Synthèse de nouveaux iminosucres et évaluation comme inhibiteurs et sondes sélectives des α-glucosidases

Synthesis of novel iminosugars and evaluation as inhibitors and selective probes for α-glucosidases

• Auteur / Autrice : Thibault Rancon
• Direction : Sandrine Py
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 20/12/2022
• 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 : Sylvain Cottaz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Bernard Behr, Gwladys Pourceau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Trévisiol, Sébastien Gouin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Iminosucres

Glycosidases

Mots clés libres

Glycosidases

Iminosucres

Inhibiteurs sélectifs

Biopuces multiplexées

SPRi

Glycosidases

Iminosugars

Selective inhibitors

Multiplexed array

SPRi

Résumé

Les glycoside hydrolases (glycosidases) constituent une grande famille d’enzymes catalysant l’hydrolyse de liaisons osidiques. Quasiment ubiquitaires dans la Nature, elles sont impliquées dans de nombreux processus biologiques, et leur dysfonctionnement peut conduire à diverses pathologies. Ces enzymes suscitent par ailleurs un grand intérêt parce qu’elles représentent des biocatalyseurs valorisables dans l’industrie agroalimentaire ou encore la production d’énergie à partir de biomasse.Ces dernières décennies, l’analyse génomique a permis l’identification de nouvelles glycosidases chez de nombreux organismes vivants. Cependant, la structure et la fonction d’un très grand nombre de ces glycosidases restent méconnues, ce qui limite le développement d’application(s) potentielle(s). Ainsi, la conception de nouveaux outils pour l’analyse fonctionnelle et structurale des glycosidases est aujourd’hui primordiale pour une meilleure connaissance de cette vaste famille d’enzymes. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à des molécules de la famille des iminosucres pour concevoir des sondes de glycosidases, en vue de la mise au point de biopuces permettant de détecter et d’isoler certaines de ces enzymes sans altérer leur structure.Trois familles de sondes basées sur des iminosucres de structures différentes ont été synthétisées, notamment en mettant en œuvre des réactions d’alcynylation diastéréosélective de nitrones, et de cycloisomérisation d’ènynes-1,6. L’affinité de ces sondes pour différentes glycosidases commerciales a ensuite été déterminée par des mesures d’inhibition de l’activité de ces enzymes. Des biopuces ont ensuite été conçues en greffant ces sondes sur surface d’or par électro-copolymérisation du pyrrole, et utilisées pour détecter par SPRi une enzyme modèle en solution, l’α-glucosidases de riz.

Glycoside hydrolases (glycosidases) belong to a vast family of enzymes which catalyse the hydrolysis of glycosidic bonds. As ubiquitous enzymes, they are involved in a wide range of biological processes and can be related to several diseases. Besides, such enzymes are of great interest as valuable biocatalysts for food industry and for developping energy supply from biomass.In the last decades, genomic analysis made possible the identification of new glycosidases in a large variety of living organisms. However, the structure and the function of most of these glycosidases remains unknown to date, which is a limitation to the growth of new potential applications. Accordingly, there is a current need for new tools to characterize both function and structure of glycosidases, in order to improve the understanding of this vast family of enzymes. During this thesis we have harnessed molecules from the class of iminosugars to conceive new probes for glycosidases, with the aim to design biochips that could be used to detect and isolate such enzymes without damaging their structures.Three families of probes based on different iminosugar cores were synthesized through different pathways, including diastereoselective nitrone alkynylation and 1,6-enyne-cycloizomerisation. The affinity of these probes for glycosidases was determined by inhibition assays on several commercial enzymes. The different probes were then grafted on a gold surface by pyrrole electrocopolymerization to access biochips, and the latter were used to detect a model enzyme in solution (rice α-glucosidase).