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Thèmes de recherches : présentation générale

Goal : to study the metal ion behavior in a supramolecular environment

publié le , mis à jour le

Context : New Perspectives with Supramolecular Bioinorganic Chemistry

Novel Supramolecular Systems For The Modeling of Metallo-Proteins Active Sites

SYSTÈMES SUPRAMOLÉCULAIRES MODÈLES DE MÉTALLOPROTÉINES


Étude du comportement d'un métal dans un environnement supramoléculaire.
Modèle de sites actifs d'enzymes intégrant une cavité qui contrôle l'accès au métal.


Dans le monde biologique, les protéines agissent en tant que récepteurs particulièrement efficaces et sélectifs. Les processus de reconnaissance sont basés sur de multiples interactions non-covalentes telles les liaisons hydrogène, les interactions électrostatiques ou les plus faibles mais nombreuses interactions CH/ et cation/. De nombreuses protéines contiennent un ion métallique qui peut avoir un rôle structurel mais peut aussi intervenir directement dans les processus de reconnaissance moléculaire ou même jouer le rôle de catalyseur permettant l'activation de petites molécules biologiques pour la transformation sélective de substrats organiques.
Nous nous sommes tout particulièrement intéressés à l'élaboration de systèmes supramoléculaires permettant de mimer le site actif de métallo-enzymes. Celui-ci définit l'environnement du métal (nature des ligands, géométrie du site de coordination), protège les espèces réactives formées, assure une sélection sur la nature du substrat et facilite son acheminement au site actif puis son évacuation après réaction. Un système modèle doit donc reproduire ces caractéristiques. Classiquement, la structure géométrique du complexe est maîtrisée par l'utilisation de ligands tripodaux stériquement encombrés afin de contrôler la nucléarité du complexe. Mais le site métallique n'est alors plus accessible à une molécule externe. Soit il est inerte, soit il conduit à la transformation du ligand lui-même.
L'originalité de notre démarche consiste à associer à un ligand reproduisant la première sphère de coordination du métal une cavité mimant la poche du site actif des enzymes. Notre stratégie repose sur la synthèse de ligands basés sur des calix[6]arènes. La cavité conique hydrophobe du calixarène (rappelant un entonnoir) permettent de contrôler l'approche d'une molécule externe candidate à une interaction avec ce métal.

L'objectif d'un tel travail est multiple :
  • Sulfheme formation during homocysteine S-oxygenation by catalase in cancers and neurodegenerative diseases
  • D'un point de vue fondamental, étudier le comportement de l'ion métallique ainsi confiné dans une structure macrocyclique contrôlant sa première et sa deuxième sphère de coordination tout en laissant un accès contrôlé d'interaction avec une molécule exogène au système
  • Evaluer l'importance et les conséquences de ce contrôle supramoléculaire sur la réactivité de l'ion métallique
  • Caractériser spectroscopiquement et chimiquement les espèces réactives possiblement générées
  • Comparer les systèmes organo- et aqua-soluble et en particulier, explorer la chimie de coordination biomimétique en milieu aqueux.
  • Elaborer ainsi de nouveaux récepteurs moléculaires avec comme perspective à plus long terme la mise au point de systèmes pouvant agir comme sonde, capteur ou catalyseur
Quatre niveaux de recherches sont donc menés en parallèle : i) synthèse de nouveaux ligands biomimétiques, ii) caractérisation des complexes métalliques qui en dérivent, iii) évaluation de la relation hôte-invité entre ces complexes et des molécules exogènes, iv) exploration de leur réactivité comparée aux systèmes modèles classiques et aux métallo-enzymes elles-mêmes.