Développement de nouveaux outils chimiques pour la synthèse de sondes optiques fluorogéniques pour la détection d'activités enzymatiques en milieu biologique

• Auteur / Autrice : Arnaud Chevalier
• Direction : Pierre-Yves Renard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-2025)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie organique

Chimie bioorganique

Fluorescence

Sondes fluorescentes

Cancer -- Diagnostic

Résumé

L'imagerie optique est un domaine en plein essor depuis les années 1960. La compréhension des phénomènes mis en jeu et de la relation structure/propriétés photo-physiques des fluorophores a permis l'élaboration de nouvelles stratégies de détection fluorogéniques applicables in vivo. Il en résulte des outils de détection extrêmement sensibles et très peux onéreux, qui ont conduit au développement permanent de nouvelles molécules toujours plus performantes. Mes travaux de thèses ont essentiellement porté sur la synthèse de nouveaux outils chimiques (fluorophores ou quencheurs de fluorescence) permettant le développement de sondes fluorogéniques fondées sur le principe de FRET et/ou de pro-fluorescence, pour la détection d'enzymes en milieux biologiques. La synthèse de nouvelles sulforhodamines non symétriques a aussi été effectuée conduisant à de nouveaux fluorophores dont l'utilité a pu être démontrée notamment par la synthèse de nouvelles sondes fluorescentes d'intérêt. Par ailleurs une chimiothèque de divers quencheurs bioconjugables (dont certains hydrosolubles) couvrant la totalité du spectre visible a été synthétisée. Plusieurs stratégies ont été développées pour la préparation des sonde FRET à protéases dont une partie a conduit à de bons résultats en imagerie in cellulo. Le résultat majeur de ces travaux de thèse est l'élaboration de deux voies d'accès à de nouvelles plateformes moléculaires multifonctionnelles permettant la détection simultanée de deux protéases, concept qui pourraient s'avérer utile pour le diagnostic de certaines pathologies telles que le cancer de la prostate pour laquelle les biomarqueurs utilisés à l'heure actuelle génèrent trop de faux positifs.

Optical imaging is a continuously developing field of bio-organic chemistry over the past decades. The understanding of the physical phenomena and of the structure/photophysical properties relationship has resulted in the establishment of new strategies for the fluorogenic detection of (bio)analytes in vivo. Many tools have been developed leading to both sensitive and inexpensive diagnosis systems aiming at increasing their performances. My Ph. D. Thesis has been focused on the synthesis of new chemical tools (both quenchers and fluorescent organic dyes) for the development of new fluorogenic probes (based on FRET and/or pro-fluorescence concept) for the detection of enzymes in biological media. We proceeded to the synthesis of unsymmetrical sulforhodamines leading to novel fluorescent organic dyes whose the usefulness has been proved through the preparation of a wide range of new activatable ''smart'' optical bioprobes. In addition, a panel of various bioconjugatable quenchers (including water-soluble analogues) has been synthesized. Several synthetic routes have been developed for the rapid and effective access to new protease-sensitive ''activatable'' FRET-based probes. Some of them have been successfully applied to cellular molecular imaging assays. The major result of these works is probably the developement of two synthetic strategies to access to original heterotrifunctional molecular platforms for the simultaneous detection of two distinct protease activities. We expect that these tools could be highly useful for the early detection of some diseases as prostate cancer for which actual diagnosis technics based on detection/quantification of a single biomarker often lead to many false positive results.