Synthèse de nouveaux synthons nucléosidiques pour la fonctionnalisation post-synthétique d'oligonucléotides antisens

Synthesis of novel nucleosides for the post-synthetic functionalization of antisense oligonucleotides

• Auteur / Autrice : Alexandra Bristiel
• Direction : Dominique Guianvarc'h, Raphaël Guignard, Mathieu Pizzonero
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 11/12/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Burger, Jean-Jacques Vasseur, Sylvie Pochet, Boris Vauzeilles, Frédéric Taran
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Burger, Jean-Jacques Vasseur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligonucléotides antisens

Chimie bioorthogonale

Bioconjugués

Chimie click

Mots clés libres

Oligonucléotides antisens

Chimie click

Fonctionnalisation post-Synthétique

Cycloaddition bioorthogonale

Bioconjugaison

Antisense oligonucleotides

Click chemistry

Post-Synthetic functionalization

Bioorthogonal cycloaddition

Bioconjugation

Résumé

Parmi les nombreuses façons de cibler l'expression de l'ARN, les oligonucléotides antisens (ASO) ont récemment connu un développement considérable. Ces ASO ont la capacité de reconnaître spécifiquement un ARN messager par appariement de bases complémentaires et ont pour effet de moduler la synthèse de la protéine correspondante. En modifiant leur structure chimique, leur stabilité dans un contexte cellulaire et leur affinité pour leur cible ont été considérablement améliorées ces dernières années. Bien que des progrès importants aient été réalisés dans ce domaine, leur trafic cellulaire, leur localisation et leur capacité à pénétrer dans la cellule doivent encore être étudiés. La modification post-synthétique sélective des oligonucléotides intervenant après la synthèse en phase solide constitue une méthode simple et efficace pour l'incorporation de différents outils (agents de vectorisation, sondes...) sur les oligonucléotides.Le but de ce projet de thèse a été de synthétiser de nouveaux synthons nucléosidiques pour la fonctionnalisation post-synthétique d'ASO. Pour cela nous avons synthétisé différents phosphoramidites originaux comportant des groupes réactifs 1-méthylcyclopropène, sydnone et norbornène à différentes positions du nucléoside (en position 2' du ribose, sur le phosphate ou sur la nucléobase). Dans un second temps, ces phosphoramidites ont été introduits dans différentes séquences d'oligonucléotides incluant des ASO. Des réactions de conjugaison par chimie click iEDDA ou SPSAC ont permis de conjuguer ces ASO à des fluorophores. Enfin, des études de stabilité, d'affinité pour la cible ARNm, d'efficacité ainsi que de suivi d'internalisation par microscopie confocale ont montré des résultats prometteurs permettant d'envisager des applications ultérieures pour cette stratégie.

Of the many ways to target the expression of RNA, antisense oligonucleotides (ASOs) have recently undergone considerable development. These ASO have the ability to specifically recognize a mRNA by complementary base pairing, thereby modulating the synthesis of the corresponding protein. By modifying their chemical structure, their stability in a cellular context and their affinity for their target have been significantly improved in recent years. Although there have been important advances in the field, their cellular trafficking and location and their ability to penetrate the cell still need to be studied. Site-selective post-synthetic modification of oligonucleotides (i.e., after solid phase synthesis) provides a simple and effective method for incorporation of several tools (vectorization agents, probes…) in oligonucleotides. The aim of this thesis project was to synthesise new nucleoside synthons for the postsynthetic functionalization of ASOs. To this end, we synthesized various original phosphoramidites containing reactive 1-methylcyclopropene, sydnone and norbornene groups at different positions on the nucleoside (in the 2' position of the ribose, on the phosphate or on the nucleobase). These phosphoramidites were then introduced into various oligonucleotide sequences, including ASO. Conjugation reactions using iEDDA or SPSAC click chemistry were used to conjugate these ASOs to fluorophores.Finally, studies of stability, affinity for the mRNA target, efficacy and monitoring of internalization by confocal microscopy showed very good results, enabling us to envisage future applications for this strategy.