Synthèse de dérivés multifunctionnel de neuroprostane pour l'imagerie et le marquage cellulaire

Synthesis of multifunctional neuroprostane derivatives for cellular visualization and labeling

• Auteur / Autrice : Anna Abramova
• Direction : Jean-Marie Galano, Marie Demion
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ingénierie Biomoléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron

Mots clés

Mots clés libres

Chimie click

Chimie bioorthogonal

Lipides

Click chemistry

Lipid metabolites

Bioorthogonal Chemistry

Résumé

Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont massivement produites lors d'un infarctus du myocarde. Ceci conduit à l'oxydation de biomolécules telles que l'ADN, les protéines ou les lipides. Les acides gras polyinsaturés (AGPI), de par leurs doubles liaisons, sont particulièrement sensibles à ce déséquilibre de la balance oxydative. L'oxydation non enzymatique des AGPI, tels que l'acide arachidonique (AG oméga-6) ou l'acide docosahexaénoïque (DHA, AG oméga-3), produit respectivement des isoprostanes et des neuroprostanes (NeuroP). Ils sont couramment utilisés comme biomarqueurs du stress oxydatif. Cependant, plusieurs études ont montré que ces composés ont également des effets biologiques. Nous avons ainsi montré que le DHA possède des propriétés anti-arythmiques dans un contexte oxydatif. Grâce à une collaboration avec les Pr Marie Demion and Py Leguennec (Phymedex, INSERM) nous avons montré que la 4(RS)-4-F4t-neuroprostane (4F4t-NeuroP) est une biomolécule anti-arythmique dans un contexte d'infarctus du myocarde. La 4F4t-NeuroP exerce également des propriétés anti-inflammatoires et anti-apoptotiques. Cependant, le mécanisme précis est encore inconnu. La diversité des cibles potentielles ainsi que leur localisation et leur interaction possible rendent la dissection des cibles de la 4F4t-NeuroP ardues. Le projet de thèse est organisé en 2 objectifs principaux : Objectif #1 synthèse de sondes pour l'imagerie par fluorescence et le marquage de dérivées de la 4F4t-NeuroP et Objectif #2 synthèse de sonde multifonctionelle photolibérable selon l'organelle désirée

In 2015, more than 17 million deaths were due to cardiovascular diseases, of which 25% were accounted to sudden cardiac death (SCD). Despite the implantation of cardioverter defibrillator and antiarrhythmic treatment, disease is not prevented. Many studies showed that omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) prevent arrhythmias and SCD related with myocardial infarction in in vivo and ex vivo models, and these effects may involve non-enzymatic metabolites from n-3 PUFA oxidation (NEO-PUFAs) Our project-group, composed of chemists and biologists, found that 4(RS)-4-F4t-neuroprostane (4-F4t-NeuroP) from docosahexaenoic acid (DHA), reduced cellular and in vivo arrhythmias. The underlying mechanisms involve pleiotropic properties of 4-F4t-NeuroP: prevention of calcium homeostasis perturbation due to a stabilization of the ryanodine receptor (RyR2), activation of a potassium current and closure of mitochondrial MCU that participate to the antiapoptotic effects. We also found that 4F4T-NeuroP prevents the ventilation induced diaphragmatic dysfunction in swine due to its RyR1-stabilizing properties. To date, the exact mechanisms by which 4-F4t-NeuroP displays all these properties are still unknown. In a strategy to develop a potential therapeutic, it is now essential to elucidate how these NEO-PUFA exert its activities The success of new therapies hinges on our ability to understand their molecular and cellular mechanisms of action which is the aim of this project to decipher the signaling pathways of 4-F4t-NeuroP by the use of click chemistry strategies and other biorthogonal chemistries for the localization and the study of lipid-protein interactome. The chemistry PhD investigation will consist of the synthesis of bioorthogonal clickable 4-F4t-NeuroP probe derivatives, able to react at first with intracellular fluorescent dye for cell imaging. More advanced probes will perform photo-labelling of proteins for in vivo proteomic and organelle-specific delivery to acutely study the signaling outcome.