Conception, synthèse et caractérisation de polyacylhydrazones hydrosolubles dans un but antibactérien

Design, synthesis and characterization of water-soluble polyacylhydrazones with an antibacterial purpose

• Auteur / Autrice : Kilian Caillaud
• Direction : Catherine Ladavière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie
• Date : Soutenance le 21/07/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Trimaille
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Ladavière, Sophie Monge, Matthieu Raynal, Simona Mura, Florence Popowycz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Monge, Matthieu Raynal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymérisation

Chimie combinatoire

Bactéries

Lutte contre

Pseudomonas aeruginosa

Mots clés libres

Auto-assemblages

Dialdéhyde

Dihydrazide

Dynamères

Hydrosolubilité

Polyacylhydrazone

Dialdehyde

Dihydrazide

Dynamers

Polyacylhydrazone

Self-assemblies

Water solubility

Résumé

Afin de proposer de nouvelles voies de lutte contre la bactérie Pseudomonas aeruginosa en utilisant des ligands assemblés par chimie combinatoire dynamique, ces travaux de thèse ont porté sur l’élaboration et la caractérisation de polyacylhydrazones en milieu aqueux à partir de différents monomères dihydrazides et dialdéhydes. Une première étude, centrée sur des monomères commerciaux, a permis de montrer la formation des polymères, mais aussi leur pauvre hydrosolubilité. Il a été également démontré que l'ajout d'acide catalysait la création des fonctions acylhydrazone, dont le mécanisme en deux étapes a été mis en évidence dans le DMSO. Une deuxième étude utilisant des monomères synthétisés par un partenaire du projet, et plus solubles dans l'eau, a été menée. Grâce à ces monomères, la réaction a pu être réalisée dans un milieu plus concentré. Cependant, les polymères obtenus étaient majoritairement des oligomères cycliques et de faible masse molaire. Des réactions secondaires des monomères, identifiées dans l’eau, pourraient expliquer cette limitation, notamment l’hydrolyse des dihydrazides dont le mécanisme a été démontré à pH neutre et catalysé en pH acide. Enfin, une troisième étude s’est intéressée aux polyacylhydrazones conçus à partir d’un dihydrazide particulier, présentant un caractère auto-associatif. Les objets sphériques formés par celui-ci en milieu aqueux, d’une centaine de nanomètre de diamètre, se sont révélés être sensibles au pH et évoluer au cours du temps.

In order to develop new ways to fight bacteria Pseudomonas aeruginosa by using assembled ligands designed through dynamic combinatorial chemistry, this thesis dealt with the elaboration and characterization of polyacylhydrazones in aqueous medium from several dihydrazide and dialdehyde monomers. A first study, focused on commercial monomers, has shown that a polymer was formed, but hardly soluble in water. It also has been demonstrated that the addition of acid catalyzed the formation of acylhydrazone functions, whose mechanism was demonstrated in DMSO. A second study was carried out by using more water-soluble monomers, synthesized by a project partner. Thanks to these monomers, the reaction could be performed at higher concentrations. However, the obtained polymers were mainly cyclic oligomers with a low molar mass. Side reactions of monomers in water could explain this limitation, particularly the hydrolysis of dihydrazides, through a mechanism demonstrated at neutral pH and catalyzed in acidic conditions. Finally, a third study was performed on polyacylhydrazones made from a particular dihydrazide presenting a self-assembling behavior. The spherical objects (≈ 100 nm) formed by this monomer in an aqueous medium were characterized and found to be pH- and time-sensitive.