Conception de faux substrats fluorescents (FFS) dans le cadre de l’étude du transporteur vésiculaire de nucléotides et de la Sialine

par Lilian Dubois

Thèse de doctorat en Chimie organique

Sous la direction de Isabelle McCort.

Soutenue le 15-11-2013

à Paris 5 , dans le cadre de École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, environnement (2010-2013 ; Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie et de Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (laboratoire) .


  • Résumé

    Le concept de composés appelés FFS, pour faux substrats fluorescents (ou FFN pour les neurotransmetteurs), a été introduit par le groupe du Dr Sames qui a conçu et optimisé des molécules fluorescentes reconnues comme substrats par le Transporteur Vésiculaire de Monoamine (VMAT2). Ces composés, une fois accumulés dans des vésicules synaptiques, ont permis la visualisation de l’activité neuronale monoaminergique en temps réel. Ce concept a servi d’hypothèse pour ce travail de thèse. En effet, nous avons conçu, synthétisé et évalué la potentialité de deux familles chimiques comme substrats fluorescents de transporteurs de la famille SLC17 : VNUT (transporteur vésiculaire de nucléotides) et la Sialine (transporteur d’acide sialique). Les molécules fluorescentes synthétisées devront être capables de remplacer/mimer les substrats naturels de VNUT et de la Sialine (respectivement l’ATP et le Neu-5-Ac) et de couvrir une large gamme de longueurs d’ondes d’émission pour nous adapter aux problématiques biologiques. L’élaboration de tels composés a été effectuée par conception rationnelle en synergie avec les résultats des tests d’inhibition et de transport et à partir de touches issues du criblage virtuel. Deux composés ont été plus particulièrement étudiés. D’une part, l’ATP a été modifiée en remplaçant le motif adénine par un fluorophore (éthéno, coumarines, quinoléines…). D’autre part, une touche virtuelle (Fmoc-Lys(Cbz)-OH) issue d’un vHTS sur la Sialine a été sélectionnée pour sa structure facilement modifiable, qui a permis l’incorporation aisée de motifs fluorescents. Une cinquantaine de composés a donc été synthétisée et évaluée pour leur capacité d’inhibition ou de substrat sur les cibles sélectionnées. Les résultats prometteurs de plusieurs composés en tant qu’inhibiteur laissent de nombreuses perspectives pour la compréhension de la machinerie vésiculaire.

  • Titre traduit

    Design of fluorescent false substrates (FFS) to study vesicular nucleotide transporter and Sialin


  • Résumé

    The concept of compounds called FFSs for false fluorescent substrates (or FFNs for neurotransmitters) was introduced by the group of Dr Sames who designed and optimized fluorescent molecules recognized as substrates by the Vesicular Monoamine Transporter (VMAT2). Once accumulated in synaptic vesicules, these compounds have allowed visualization of the monoaminergic neuronal activity in real time. This concept has been used as hypothesis for this thesis work. Indeed, we have designed, synthesized and evaluated the potential of two chemical families as fluorescent substrates of SLC17 transporter family: VNUT (Vesicular Nucleotide Transporter) and Sialin (sialic acid transporter). The synthesized fluorescent molecules must be able to replace/mimic the natural substrates of VNUT and Sialin ( ATP and Neu-5-Ac, respectively) and to cover a wide range of emission wavelengths to deal with biological problems. The development of such compounds was performed by rational design in synergy with the results of inhibition and transport tests and by virtual screening. Two compounds have been specifically studied. On one hand, ATP was modified by replacing the adenine pattern by a fluorophore (etheno, coumarins, quinolines…). On the other hand, a virtual hit (Fmoc-Lys(Cbz)-OH), derived from vHTS targeted to Sialin, was selected for the ease to incorporate fluorescent patterns. Therefore, fifty compounds were synthesized and evaluated for their inhibitory or substrate ability on selected targets. The promising results of several compounds as inhibitors give rise to perspectives for understanding vesicular machinery.

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