Multivalent ligands bearing thiosugars : synthesis and biological activity

Ligands multivalents contenant des thiosucres : synthèse et activité biologique

• Auteur / Autrice : Alejandro Cagnoni
• Direction : José Kovensky, Maria Laura Uhrig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique. Glycochimie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Universidad de Buenos Aires
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Glycochimie et des Agroressources d'Amiens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : José Kovensky, Maria Laura Uhrig, Dulce Papy-Garcia, Stéphane Vincent, Carola Gallo, Adolfo Iribarren, Miriam Cristina Strumia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dulce Papy-Garcia, Stéphane Vincent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie organique

Ligands (biochimie)

Chimie click

Galectines

Glycosidases

Mots clés libres

Beta-thiogalactosides

Résumé

Les interactions spécifiques sucres-protéines régulent une grande diversité de phénomènes biologiques, en déclenchant de nombreux processus de transfert d'information. Pour obtenir des interactions de haute affinité, la Nature a créé des biomolécules qui présentent des copies multiples d'une unité saccharidique, qui est l'élément de reconnaissance d'une protéine. Ceci conduit à l'effet cluster glycosidique ou effet multivalent, dans lequel l'affinité globale est très supérieure à la simple addition des interactions individuelles. De même, ces interactions entre des ligands multivalents et des protéines ou récepteurs (dans la plupart des cas, des lectines) entraînent la formation de réseaux réticulés qui provoquent des processus biologiques spécifiques. L'objectif principal de ce travail de thèse a été la synthèse de ligands multivalents avec des unités de thiosucres conçus spécifiquement pour l'étude de processus biologiques régulés par des lectines. Ces ligands ont été conçus pour être résistants à la dégradation enzymatique et dirigés vers des lectines qui reconnaissent des β-galactosides (lectines d'arachide et galectines). Quatre éléments de reconnaissance ont été synthétisés : β-thiogalactosides, β-thiolactosides, des analogues isotères du 3-désoxylactose, et des analogues du thiodigalactoside. Pour leur préparation, des méthodologies de synthèse spécifiques ont été développées. Ces fragments ont été connectés à des charpentes biocompatibles dérivées d'oligosaccharides par la réaction de click, la cycloaddition d'azotures et d'alcynes catalysée par Cu(I) ou Ru(II). L'affinité des ligands synthétisés pour les lectines a été évaluée, ainsi que leur capacité à inhiber des glycosidases. Par ailleurs, des études conformationnelles des thiosucres et des analyses de l'interaction enzyme-inhibiteur ont été réalisées en utilisant des techniques de RMN et de modélisation moléculaire

The specific interactions between carbohydrates and proteins are determinant in a number of biological phenomena, since they trigger a myriad of biological processes related with communication processes. To achieve high affinity interactions, Nature has designed biomolecules presenting several copies of specific oligosaccharidic moieties recognized by a protein. This fact leads to the cluster glycosidic effect, also called multivalent effect, described as a high affinity process which is stronger than the simple sum of monovalent interactions. Moreover, these interactions between multivalent ligands and their protein receptors (mainly lectins), produce complex lattices which trigger specific biological responses. The aim of this work was the synthesis of multivalent ligands bearing thiosugars, specifically selected to study lectin-mediated biological events. Theses ligands have been designed to interact with lectins that recognize β-galactosides (peanut lectin and galectins), and to be resistant to enzymatic degradation. Thus, four different recognition elements derived from β-galactosides have been synthesized : β-thiogalactosides, β-thiolactosides, isoteric analogues of 3-deoxylactose and thiodigalactoside analogues. Specific methodology has been developed in each case to achieve their preparation. These fragments were connected to biocompatible carbohydrate-derived scaffolds through the ''click'' reaction, the cycloaddition between azides and alkynes catalyzed by Cu(I) or Ru(II). The affinity of the synthesized ligands for lectins, as well as their activity as glycosidase inhibitors was determined. In addition, conformational studies of the thiosugars and the analysis of the enzyme-inhibitor interactions were performed using NMR techniques and molecular modeling