Synthesis and characterization of lanthanide- and peptide-based probes for cation imaging
Synthèse et caractérisation de sondes luminescentes peptidiques pour l'imagerie de cations
Résumé
Metal ions are essential for life. Complex machineries at both the cellular and the whole organism levels regulate finely their concentrations. A disruption of their homeostasis can lead to disorders and serious diseases. In order to better understand the biological processes involving these metals, it is important to be able to detect, track and quantify them. The aim of my PhD was to develop luminescent probes for the detection of Zn2+ and Cu+. We prepared and characterized sophisticated molecules exhibiting the qualities required for this goal. These molecules were synthesized by convergent methods involving various chemoselective ligations. We developed a family of selective zinc probes, inensiometric or ratiometric, which emitted in the visible or near infra red. In order to elaborate probes for cellular imaging by confocal microscopy, we designed a synthetic pathway to add different penetrating peptides to these probes. They were tested in cellulo. Although they didn’t demonstrate zinc detection, they allowed identification of the penetrating sequence which permitted the cellular internalisation. We then developed a probe which incorporated two lanthanide complexes (terbium and europium) for the Cu+ detection. This probe responds perfectly to the presence of Cu+ with a ratiometric signal. Its counter-intuitive behaviour was studied thanks to the synthesis and the characterisations of different « mutants ».
Les ions métalliques sont essentiels pour le vivant. Une machinerie complexe tant au niveau cellulaire qu’au niveau de l’organisme entier permet de réguler finement leurs concentrations. Un dérèglement de leur homéostasie est souvent associé à des maladies. Afin de mieux comprendre les processus biologiques dans lesquels ces métaux sont impliqués, il est important de pouvoir les détecter, les suivre et les quantifier. Le but de ma thèse a été de synthétiser des sondes luminescentes pour la détection sélective du Zn2+ et du Cu+ au sein de cellules. Nous avons préparé et caractérisé des macromolécules sophistiquées présentant les qualités requises pour un tel objectif. Ces molécules sont synthétisées par méthode convergente mettant en jeu différentes ligations chimio sélectives.Nous avons développé une famille de sondes sélectives de Zn2+, intensiométriques ou ratiométriques et émettant dans le visible ou dans le proche infrarouge. En vue de réaliser des sondes pour l’imagerie cellulaire par microscopie confocale, nous avons mis au point une méthode de synthèse pour ajouter différentes séquence de pénétration à ces sondes. Elles ont été ensuite testées in cellulo. Bien qu’elles ne permettent pas la détection du zinc, elles ont néanmoins permis d’identifier une séquence de pénétration permettant une internalisation cellulaire. Nous avons ensuite développé une sonde incorporant deux complexes de lanthanides (terbium et europium) pour la détection du Cu+. Cette sonde répond parfaitement à la présence de Cu+ avec un signal ratiométrique. Son comportement contre intuitif a été étudié grâce à la synthèse et la caractérisation de différents « mutants ».
Domaines
Chimie inorganique
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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