Utilization of « click » chemistry for the visualization of drug entry into protozoan parasites
Utilisation de la chimie "click" pour visualiser la pénétration de principes actifs dans les protozoaires parasites
Résumé
The discovery of new molecules with antiparasitic activity is crucial today to fight against infectious diseases such as malaria and HAT since no vaccine is available to cure these diseases. In our search for new antiparasitic compounds, we observed that activity improvement on an isolated target was not seen on parasite. We suspected an ineffective entry of the molecule into the cell to be one of the reasons for these uncorrelated results.To explore this possibility, this PhD work aimed to design, synthetize and evaluate new fluorescent probes that would allow the visualization of drug entry into parasites responsible for HAT and malaria.Our concept is based on “click” chemistry that can be achieved without catalyst, between an azide and a strained alkyne like cyclooctyne (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition).We synthetized derivatives of dibenzocyclooctynone, a fluorescent molecule described to undergo SPAAC reaction with azides, in order to obtain “on-on’” detection probes. Seven new fluorescent probes were therefore synthetized, among which three of them displayed adequate SPAAC kinetics. Photophysical properties of these molecules were characterized and their penetration into protozoan cells was demonstrated. Fluorescence was only observed in the parasitic cytosol.In cellulo azide detection was achieved and verified by LC- MS/MS with one of our probes.One out of the seven probes formed a fluorescent triazole adduct, which constitutes the first example of an « on-on’ » probe for this series and a real progress in bioorthogonal chemistry.
La recherche de nouvelles molécules à activité antiparasitaire pour lutter contre les parasites responsables de maladies telles que le paludisme ou la trypanosomiase humaine africaine est un enjeu primordial car il n’existe pas de vaccin pour ces maladies qui peuvent être mortelles et qui touchent près de 1/6 de la population mondiale. Dans ce contexte, il a été observé au laboratoire que l’amélioration de l’activité des molécules sur une cible isolée ne se retrouvait pas toujours sur les parasites. Une faible entrée de la molécule dans la cellule pourrait être une des causes de ce manque de corrélation, comme cela est souvent le cas dans la recherche de molécules actives.Pour valider ou non cette cause, ces travaux de thèse ont eu pour but de concevoir, synthétiser et évaluer de nouvelles sondes fluorescentes qui permettraient de visualiser la pénétration de molécules actives dans des cellules, en nous intéressant en particulier aux parasites responsables de la maladie du sommeil et du paludisme.Notre concept se base sur le principe de la chimie « click », sans catalyseur, impliquant une fonction alcyne et un groupement azoture. Ceci est possible lorsque la fonctionalcyne est insérée dans un cycle tendu comme celui d’un cyclooctyne qui lui confère une plus grande réactivité (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition).Nous avons synthétisé des dérivés de la dibenzocyclooctynone, une molécule fluorescente décrite pour réagir sans catalyseur avec des azotures, de manière à obtenir des sondes à détection « on-on’ ». Ainsi, sept nouvelles sondes fluorescentes ont été obtenues, dont trois réagissent avec des azotures avec une cinétique adéquate. Les propriétés photophysiques de ces molécules ont été caractérisées et nous avons vérifié qu’elles traversent bien la membrane des protozoaires parasites que nous étudions. La fluorescence n’est observée qu’à l’intérieur du parasite.La détection d’un azoture in cellulo a été vérifiée par HPLC- MS/MS avec une des sondes.Parmi les sept cyclooctynones obtenues, une sonde forme un adduit triazole fluorescent avec une cinétique acceptable, ce qui constitue le premier exemple de sonde « on-on’ » de cette série et une véritable avancée dans la chimie bio-orthogonale.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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