Modélisation du site actif de la superoxyde dismutase à manganèse : synthèse de ligands N-tripodaux, préparation de complexes de manganèse, caractérisations structurales et physico-chimiques : réactivité vis-à-vis du superoxyde

par Stéphanie Durot

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Pierre Mahy.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Les superoxyde dismutases (SOD) protègent la cellule contre le superoxyde, en catalysant sa dismutation en dioxygène et peroxyde d'hydrogène. L'objectif de cette thèse consistait en la synthèse, la caractérisation et l'étude de la réactivité vis-à-vis du superoxyde de complexes de manganèse mimes de SOD. Les ligands choisis pour préparer ces complexes biomimétiques sont des ligands tripodaux à centre azoté, reproduisant le site actif des superoxyde dismutases à manganèse. Des complexes de manganèse ont été cristallisés et caractérisés par diffraction des rayons X, par spectroscopie UV-visible et RPE et par voltamétrie cyclique. Les structures obtenues sont variées et les propriétés magnétiques des complexes présentant des ponts carboxylato ont été étudiées. Dans le DMSO anhydre, les complexes [Mn(IPG)(CH3OH)]n(PF6)n et [Mn(BIG)(H20)2]2(PF6)2 réagissent avec le superoxyde en formant des dimères di-mu-oxo [MnIII(O)2MnIV]+, ce qui montre que le superoxyde se fixe au manganèse(II). Les complexes [Mn(BMPG)(H2O)]n(PF6)n et [Mn(TMIMA)2](PF6)2 réagissent avec le superoxyde sans former de dimères, probablement en raison de l'encombrement de leur sphère de coordination. La présence de molécules d'eau fixées au manganèse provoque un décalage dans la stœchiométrie des réactions observées. Les IC50 des complexes sont comprises entre 0,7 et 4,2. 10^-6 mol. L^-1, prouvant que les complexes synthétisés sont de bons modèles de SOD en solution aqueuse. Une corrélation linéaire établie entre le potentiel anodique des complexes et l'activité montre que l'étape cinétiquement limitante est l'oxydation du manganèse(II). Enfin, par radiolyse pulsée, les constantes de vitesse k_cat ont été mesurées pour deux complexes et deux intermédiaires réactionnels, dont un adduit [MnII(IPG)O2]̄ se formant à la vitesse de 4. 10^8 L. Mol^-1. S^-1, ont été mis en évidence lors de la réaction de [Mn(IPG)(CH3OH)]n(PF6)n avec le superoxyde. Un mécanisme catalytique détaillé a été proposé pour ce complexe.


  • Résumé

    Superoxide dismutases (SOD) protect cells against superoxide as they catalyse its dismutation to oxygen and hydrogen peroxide. The purpose of this work was the synthesis of biomimetic manganese complexes, their characterization and the study of their reactivity towards superoxide. Nitrogen-centered tripodal ligands mimicking the active site of manganese SOD have been chosen. Manganese complexes have been crystallised and characterised by X-ray diffraction, electronic and EPR spectroscopy and by cyclic voltammetry. Obtained structures are various, and magnetic properties of complexes with carboxylato bridges have been studied. In anhydrous DMSO, the complexes [Mn(IPG)(CH3OH)]n(PF6)n and [Mn(BIG)(H2O)2]2(PF6)2 react with superoxide and form di-mu-oxo dimers [MnIII(O)2MnIV]+, showing that superoxide enters the coordination sphere of manganese(II). The complexes [Mn(BMPG)(H20)]n(PF6)n and [Mn(TMIMA)2](PF6)2 react with superoxide without the formation of any dimer, probably owing to the steric congestion of the metal environment. The presence of water linked to manganese induce a difference in the observed stoechiometry that have been rationalised. IC50 values range between 0. 7 and 4. 2. 10^-6 mol. L^-1, demonstrating that synthesised complexes are good SOD mimics in aqueous solution. The linear correlation obtained between the anodic potential of complexes and their activity shows that the kinetically limiting step is the manganese(II) oxidation. Finally, by pulse radiolysis, kinetic constants k_cat for two complexes have been measured and two intermediates, one being an adduct [MnII(IPG)O2]̄ formed with a rate of 4. 10^8 L. Mol^-1. S^-1, have been characterised during the reaction of [Mn(IPG)(CH3OH)]n(PF6)n with superoxide. A detailed catalytic mechanism have been proposed.

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Informations

  • Détails : 296 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.234-259

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  • Bibliothèque : Université de Toulon (La Garde). Bibliothèque universitaire. Section Campus La Garde.
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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)177
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