Synthèse et Étude de Nouvelles Machines Moléculaires Entrelacées

par Benjamin Riss Yaw

Projet de thèse en Ingénierie Biomoléculaire

Sous la direction de Frédéric Coutrot.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron (laboratoire) et de D2. Supramolecular Machines & Achitectures Team (SMART) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    C'est parce qu'il existe une relation étroite entre la topologie d'une molécule et ses propriétés physico-chimiques que le contrôle de la conformation d'une molécule, en réponse à un stimulus extérieur, constitue un champ d'investigation extrêmement important à étudier. Les applications concernant les molécules à propriétés changeantes, dans des domaines aussi variés que celui des matériaux ou de la chimie médicinale, confèrent à ces molécules stimulus-dépendantes un potentiel indéniable. Parmi ces molécules, les composés entrelacés occupent une place de choix de par la possibilité de déplacer avec contrôle un élément parmi plusieurs au sein d'une même entité moléculaire, entraînant ainsi des variations co-conformationnelles conséquentes. Par exemple, dans une structure de type rotaxane, la présence d'un macrocycle autour d'un axe moléculaire, ainsi que sa localisation précise, permet des variations radicales des propriétés physico-chimiques. En 2008, notre groupe (SMART, IBMM) a décrit un nouveau système de machinerie moléculaire pH-sensible dans une structure entrelacée de type glycorotaxane.Nous avons ensuite étendu nos recherches à la synthèse du premier muscle moléculaire pH-sensible et à différentes molécules lassos inédites de complexités variées. Nous avons également démontré la possibilité de contrôler la conformation chaise d'un mannose par machinerie moléculaire :ceci constitue une approche conceptuelle séduisante et nouvelle pour le ciblage spécifique des lectines. Plus récemment, nous avons publié une nouvelle voie d'accès à tous types de rotaxanes, même dénués de site d'interaction fort. Dans le sujet de thèse proposé, nous souhaitons désormais poursuivre nos investigations à l'étude du changement conformationnel d'un motif mono- et/ou oligosaccharidique dans une machine moléculaire entrelacée possédant un lien glucide-axe moléculaire nouveau. D'autre part, en utilisant une stratégie détournée de synthèse de molécules entrelacées, nous proposons la synthèse et l'étude de diverses machines moléculaires modèles d'architectures complexes, comme des lassos et des molécules entrelacées sous forme de « figures de huit ». Une fois la synthèse et l'étude conformationnelle de ces machines moléculaires modèles réalisées, d'autres exemples incorporant des motifs glucidiques (pour le ciblage spécifique) ou peptidiques (dans le but de contrôler la conformation du peptide en fonction d'un stimulus afin d'altérer ses propriétés biologiques) seront synthétisés et étudiés.

  • Titre traduit

    Synthesis and Study of Novel Interlocked Molecular Machines


  • Résumé

    Since the conformational state of a molecule is closely related to its intrinsic properties, interlocked molecular architectures, and more precisely, interlocked molecular machines, in which a component can be mechanically moved with control relative to another, can be considered as of the highest interest. Among interlocked molecules, rotaxanes occupy an important place since both the presence and localization of the macrocycle allow tremendous chemical and physical properties. In 2008, our team (SMART, IBMM) reported a new system of pH-sensitive molecular machine in an interlocked glycorotaxane molecular architecture. We then extended our researches to the synthesis of the first pH-sensitive molecular muscle and to a wide range of novel more or less sophisticated lasso molecules. We have also demonstrated the possibility to switch the chair-like conformation of a mannose through molecular machinery: this constitutes an appealing and novel conceptual approach for the selective targeting of lectins. Very recently, we published a new chemical route to any rotaxanes, even those that are devoid of any efficient template for the macrocycle. In the present proposal, we now wish to pursue our investigations concerning the switchable glucide conformation to mono- and/or oligosaccharide in an interlocked molecular machine, which holds a new link between the glucide and the molecular encircled axle. Besides, using our diverted synthetic strategy of interlocked molecules, we propose the preparation and the study of various sophisticated molecular machines, such as lasso or “eight-figure” interlocked molecules.Once both the chemical access and the conformational study of these molecular machines will be achieved, other examples incorporating either glucides (for targeting lectins) or peptide sequences of interest (for the control of the peptide conformation depending on a stimulus in order to tune its biological properties) will be targeted.