Étude de la réactivité photochimique de photosensibilisateurs avec les acides aminés et les protéines en vue d'applications pour la thérapie photodynamique anticancéreuse

par Virginie Rahal Gaspar

Thèse de doctorat en Chimie, biologie, santé

Sous la direction de Patricia Vicendo.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Tout d'abord, les ptérines, photosensibilisateurs endogènes photo-activables par les UVA, sont des composés organiques hétérocycliques qui participent en tant que cofacteurs à des réactions biologiques importantes comme par exemple la biosynthèse des mélanines. Elles sont retrouvées à des taux anormalement élevés dans certaines pathologies comme le vitiligo. Le rôle des ptérines dans cette maladie reste à être déterminé. Dans ce cadre, nous avons étudié la photosensibilisation du tryptophane (Trp) par la ptérine sous irradiation par des UV-A. Les résultats obtenus par spectrométrie UV-Visible, chromatographie liquide de haute performance et résonance paramagnétique électronique (RPE) révèlent deux voies importantes d'oxydation du Trp qui sont i) le transfert d'électron photo-induit qui conduit à la formation d'un radical cation tryptophane et d'un radical anion ptérine ii) la formation de l'oxygène singulet, espèce réactive de l'oxygène. Cette réactivité des ptérines avec les acides aminés doit jouer un rôle dans le processus de dépigmentation cutané observé dans le vitiligo. Nous nous sommes également intéressés aux complexes de ruthénium (II), photosensibilisateurs exogènes, qui en raison de leurs propriétés photoredox versatiles peuvent réagir avec des cibles biologiques selon différents mécanismes photochimiques. Nous avons étudié la réactivité de ces complexes avec des acides aminés de faible potentiel rédox tels que le Trp et la tyrosine, ainsi qu'avec un tripeptide le Gly-Trp-Glu. Par photolyse éclair et RPE, nous avons mis en évidence la présence d'un transfert d'électron entre le complexe de ruthénium trisbipyrazine ([Ru(Bpz)3]2+) à l'état excité et le trp conduisant à la formation du complexe mono réduit et du radical cation Trp. L'analyse de cette réaction en spectrométrie de masse a révélé la formation de photo-adduits entre [Ru(Bpz)3]2+ et le Trp isolé ou présent dans le tripeptide dont nous proposons certaines structures. L'ensemble de ces résultats mécanistiques nous ont conduit à orienter nos recherches vers la mise au point de la synthèse de complexes de ruthénium capable d'inhiber sélectivement des ADN polymérases par transfert d'électron photo-induit. Ces enzymes jouant un rôle clé dans les processus de prolifération cellulaire, le développement de tels inhibiteurs serait un atout sur le plan thérapeutique. Afin de réaliser ce ciblage, nous avons choisi de conjuguer un complexe de ruthénium de haut potentiel redox à l'état excité à des oligonucléotides sélectivement reconnus par l'ADN polymérase désirée. Les travaux de mise au point de cette synthèse sont encore à développer.

  • Titre traduit

    Study of the photochemical reactivity of photosensitizers with amino acids and proteins for applications in photodynamic therapy of cancer


  • Résumé

    First pterins, endogenous UVA -photosensitizers, are heterocyclic organic compounds. They are mainly enzymatic cofactor and are involved in key biological responses such as melanin biosynthesis. They are found at abnormally high levels in certain diseases such as vitiligo. The role of pterins in this disease remains to be determined. In this context, we studied the photosensitisation of the tryptophan (Trp) by pterin under UV-A irradiation. The results obtained by UV-Visible spectroscopy, high performance liquid chromatography and electron paramagnetic resonance (EPR) revealed that trp may be oxidized via two different pathways i) photo-induced electron transfer leading to the formation of a radical cation tryptophan and the radical anion pterin ii) the production of singlet oxygen. This reactivity of pterins with amino acids may contribute to skin depigmentation process in vitiligo. In a second part, we have studied amino acids photosensitisation by ruthenium (II). Due to their versatile photoredox properties, these compounds can react with biological targets by different photochemical mechanisms. In our work we have demonstrated by flash photolysis and EPR Investigations, the involvement of an electron transfer between the ruthenium complex trisbipyrazine ([Ru(Bpz)3]2+) in the excited state and trp leading to the formation of the mono reduced complex and radical cation trp. Mass spectrometry analysis of this reaction revealed the formation of photo-adducts between [Ru(Bpz)3]2+ and Trp free or in the tripeptide Gly-Trp-Glu and allow us to propose some structures. All of these results led us to focus our research into the synthesis of new ruthenium complexes able to selectively inhibit DNA polymerases via a photo-induced electron transfer. In cells, these enzymes play a key role in cell proliferation. The development of such photo-activable inhibitors would be an asset for the photodynamic therapy. For this purpose we have decided to conjugate a high photo-ozidizing ruthenium complex with oligonucleotides selectively recognized DNA polymerase. The synthesis of such complex is still under development.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (161 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 150-161

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