Nouvelles stratégies d' inhibition de Chlamydia trachomatis par la synthèse de nano-objets ou de composés organiques

New strategies of inhibition of Chlamydia trachomatis by the synthesis of nano-objects or organic compounds

• Auteur / Autrice : Erika Adhel
• Direction : Nawal Serradji
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 02/11/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes (Paris ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Souad Ammar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nawal Serradji, Souad Ammar, Rabah Boukherroub, Erwann Guénin, Catherine Gomez, Philippe Verbeke
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Rabah Boukherroub, Erwann Guénin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie

Synthèse hydrothermale

Nanovectorisation

Acide folique

Antibiotiques

Nanoparticules

Chlamydia trachomatis

Mots clés libres

Chlamydia trachomatis

Nanoparticules

Antibiotiques

Acide folique

Vectorisation

Synthèse hydrothermale

Caractérisations

Spectroscopie

Chlamydia trachomatis

Nanoparticles

Antibiotics

Folic acid

Vectorization

Hydrothermal synthesis

Characterizations

Spectroscopy

Résumé

Ma thèse est une étude pluridisciplinaire axée sur deux stratégies innovantes pour inhiber Chlamydia trachomatis, une bactérie pathogène. La première est une stratégie en nanochimie qui a consisté à synthétiser des particules (Ps) jamais décrites dans le traitement de cette infection. Nous nous sommes notamment intéressés aux Carbon dots (C dots). Les C dots présentent de nombreux avantages physicochimiques et peuvent être obtenus à partir de molécules organiques. Dans ce travail, nous nous sommes particulièrement intéressés aux C dots d'acide folique (CDsAF) car ces derniers, par leur interaction avec le récepteur à l'acide folique (AF-R), permettent la bio-imagerie des cellules surexprimant le AF-R à leur surface. C'est le cas des cellules infectées par cette bactérie. Nous avons donc proposé la première étude physicochimique de l'interaction entre les CDsAF et le AF-R afin de compléter les données biologiques existantes. La folate binding protein (FBP), une forme soluble du AF-R qui lie l'AF avec une grande affinité, a été utilisée pour vérifier cette interaction. En effet, des études spectrofluorimétrique et calorimétrique ont révélé une forte affinité et une sélectivité des CDsAF pour la FBP, expliquant ainsi leur capacité à imager les cellules surexprimant le AF-R in cellulo. Cependant, ces CDsAF n'ont pas d'activité antibactérienne intrinsèque, mais ils présentent des fonctions hydrophiles à leur surface permettant leur fonctionnalisation par un antibiotique, en vue d'une délivrance médicamenteuse ciblée. Parallèlement, la possibilité nouvelle d'inhiber C. trachomatis par l'obtention de Ps intrinsèquement antibactériennes car issues d'antibiotiques a également suscité notre attention. En effet, la transformation d'antibiotiques en Ps étant notamment supposée concentrer la substance antibactérienne dans la cellule infectée, des Ps issues de la synthèse hydrothermale de l'azithromycine, de la ciprofloxacine ou de la gentamycine ont été obtenues. L'habilité de ces Ps luminescentes à inhiber certaines bactéries, dont C. trachomatis, a été évaluée. Pour la première fois, des Ps obtenues à partir de la ciprofloxacine (Ps-Cip) ont montré un effet contre C. trachomatis. Ce dernier est équivalent à celui de l'antibiotique parent car une concentration minimale bactéricide de 2,5-5 µg/mL a été mesurée pour les Ps-Cip comme pour l'antibiotique parent. De plus, ces Ps présentent un mode d'action antibactérien identique à ce dernier. Enfin, une stratégie en chimie organique a consisté en la synthèse de nouveaux composés antichlamydiaux. Ces travaux s'inscrivent dans la continuité des travaux réalisés dans mon équipe sur les fluoroquinolones, une classe d'antibiotiques. J'ai réalisé la synthèse de tels composés, potentiellement actifs contre C. trachomatis. L'un d'eux montre une activité biologique in cellulo au sub-micromolaire donc très intéressante. En conclusion, cette thèse démontre que de nouvelles stratégies de lutte contre cette bactérie pathogène restent accessibles, nécessaires et pertinentes.

My thesis is a multidisciplinary study focusing on two innovative strategies for inhibiting the pathogenic bacterium Chlamydia trachomatis. The first is a nanochemical strategy involving the synthesis of particles (Ps) never described for the treatment of this infection. We focused on carbon dots (C dots). C dots offer numerous physicochemical advantages and can be obtained from organic molecules. In this work, we were particularly interested in folic acid C dots (CDsAF), because their interaction with the folic acid receptor (AF-R) enables bio-imaging of cells overexpressing AF-R on their surface. This is the case of cells infected by this bacterium. We therefore proposed the first physicochemical study of the interaction between CDsAF and AF-R to complement the available biological data. Folate binding protein (FBP), a soluble form of AF-R that binds AF with high affinity, was used to verify this interaction. Indeed, spectrofluorimetric and calorimetric studies revealed a high affinity and selectivity of CDsAF for FBP, explaining their ability to image cells overexpressing AF-R in cellulo. However, these CDsAF have no intrinsic antibacterial activity, but they do have hydrophilic functions on their surface, enabling them to be functionalized by an antibiotic for the delivery of a targeted drug. At the same time, the new possibility of inhibiting C. trachomatis by obtaining intrinsically antibacterial Ps derived from antibiotics also attracted our attention. Indeed, since the transformation of antibiotics into Ps is supposed to concentrate the antibacterial substance in the infected cell, Ps derived from the hydrothermal synthesis of azithromycin, ciprofloxacin or gentamycin were obtained. The ability of these luminescent Ps to inhibit certain bacteria, including C. trachomatis, was evaluated. For the first time, Ps obtained from ciprofloxacin (Ps-Cip) showed an effect against C. trachomatis. This effect was equivalent to the effect of the parent antibiotic one's, as a minimum bactericidal concentration of 2.5-5 µg/mL was measured for both Ps-Cip and the antibiotic. Moreover, the antibacterial action mode of Ps-Cip is identical to the parent antibiotic's mode. Finally, an organic chemistry strategy involved the synthesis of new anti-chlamydial compounds. This work is a continuation of the work carried out in my group on fluoroquinolones, a class of antibiotics. I have synthesized such compounds that are potentially active against C. trachomatis. One of these compounds shows a very interesting biological activity at the sub-micronomolar range. In conclusion, this thesis demonstrates that new strategies for combating this pathogenic bacterium remain accessible, necessary and relevant.