Nouveaux rapporteurs chimiques pour le marquage bioorthogonal des biomolécules

Novel Chemical Reporters for the Bioorthogonal Tagging of Biomolecules

• Auteur / Autrice : Tarek Khalaf
• Direction : Frédéric Friscourt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface Chimie Biologie
• Date : Soutenance le 30/03/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Barthélémy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Barthélémy, Marie Lopez, Florence Bedos, Gilles Guichard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie Lopez, Florence Bedos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules

Morphologie cellulaire

Chimie click

Chimie bioorthogonale

Mots clés libres

Cycloaddition 1.3-Dipolaire

Chimie Bioorthogonale

Chimie Click

1.3-Dipolar Cycloaddition

Bioorthogonal Chemistry

Click Chemistry

Résumé

La visualisation des biomolécules dans les cellules vivantes est devenue essentielle pour comprendre le fonctionnement des cellules. La compréhension complète de la biologie des cellules et des organismes représente à ce jour une énorme curiosité, d'où la nécessité de sonder et de visualiser diverses classes de biomolécules. Le développement révolutionnaire de la stratégie des rapporteurs chimiques bioorthogonaux au cours des deux dernières décennies a conduit à des avancées significatives dans le domaine de la visualisation cellulaire. Cette stratégie repose sur l'incorporation d'un rapporteur chimique, une fonctionnalité chimique qui n'est pas présente dans les systèmes biologiques, dans les biomolécules afin de réagir sélectivement avec une sonde bioorthogonale appropriée. Les azotures ont été les rapporteurs chimiques les plus utilisés, car ils peuvent réagir sans métal avec des cyclooctynes via des cycloadditions 1,3-dipolaires (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition - SPAAC). Cependant, la constante de vitesse modérée de la SPAAC et la capacité des azotures à être réduits par les thiols cellulaires endogènes ont limité son utilisation. Par conséquent, nous étudions l'utilisation d'autres classes des 1,3-dipôles comme alternatives potentiels des azotures, afin d'améliorer la biorthogonalité et la cinétique des cycloadditions 1,3-dipolaires.

The visualization of biomolecules in living cells has become key to comprehend how cells function. The full understanding of cell and organismal biology represent till date huge curiosity and thus the need to probe and visualize diverse classes of biomolecules emerges. The revolutionary development of the bioorthogonal chemical reporter strategy in the past two decades has led to significant advancement in the field of cell visualization. This strategy relies on the incorporation of a chemical reporter, a chemical functionality that is not present in biological systems, into biomolecules in order to react selectively with an appropriate bioorthogonal probe. Azides have been the most extensively used chemical reporters as they can react in a metal-free fashion with cyclooctynes via strain-promoted 1,3-dipolar cycloadditions (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition – SPAAC). However, the moderate rate constant of SPAAC and the ability of azides to be reduced by endogenous cellular thiols has limited its use. Therefore we investigate the use of other classes of 1,3-dipoles as potential replacement of azides, to improve the biorthogonality and kinetics of strain-promoted 1,3-dipolar cycloadditions.