Intercalant d'ADN photosensible : une nouvelle brique d'auto-assemblage supramoléculaire pour des systèmes fonctionnels stimulables et dynamiques
Auteur / Autrice : | Olivier Abodja |
Direction : | Damien Baigl |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie Physique |
Date : | Soutenance le 20/07/2023 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Processus d'activation sélectif par transfert d'énergie uni-électronique ou radiatif (Paris ; 1998-....) |
Jury : | Président / Présidente : Matthieu Sollogoub |
Examinateurs / Examinatrices : Anne Françoise Mingotaud | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Min Hui Li, Simon Tricard |
Mots clés
Résumé
Développer des systèmes stimulables est d’un grand intérêt afin de pouvoir contrôler certaines de leurs propriétés. Pour ce faire, l’approche supramoléculaire, basée sur l’utilisation des interactions non covalentes, a été largement explorée pour la synthèse de systèmes dynamiques. Plus spécifiquement, développer des systèmes supramoléculaires stimulables à base de molécules biologiques est particulièrement intéressant pour tirer profit de leurs fonctions. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes ainsi intéressés à des systèmes supramoléculaires à base d’ADN ou dérivés d’ADN stimulables et dynamiques. Pour ce faire, nous avons développé un tout nouveau concept d'autoassemblage supramoléculaire de l'ADN ou dérivés d’ADN qui consiste en l’interaction entre un intercalant d'ADN et un dérivé d'ADN, tels que des nucléotides, ou de l’ADN double brin. Au cours de cette thèse, les propriétés de coassemblage stimuli-répondant entre un intercalant et de l’ADN ou des briques d’ADN ont ainsi été étudiées de manière à fabriquer des systèmes moléculaires stimulables et fonctionnels. L'intercalant d'ADN étudié dans ce travail est l'AzoDiGua. Il s'agit d'un intercalant d'ADN photosensible bolaforme, de type azobenzène, qui est fonctionnalisé par des groupements guanidinium, ayant une affinité chimique avec les groupements phosphate, et qui possède des propriétés de fluorescence induite par agrégation. La première partie de ce travail de thèse a été consacrée à l'étude de l'assemblage supramoléculaire entre l'AzoDiGua et l'adénosine triphosphate (ATP), un nucléotide d'intérêt biologique. Nous avons montré que ces deux molécules sont capables de s'autoassembler spontanément en solution à température ambiante, dans des conditions biocompatibles sous forme d'agrégats supramoléculaires fluorescents. Ces autoassemblages sont dynamiques, le plus souvent réversibles, et répondent à divers stimuli physique, chimique et biologique tels que la lumière, la présence d’ions métalliques, l’activité enzymatique, ou les interactions hôte-invité par ajout d'une cyclodextrine. Ceci nous a permis de contrôler de manière réversible les propriétés d’assemblage et de fluorescence de ces objets et ainsi de développer un système moléculaire autoassemblé inédit ATP/AzoDiGua fluorescent et multi-stimulable combinant un intercalant d'ADN et un nucléotide. La deuxième partie de ce travail de thèse a été consacrée à la caractérisation d'un nouveau complexe d'inclusion, type pseudo-rotaxane, entre l'AzoDiGua et une alpha cyclodextrine. Ce complexe d’inclusion s’est avéré être fluorescent, chiral et photoswitchable. Par la suite, nous avons utilisé ce pseudo-rotaxane pour contrôler dynamiquement les propriétés d’hybridation de l’ADN double brin à température constante. Nous avons ainsi pu développer un concept inédit permettant de contrôler les propriétés d’intercalation d’une molécule par la complexation hôte-invité et ainsi de maitriser l’assemblage de l’ADN de manière isotherme.