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Pister la molécule active à l'intérieur de la cellule

Aurélie Dureuil

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Des chercheurs français ont développé un système moléculaire pouvant s'accrocher sur une molécule pour permettre de la suivre. Une des applications potentielles concerne le développement de candidats médicaments que l'on pourrait ainsi pister dans les cellules afin de recueillir des données sur leur action.

Une fois la molécule entrée dans la cellule, les chercheurs développant un nouveau médicament perdent souvent sa trace. Bien que les étapes préliminaires aient permis de déterminer la cible voulue, il est parfois difficile de localiser précisément le candidat médicament une fois la membrane cellulaire passée. Des chimistes du CEA-Ibitecs proposent aujourd'hui un assemblage moléculaire afin de pister la molécule à l'intérieur de la cellule. Les travaux ont été publiés début mai sur le site d'Angewandte Chemie International Edition en tant que « Very important paper », souligne le CEA. Menées en collaboration avec des équipes de l'Université de Strasbourg et du CNRS, ces recherches se sont appuyées sur les principes de la « chimie click ».

« Nous travaillons depuis plusieurs années sur cette chimie dont le concept a été introduit au début des années 2000 par K. B. Sharpless, lauréat du prix Nobel de chimie 2001. Cette chimie fonctionne dans l'eau, les milieux tamponnés, et les milieux bio-complexes, mais elle est aussi très sélective et compatible avec les constituants du vivant. La transformation la plus célèbre est une cyclo-addition entre un azoture et un alcyne », indique Frédéric Taran, responsable du laboratoire CEA-Ibitecs. Les azotures sont des molécules constituées de trois atomes d'azotes contigus dont un est chargé positivement et un autre négativement, ce sont des composés dipoles. L'alcyne possède, lui, une triple liaison carbone-carbone. Pour réaliser cette réaction, les chercheurs utilisent du cuivre. « La chimie click présente l'avantage de fonctionner malgré la présence d'ingrédients biologiques autour. Dans le cas de la cyclo-addition, l'inconvénient de cette réaction réside dans l'utilisation d'un excès de cuivre dans le milieu biologique ce qui induit une toxicité », précise Frédéric Taran.

 

Diminuer l'usage du cuivre

 

Son équipe a travaillé sur cette réaction afin d'améliorer ses performances et ainsi essayer de diminuer les quantités de cuivre mise en oeuvre. Les chercheurs ont mis au point une technique permettant de passer d'une réaction trimoléculaire à bimoléculaire. Le cuivre étant lié à une molécule possédant un azoture avant la mise en réaction avec l'alcyne. « Nous avons conçu et préparé une série de molécules qui possèdent la fonction azoture et sont capables de lier le cuivre. Ces réactifs se lient ensuite avec l'alcyne. Cette réaction est beaucoup plus rapide et ne nécessite qu'un équivalent de cuivre là où avant il en fallait 1 000 », détaille Frédéric Taran. La réaction est ainsi plus rapide et moins toxique.

Il ne reste plus qu'à lier ces éléments à la molécule d'intérêt thérapeutique. « Nous fixons sur le candidat médicament un alcyne. Avec cette petite modification structurale, nous avons plus de chance que ce dérivé de médicament se comporte comme le médicament initial. En effet, les techniques actuelles reposent généralement sur l'ajout d'un composé assez gros sur le candidat médicament ce qui peut induire une perte d'activité et rendre plus difficile le passage des membranes », indique le chercheur. En parallèle, un fluorophore est attaché sur le composé chélatant associant l'azoture et le cuivre. Cela permet de suivre le composé par fluorescence. Il va pénétrer dans la cellule pour aller se clicker sur l'alcyne du candidat médicament. Il est alors possible de repérer le médicament dans la cellule. « Nous avons utilisé le paclitaxel, un anticancéreux bien connu, pour établir la preuve de concept. Nous avons pu confirmer que le produit se fixe bien sur les microtubulures dans la cellule », souligne Frédéric Taran. Il ajoute : « Nous avons montré que ces azotures sont très performants car ils clickent en quelques secondes, soit avec une vitesse de réaction multipliée par 40 000. Cela nous permet de travailler à de très faibles concentrations et donc de détecter de très faibles doses ». Les chercheurs travaillent maintenant au développement de voies de synthèse plus performantes afin d'aller au-delà des quelques grammes d'azotures chélatants. « Nous avons des demandes de laboratoires pour ces composés », souligne Frédéric Taran. Une fois la voie de synthèse à grande échelle mise au point, les chercheurs se pencheront sur le développement d'outils d'imagerie « de plus en plus puissants pour réaliser ces réactions au niveau des cellules et des tissus », précise le responsable du laboratoire. Son équipe a par ailleurs breveté ces composés avec l'idée de valoriser ces recherches par la suite, selon Frédéric Taran.

 

 

Bibliographie : Copper-Chelating Azides for Efficient Click Conjugations in Complex Media. V. Bevilacqua, et col. Angew. Chem. Int. Ed., 2014 - VIP Paper - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201310671/full

 

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