Synthèse de composés amphiphiles par réaction click : applications à la conception de liposomes

Synthesis of amphiphilic compounds by click reaction : applications to the design of liposomes

• Auteur / Autrice : Montassar Khalil
• Direction : Paul-Alain Jaffrès, Mathieu Berchel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire et macromoléculaire
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie, électrochimie moléculaires et chimie analytique (Brest, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Michaela Gulea
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paul-Alain Jaffrès, Mathieu Berchel, Michaela Gulea, Mathieu Mével
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michaela Gulea, Mathieu Mével

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés amphiphiles

Chimie click

Mots clés libres

Liposome

Post-fonctionnalisation

Libération de NO

Antibactérien

Thérapie génique

Liposome

Post-functionalization

NO release

Antibacterial

Gene therapy

Résumé

Les réactions click sont utilisées pour de nombreuses applications telle que la fonctionnalisation de la surface des liposomes. Lors de ce travail, le but a été de développer et d’appliquer une nouvelle réaction click intitulée ‘phosphonodithioformate-amine coupling’ (PAC) pour la synthèse de composés amphiphiles et pour la fonctionnalisation de la surface de liposomes. Une première partie méthodologique a eu pour but de former des briques lipidiques ‘clickables’. La réaction PAC qui a ensuite été étudiée en utilisant une amine fluorescente, s’effectue dans l’eau, à température ambiante et sans catalyse. Cette réaction permet la fonctionnalisation de liposomes sans altérer leur structure vésiculaire. L’étude de la cinétique de réaction à conduit à la classer parmi les réactions click rapides. Cette méthodologie a ensuite été appliquée pour modifier la surface de liposomes par des chaines polymères de type PEG. La deuxième partie de cette étude a été consacrée à la fonctionnalisation de la surface de liposomes par des motifs photosensibles pouvant libérer NO. Ces liposomes fonctionnalisés ont montré une libération de NO déclenchée par un stimulus lumineux. Une double fonctionnalisation des liposomes par des motifs précurseurs de NO et une sonde fluorescente a ensuite été étudiée. La production de NO et d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) a été observée après stimulation lumineuse. L’actionbactéricide de ces espèces (NO, ROS) a été étudiée. La dernière partie de cette étude a été consacrée à l'application de la réaction click de type PAC pour préparer de nouveaux lipides cationiques. Ces composés démontrent une bonne capacité à délivrer de l'ADN dans plusieurs types cellulaires et avec une faible cytotoxicité.

Click reactions are used for a large panel of applications that include the functionalization of liposomes. The goal of this study aims developing a new click reaction named ‘Phosphonodithioformate- Amine Coupling’ (PAC). This reaction was applied for the synthesis of amphiphilic compounds and to functionalize the surface of liposomes. A first methodologic part reports the synthesis of clickable lipid building blocks. These compounds were engaged in the PAC reaction with a fluorescent amine. This coupling is efficient in water, without any catalyst and at room temperature. It was applied for the modification of the surface of liposomes. Interestingly, the morphology of the liposomes was not altered by the application of the PAC reaction. Then, some liposomes were functionalized with polymeric chains (PEG). The second part of this study reports the modification of the surface of liposomes by molecules having the capacity to release NO under light exposure. Liposomes featuring a double functionalization with a NO-precursor and a fluorescent probe produce NO and Reactive Oxygen Species (ROS) triggered by light. These liposomes were studied for their potent bactericidal action. Finally, the last part of this study was devoted to applicate the new click reaction to prepare new cationic amphiphilic compounds. These compounds demonstrate a good capacity to deliver DNA in a few cell lines and with a low cytotoxicity.