, la surproduction des FRO est responsable directement ou indirectement, de nombreux dommages oxydatifs au niveau moléculaire (acides nucléiques, protéines, lipides…), pouvant affecter les mécanismes cellulaires. Le développement d’outils sensibles permettant de détecter sélectivement le peroxyde d’hydrogène en milieu biologique représente enjeu important pour élucider son rôle et son degré d’implication dans les processus physiologiques et pathologiques.Actuellement, les sondes fluorogéniques basées sur une amorce boronate se sont révélées particulièrement efficaces pour détecter le H2O2 in cellula. Cependant, ce type d’amorce souffre d’un manque de réactivité, qui n’est pas totalement satisfaisant pour des études biologiques.Le but de ce projet de thèse a été d’améliorer la réactivité de l’amorce réagissant avec H2O2. Pour cela, l’utilisation d’une nouvelle amorce basée sur un motif borinique a été envisagée. Une première sonde fluorogénique basée sur un motif coumarine a été synthétisée puis étudiée par 1H RMN, par spectroscopie de fluorescence in vitro et in cellula.Dans un second temps, la régiosélectivité de la réaction a été améliorée et de nouvelles sondes fluorogéniques comportant ou non un espaceur auto-immolable ont été étudiées

Reactive oxygen species (ROS: hydrogen peroxide, hydroxyl and superoxide radicals) are by-products of aerobic metabolism. Among them, hydrogen peroxide (H2O2) plays a crucial role in a wide range of physiological processes in human. However, when our cells are subjected to oxidative stress conditions, its overproduction is directly or indirectly responsible for numerous damages at the molecular level, which can affect cellular mechanisms. The development of selective and sensitive tools allowing H2O2 detection in a biological context represents a great challenge for a better understanding of H2O2-mediated signalling in physiological and pathological processesTo date, several “off-on” small fluorescent probes triggered by H2O2 have been developed for its detection. Among them, probes based on the boronate oxidation are amongst the most effective for the detection of H2O2 in cellula. But these probes also suffer from lack of reactivity, which is not fully satisfactory for biological applications.The aim of this thesis project was to improve the reactivity of the trigger toward H2O2. To address this issue, the use of borinic acids as new trigger was envisioned. A new fluorogenic probe based on coumarin scaffold was synthetized and studied by 1H RMN, and by in vitro and in cellula fluorescence spectroscopy. In the second part of the project, the regioselectivity of the reaction was improved and new fluorogenic probes with or not an immolative spacer were studied.