DEVELOPPEMENT DE SONDES CHIMILUMINESCENTES A PLATEFORME DE TYPE PHENOL POUR UNE DETECTION DANS LE PROCHE IR

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Les différents types d’imagerie moléculaire

Comme présenté dans le paragraphe précédent, l’imagerie moléculaire constitue un véritable outil dans le domaine clinique. Ainsi, suivant la cible à visualiser, les résolutions spatiale et temporelle nécessaires et le type d’informations requises, les chercheurs comme les médecins ont le choix parmi cinq modalités d’imagerie4 : la tomodensitométrie ou l’imagerie par rayon X (CT pour Computerized Tomography en Anglais), l’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM), l’imagerie nucléaire qui comprend la Tomographie par Emission Mono-Photonique (TEMP) et la Tomographie par Emission de Positons (TEP), l’échographie et l’imagerie optique qui regroupe la fluorescence, la bioluminescence et la chimiluminescence. Ces modalités sont souvent distinguées suivant deux catégories. La première regroupant la tomodensitométrie, l’IRM et l’échographie, donne des informations de type anatomique/structurale, et est largement utilisée dans les domaines clinique et préclinique. La deuxième catégorie, bien plus utilisée en recherches clinique et fondamentale, renseigne sur un aspect microscopique et permet ainsi d’observer des phénomènes à l’échelle cellulaire voire moléculaire. Elle réunit la TEP, la TEMP et l’imagerie optique. Comme chacune de ces modalités a ses avantages et ses limitations (Figure I.3), d’autres techniques les couplant les unes aux autres, appelées multimodales, telles que le PET-CT, le PET-MRI ont vu le jour. En effet, en complétant les faiblesses des unes par les bénéfices des autres, il a été possible d’améliorer sensiblement les données de reconstruction et de visualisation.

Les techniques de type macroscopique

La tomodensitométrie

La tomodensitométrie (CT pour Computational Tomography) repose sur la capacité des tissus à absorber des rayons X lorsque qu’ils passent à travers le corps. Elle constitue ainsi un outil morphologique extrêmement utile. Elle a notamment permis d’identifier certaines pathologies telles que l’embolie pulmonaire6 et l’ischémie.7 Malgré des bonnes résolution et sensibilité, un temps d’acquisition rapide et une facilité d’utilisation, cette technique est limitée par une forte exposition aux irradiations et une faible qualité de contraste des tissus mous, ce qui nécessite l’administration d’une dose importante d’agents de contraste. Ces derniers, principalement à base d’iode, sont malheureusement non-spécifiques et par conséquent causent des problèmes de toxicité. En effet, pour délimiter de manière efficace les organes ou les tumeurs, la dose à injecter est de l’ordre du millimolaire, soit un million de fois plus qu’une dose d’agents chimiques injectée pour les analyses de type TEP et TEMP (cf partie 2.2.1). Néanmoins, cette technique est utilisée de manière usuelle en recherche clinique et est d’autant plus appréciée lorsqu’elle est couplée à une autre technique d’imagerie pour réaliser de la multimodalité.

L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)

L’Imagerie par Résonance Magnétique est une technique basée sur le phénomène de relaxation magnétique des protons contenus dans les biomolécules telles que l’eau, les lipides ou les protéines, présentes à différentes concentrations dans les organes. En outre, il s’agit d’une technique similaire au principe théorique de la Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN) fréquemment utilisée en chimie. Le corps étudié, alors placé dans un aimant, est exposé à un champ magnétique qui induit un alignement des spins nucléaires d’atomes contenus dans l’organisme. Des variations d’intensité du champ magnétique sont produites par impulsions électriques (ou radiofréquences) et conduisent au retour à l’équilibre de ces spins, état également appelé relaxation. Ce phénomène est alors mathématiquement et informatiquement traduit en une image haute résolution à trois dimensions et la différence de contraste obtenue est dépendante du temps de relaxation magnétique des tissus pris individuellement (temps de relaxations longitudinal (T1) et transversal (T2)).8 Les données transcrites donnent ainsi des informations aussi bien d’ordre structural, à travers l’observation des tissus-mous, que moléculaire, notamment grâce à l’avènement de nouveaux agents de contraste spécifiques, tels que le gadolinium sous forme chélaté– les ions gadolinium libres étant cytotoxiques – et d’autres nanoparticules paramagnétiques à métaux de transition (Mn2+ par exemple) ou encore, plus récemment, les nanoparticules d’oxydes ferreux.9 Ces agents de contraste, qui influencent le temps de relaxation des molécules d’eau qui leur sont associées, et donc permettent de cibler des événements plus spécifiquement, permettent d’optimiser la sensibilité, bien qu’à ce jour trop faible (de l’ordre du millimolaire), et la différentiation des organes. Toutefois, la sensibilité semble être une problématique majeure pour la technique d’IRM car les agents employés sont responsables d’allergies (voire de chocs anaphylactiques) et sont la cause de pathologies telles que la fibrose néphrogénique systémique notamment chez les patients ayant une fonction rénale diminuée. L’IRM est de ce fait proscrite aux femmes enceintes.7
Notons que les agents de contraste pour l’IRM peuvent aussi bien agir en tant qu’agents multifonctionnels, à la suite de couplages à des fluorophores organiques ou à des complexes métalliques à ligands luminescents par exemple. Par conséquent, deux voire plusieurs propriétés peuvent être exploitées de façon simultanée par des techniques de multimodalité. Ce procédé semble être le cœur de nouvelles recherches pour pallier le manque de sensibilité de l’IRM et permettrait ainsi de travailler à des concentrations en agents plus faibles.10
Une variante de l’IRM, la Résonance Magnétique Spectroscopique (RMS ou MRS pour Magnetic Resonance Spectroscopy) est étudiée depuis une dizaine d’année et permet l’observation du métabolisme cérébral en temps réel.11 Celle-ci repose également sur la relaxation des protons mais est plus efficace sur celle du 13C, la faible abondance naturelle de cet isotope étant justement exploitée. Cette technique est en pleine évolution et jouera très certainement un rôle important dans l’avenir de l’imagerie moléculaire.

L’imagerie par ultrasons

L’imagerie médicale par ultrasons ou échographie est une technique qui exploite les propriétés et le comportement des ondes sonores à haute fréquence (de l’ordre du MHz) lorsqu’elles passent à travers un tissu biologique. Lors de l’analyse d’un sujet, des signaux électriques sont convertis, par le biais d’une sonde ou transducteur, en ultrasons qui traversent le corps. Certaines de ces ondes sont par la suite réfléchies et renvoyées vers le transducteur pour être détectées et converties en retour en signaux électriques. Ces derniers sont alors traités informatiquement pour donner une image contrastée.4 Afin d’améliorer le rapport signal sur bruit, il est coutume d’employer, comme pour les techniques d’IRM et de tomodensitométrie, des agents de contraste qui sont administrés par voie intraveineuse. Bien qu’il en existe plusieurs types,12 ceux entrant dans la catégorie de microbulles sont majoritairement utilisés. Ils sont constitués d’une capsule phospholipidique ou bio-polymérique remplie de gaz (air ou autres gaz à haut poids moléculaire comme les perfluorocarbures) et ont généralement un diamètre de l’ordre du micromètre (Figure I.4). La cape lipidique ou polymérique a pour rôle d’éviter toute fuite ou agrégation des microbulles dans l’organisme, et le cœur gazeux est littéralement responsable de l’augmentation du pouvoir échogénique de la substance injectée. Grâce à ce type d’agents de contraste, il a été possible de cibler spécifiquement des bio-molécules (récepteurs protéiniques responsables de diverses pathologies) par greffage en surface d’anticorps ou de peptides ciblants spécifiques.13 Ainsi, l’imagerie par ultrasons est une modalité unique puisqu’elle peut être employée aussi bien en imagerie diagnostique qu’en tant qu’outil thérapeutique. De plus, son faible coût, sa portabilité, sa facilité d’utilisation, l’absence d’irradiations ionisantes, ainsi que ses hautes résolutions temporelle et spatiale font de cette modalité une technique parfois préférée aux techniques classiques de l’imagerie moléculaire.

L’imagerie optique

Pendant de nombreuses années, la biologie utilisait la microscopie optique comme outil fondamental pour l’observation des tissus à l’échelle du micromètre. Cependant, le phénomène de dispersion de la lumière empêchait de recueillir des informations sur les évènements cellulaires et réduisait donc fortement l’imagerie biologique à une observation en surface. La création et le développement de nouvelles technologies optiques et électroniques ainsi que l’avènement et la synthèse de molécules fluorescentes ont permis d’ouvrir les possibilités d’imagerie en profondeur. Aujourd’hui, l’imagerie optique exploite les différentes propriétés de la lumière telles que l’absorption, l’émission, la réflexion, la diffraction ou encore la fluorescence comme source de contraste. Elle compte trois techniques : la fluorescence, la bioluminescence et la chimiluminescence qui se différencient par la source excitatrice utilisée. Cette modalité a connu de grandes avancées avec principalement la fluorescence, technique la plus utilisée actuellement qui a été mise en avant via la découverte de la protéine fluorescente d’Aequoria Victoria (Green Fluorescent Protein – GFP).22 La bioluminescence est elle aussi en plein essor depuis la découverte des couples luciférine/luciférase, couples substrat/enzyme responsables de la luminescence des lucioles ou encore de certaines espèces marines. Elle est à l’origine de nombreuses recherches dans le domaine du génie génétique pour le suivi et la compréhension des interactions protéine-protéine en temps réel par exemple.23 Cependant, ce type de manipulation n’est pour le moment pas transposable du petit animal à l’Homme, puisque nécessitant une ingénierie génétique de l’organisme à observer, la technique ne peut donc être exploitée qu’au stade préclinique. Tout d’abord destinée à la recherche fondamentale, la chimiluminescence est aujourd’hui au cœur de nombreux exemples in vitro et in vivo aussi bien par l’utilisation de molécules inorganiques qu’organiques que nous présenterons dans ce chapitre. L’intérêt de ces trois techniques réside dans leur propriété non invasive ainsi que dans l’emploi de composés plus stables pouvant donner facilement des informations à l’échelle cellulaire en contraste avec les techniques énumérées précédemment. De plus, l’instrumentation est peu encombrante et à moindre coût, ce qui constitue un atout supplémentaire. L’imagerie optique est de ce fait une alternative plus attractive que les techniques classiques de l’imagerie moléculaire.
Néanmoins, bien que le problème de la dispersion ait pu être atténué par les avancées technologiques il n’en demeure pas moins présent. En effet d’un tissu à un autre, les indices de réfraction diffèrent et les photons servant de source excitatrice ainsi que ceux émis (i.e. par les sondes luminescentes) sont fortement perturbés par le milieu. A cela sont ajoutées la forte absorption et la diffusion de la lumière par les tissus (Figure I.6), rendant difficile l’analyse au-delà de 0.5 cm de profondeur dans le domaine du visible (i.e. 450 – 600 nm). Il est donc important de travailler dans un domaine spectral supérieur dans lequel l’absorption par les tissus, notamment l’hémoglobine, est réduite. Cependant, au-delà de 900 nm, les molécules d’eau absorbent fortement, une gamme spectrale est donc définie. Cette gamme est dite « fenêtre d’imagerie » in vivo et est comprise entre 650 et 900 nm.
Une autre limitation majeure est l’auto-fluorescence des tissus en grande partie due à l’hémoglobine mais aussi à d’autres bio-analytes tels que les coenzymes (e.g. les flavines), les acides aminés (e.g. le tryptophane), ou encore les bases de l’ADN. Comme le démontre la Figure I.7, les organes de l’organisme d’étude (i.e. une souris ici) deviennent quasiment indiscernables à la lumière dans le proche IR. Le signal sur bruit en alors augmenté et la sensibilité améliorée. L’utilisation de molécules absorbant et émettant dans le proche infra-rouge (IR) semble donc être la solution à l’ensemble de ces problématiques.

Les modulations de la fluorescence

La fluorescence peut être modulée suivant différents mécanismes. Nous pouvons distinguer les phénomènes permettant d’induire une extinction de fluorescence (e.g. le PeT) de ceux conduisant à un déplacement des longueurs d’onde d’émission (e.g. l’ESIPT). Nous allons donc présenter brièvement chacune des possibles modulations.

Le transfert d’électron photoinduit (ou PeT pour Photo-induced electron Transfer)

Le PeT est sans aucun doute le phénomène le plus mis en œuvre dans la conception de sondes fluorogéniques. Il se traduit par une inhibition de la fluorescence par un motif « quencheur » (i.e. accepteur d’énergie), suivant un mécanisme oxydatif ou réducteur. La présence d’un groupement électro-attracteur (e.g. un groupement nitro) ou d’un groupement donneur (e.g. un groupement amino) sur la « quencheur » de la sonde permet à ce mécanisme d’opérer. Comme représenté sur la Figure I.14, il qui peut être expliqué via la théorie des orbitales frontières. Dans le cas d’un PeT oxydatif, l’électron excité (i.e. à la suite d’une excitation photonique) est transféré de l’orbitale LUMO du fluorophore (i.e. noté D) vers l’orbitale LUMO du « quencheur » (i.e. noté A) avant de revenir à l’état fondamental via un mécanisme non radiatif. Dans le cas d’un PeT réducteur, un électron de l’orbitale HOMO du quencheur (i.e. noté D cette fois) vient occuper l’orbitale HOMO du fluorophore (i.e. noté A) et empêche l’électron excité qui occupe l’orbitale LUMO du fluorophore de revenir à l’état fondamental.

Le transfert de charge photoinduit (ou ICT pour Intramolecular Charge Transfer)

Les fluorophores possèdent des moments dipolaires différents à l’état excité et à l’état fondamental : le moment dipolaire est généralement plus important à l’état excité. La présence d’un groupement électro-attracteur (e.g. de types carbonyl ou nitrile) et d’un groupement électro-donneur (e.g. amine) sur le fluorophore constitue un système dit « push-pull » qui exalte d’autant plus le moment dipolaire de l’espèce fluorescente. Le transfert de charge correspond alors à l’équilibre atteint lorsque les molécules d’un solvant polaire environnant stabilisent l’état excité du fluorophore polarisé. Cet équilibre induit un déplacement des longueurs d’onde d’émission vers les valeurs les plus élevées, qui va de pair avec la polarité du solvant : plus le solvant est polaire plus l’effet bathochrome augmente.
Cette modulation est à la base des sondes ratiométriques notamment pour la détection de cations métalliques.35

Le transfert de proton photoinduit

En milieux aqueux, la densité électronique d’un fluorophore comportant des fonctions acides et/ou basiques se voit modifiée lors de son excitation. Dans certains cas, le caractère acide du donneur de proton (i.e. un groupement hydroxyle par exemple) ou le caractère basique de l’accepteur de proton (i.e. un atome d’azote hétérocyclique par exemple) peut être exalté à l’état excité par rapport à l’état fondamental. Ce transfert peut être inter ou intra moléculaire (on parle alors d’ESIPT, pour Excited-State Intramolecular Proton-Transfer). La Figure I.15 illustre un exemple de sonde fondée sur l’ESIPT proposée par l’équipe du Prof. J. Zhao.36
Le cas particulier d’interaction intermoléculaire avec les molécules d’eau est causé par le phénomène de transfert de proton photoinduit et est à l’origine d’une modification des spectres d’absorption est d’émission de certains fluorophores. Les sondes à pH, par exemple, sont en général fondées sur ce principe de fluorescence. Elles permettent de cartographier la dynamique du pH intracellulaire afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’organisme ou de détecter ses dysfonctionnements, tels que la production anormale d’espèces acides responsable de nombreuses maladies. Nous pouvons citer quelques exemples utilisant les coumarines37 ou les rhodamines.38

Le transfert d’énergie de type Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)

A l’opposé des sondes pro-fluorescentes, celles fondées sur un transfert de type FRET sont constituées de deux chromophores : un donneur d’énergie et un accepteur. Le donneur est excité et transfert son énergie de façon non radiative vers l’état excité du chromophore accepteur. Pour que le mécanisme opère efficacement, les deux chromophores doivent être suffisamment proches spatialement (i.e. d’une distance inférieure ou égale à 10 nm) et un bon recouvrement des spectres d’émission et d’absorption des donneur et accepteur, respectivement, est nécessaire (Figure I.16). Par interaction ou reconnaissance avec l’analyte cible, les deux partenaires s’éloignent (i.e. par rupture d’une liaison covalente) ce qui a pour conséquence d’annuler le transfert de type FRET. Dans le cas où l’accepteur induit une extinction de fluorescence du donneur (l’accepteur est alors appelé quencheur, l’énergie qu’il récupère est libérée de façon non radiative), celle-ci est retrouvée après réaction avec l’analyte. Un autre cas est possible : l’accepteur peut transformer l’énergie qui lui est transmise en une énergie lumineuse lui étant propre, et seule la détection de l’analyte permet de retrouver la luminescence du donneur. 39
Nous verrons plus tard que le transfert d’énergie entre un donneur et accepteur peut suivre d’autres mécanismes (e.g. le transfert à travers les liaisons).
D’autres mécanismes, tels que la formation d’exciplexes, sont responsables du quenching de fluorescence.40

Le motif 1,2-dioxétane

Synthèse du motif 1,2-dioxétane

Le motif 1,2-dioxétane est généré à partir de l’oxygène à l’état singulet in situ par cycloaddition [2+2] sur une oléfine riche en électron. Celui-ci peut être préparé selon différentes méthodes. Nous avons vu, dans le cas du luminol, par exemple, une méthode purement chimique qui met en jeu une oxydation par le peroxyde d’hydrogène en présence de soude et d’un catalyseur qui conduit, dans ce cas à une cycloaddition [4+2]. Cependant, ces conditions sont bien trop drastiques pour des applications in vivo. La méthode la plus connue repose sur l’utilisation d’un photosensibilisateur (e.g. le bleu de méthylène, le rose bengal, la tétraphénylporphyrine) qui par irradiation génère l’oxygène singulet. Différents photosensibilisateur peuvent être utilisés, chacun ayant des caractères photophysiques différents (Figure I.25). A l’opposé des fluorophores, les photosensibilisateurs doivent favoriser au maximum le transfert d’énergie non radiatif pour réaliser le passage de l’oxygène d’un état triplet vers un état singulet. Ceci explique la structure particulière du Rose bengal : les atomes de chlore et d’iode favorisent les transferts d’énergie non radiatifs. Il est important de noter que la nature du solvant a également son importance dans la réaction de formation du motif 1,2-dioxétane. En effet, d’un solvant à un autre, le temps de demi de l’oxygène singulet diffère. En milieu aqueux, par exemple, l’oxygène singulet se désexcite rapidement en interagissant avec les liaisons oxygène-hydrogène. Il est également très sensible vis-à-vis des liaisons carbone-hydrogène, son temps de demi-vie est donc plus important dans un solvant ne comportant pas d’atome d’hydrogène (e.g. 7 000 µs dans le CDCl3 contre 3.1 µs dans l’eau).57 Une autre méthode plus rarement utilisée, fait appel à la formation d’un trioxaphosphétane à partir d’un phosphite et de l’ozone.58 L’oxaphosphénate peut se décomposer en donnant le phosphate et l’oxygène singulet. Nous verrons que cette alternative peut s’avérer très utile notamment lorsque les précurseurs utilisés pour la formation du motif 1,2-dioxétane sont photosensibles.

Les mécanismes de déclenchement de chimiluminescence

La décomposition thermique ou chimique du motif 1,2-dioxétane conduisant à l’émission lumineuse est majoritairement décrite selon un mécanisme de type CIEEL pour Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence. Cependant, un second mécanisme dit CTID pour Charge Transfer Induced Decomposition, a récemment été introduit dans la littérature et pourrait remettre en question le mécanisme précédent. Nous allons donc détailler, ci-après, chacun des mécanismes de déclenchement.

Le mécanisme CIEEL

Ce mécanisme a été pour la première fois décrit en 1979 par le Prof. Schuster.59 Il procède comme suit : une reconnaissance enzymatique ou chimique ou encore une instabilité thermique, induit la formation d’un donneur d’électron (i.e. généralement un phénolate) qui transfert un électron vers le motif 1,2-dioxétane (i.e. la source d’énergie) (Figure I.26). La déstabilisation de ce dernier conduit à une rupture homolytique de la liaison oxygène-oxygène puis de la liaison carbone-carbone. Un transfert d’électron en retour (i.e. BET pour Back Electron Transfer) s’effectue ensuite vers le phénol qui le conduit dans un état excité. Son retour à l’état fondamental s’accompagne d’une émission lumineuse.

Le mécanisme CTID

Ce mécanisme a été à maintes reprises revendiqué par le groupe du Prof. M. Matsumoto.60 Il est plus simple que le mécanisme précédent et ne fait pas intervenir un transfert d’électron en retour. L’absence de preuve expérimentale de l’existence de cette étape est justement à l’origine des polémiques quant au manque de justification du mécanisme. Il commence avec la formation d’un phénolate dont la charge est transférée vers le motif 1,2-dioxétane (Figure I.27). Ce dernier se fragmente en un motif sur lequel un des atomes d’oxygène porte la charge transférée, l’autre atome portant l’électron surnuméraire. La rupture homolytique de la liaison carbone-carbone conduit à la formation d’une cétone et du phénol qui récupère un électron et donc sa charge complète. Sous cette forme, le phénolate est dans un état singulet excité et par retour à l’état fondamental, il libère une émission lumineuse.

Table des matières

CHAPITRE I. LUMIERE ET IMAGERIE MOLECULAIRE
I. L’IMAGERIE MOLECULAIRE
1. Introduction à l’imagerie moléculaire
2. Les différents types d’imagerie moléculaire
2.1 Les techniques de type macroscopique
2.1.1 La tomodensitométrie
2.1.2 L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
2.1.3 L’imagerie par ultrasons
2.2 Les techniques de type microscopique et l’imagerie optique
2.2.1 Les techniques d’imagerie radio-isotopique
2.2.2 L’imagerie optique
II. LUMIERE ET LUMINESCENCE
1. La lumière
2. La luminescence
III. PRINCIPES GENERAUX DE FLUORESCENCE
1. Processus et généralités
2. La pro-fluorescence
2.1 Principe général
2.2 Les modulations de la fluorescence
2.2.1 Le transfert d’électron photoinduit (ou PeT pour Photo-induced electron Transfer)
2.2.2 Le transfert de charge photoinduit (ou ICT pour Intramolecular Charge Transfer)
2.2.3 Le transfert de proton photoinduit
3. Le transfert d’énergie de type Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)
IV. BIOLUMINESCENCE ET CHIMILUMINESCENCE
1. Luminescence dans la nature : la bioluminescence
1.1 Histoire
1.2 Exemples d’applications
2. Du processus biochimique au processus chimique : la chimiluminescence
3. Le motif 1,2-dioxétane
3.1 Synthèse du motif 1,2-dioxétane
3.2 Les mécanismes de déclenchement de chimiluminescence
3.2.1 Le mécanisme CIEEL
3.2.2 Le mécanisme CTID
3.3 Relation structure-stabilité : influence des substituants sur la stabilisation thermique du motif 1,2-dioxétane
3.3.1 Sélection des groupements stabilisants
3.3.2 Sélection du chromophore et du déclencheur
4. Conjugaison aux fluorophores organiques
4.1 Transfert d’énergie à travers l’espace de type Chemiluminence Resonance Energy Transfer (CRET)
4.2 Transfert d’énergie à travers les liaisons de type Through Bond Energy Transfer (TBET)
V. INTRODUCTION AU PROJET DE THESE
CHAPITRE II. DEVELOPPEMENT DE SONDES CHIMILUMINESCENTES A PLATEFORME DE TYPE PHENOL POUR UNE DETECTION DANS LE PROCHE IR
I. ETAT DE L’ART
1. Présentation des avancées sur le motif 1,2-dioxétane à phénol : de la détection UV au proche IR
1.1 Travaux du Prof. A.P. Schaap : commercialisation des premières plateformes chimiluminescentes et amélioration de leur efficacité
1.2 Travaux du Prof. M. Matsumoto : synthèse et développement d’un nouveau motif dioxétane
1.3 Travaux du Prof. D. Shabat : optimisation des dioxétanes du Prof. Schaap et extension de la chimiluminescence vers le proche IR pour des applications in vivo
2. Utilisation des lanthanides pour la chimiluminescence
3. Les bras réactifs auto-immolables
4. Présentation des travaux antérieurs au laboratoire
4.1 Synthèse et évaluation d’une sonde chimiluminescente pour la détection de la Caspase-3
4.2 Synthèse et évaluation d’un hybride dioxétane-coumarine
4.3 Extension de la chimiluminescence vers le proche-IR : formation d’une première cassette « TBET » phénolique
II. RESULTATS ET DISCUSSION
1. Présentation de la voie de synthèse de nouvelles plateformes chimiluminescentes à cœur phénolique
1.1 Synthèse de chimiluminophores : synthèse modèle d’une plateforme phénolique .. 111
1.1.1 Première stratégie : insertion d’un groupement fonctionnel via une réaction d’ortho-métallation
1.1.2 Deuxième stratégie : insertion d’un groupement fonctionnel via ortho-formylation
1.1.3 Troisième stratégie
1.2 Choix et introduction d’un déclencheur de chimiluminescence
1.2.1 Introduction de groupement phosphates pour une détection de la phosphatase alcaline
1.2.2 Introduction de dérivés silylés pour une détection d’ions fluorures
1.2.3 Introduction d’un groupement nitro via un bras auto-immolable pour une détection de la nitro-réductase
1.3 Extension de la chimiluminescence vers le proche infra-rouge : utilisation du cœur phénolique comme antenne par introduction d’un complexe de lanthanide
2. Conclusion et perspectives à ces travaux
CHAPITRE III. DEVELOPPEMENT DE SONDES CHIMILUMINESCENTES A CŒUR NAPHTOLIQUE : FORMATION D’UNE CASSETTE « TBET » HYDROSOLUBLE
I. ETAT DE L’ART
1. Présentation bibliographique
1.1 Exemples de fonctionnalisations des motifs 1,2-dioxétanes pour une extension de chimiluminescence vers le proche IR
1.1.1 Les sondes chimiluminescentes à cœur naphtolique
1.1.2 Autres modifications structurales
1.2 Exemples de cassettes de type TBET
1.3 Les benzo[a]phénoxazines : méthodes d’hydrosolubilisation
2. Présentation des travaux antérieurs au laboratoire
2.1 Première stratégie : Extension de l’émission de chimiluminescence vers le proche IR via un transfert d’énergie à travers l’espace
2.2 Deuxième stratégie : extension de l’émission de chimiluminescence vers le proche IR via un transfert d’énergie à travers les liaisons
2.2.1 Conception d’un chimiluminophore à cœur naphtolique pour l’introduction d’un motif fluorescent via un groupement de type triflate
2.2.2 Modification du groupement protecteur et introduction d’un motif fluorescent via un atome d’halogène
2.2.2.1 Synthèse
2.2.2.2 Déclenchement de chimiluminescence par détection d’ions fluorures : preuve de concept
II. RESULTATS ET DISCUSSION
1. Première stratégie : modification du groupement protecteur par introduction d’un groupement de type méthoxyéther (MOM)
2. Deuxième stratégie : introduction d’un groupement de type benzyle
2.1 Synthèse du chimiluminophore
2.1 Choix et introduction d’un déclencheur de chimiluminescence
2.1.1 Première stratégie : introduction de l’acétylène en amont du déclencheur
2.1.2 Deuxième stratégie : introduction du déclencheur en amont de l’acétylène
3. Valorisation du chimiluminophore à cœur naphtol
4. Extension de la chimiluminescence vers le proche IR : synthèse et introduction de fluorophore de type benzo[a]phénoxazine
4.1 Synthèse de fluorophores
4.2 Synthèse de la cassette chimiluminescente par introduction d’une version hydrosoluble du Nile red
4.3 Caractéristiques photophysiques : spectres d’absorption et d’émission
5. Conclusion et perspectives à ces travaux
CHAPITRE IV. CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
I. CONCLUSION GENERALE
1. Sondes à cœur phénolique
2. Sondes à cœur naphtolique
II. PERSPECTIVES
1. Fin du projet
2. Vers une stratégie plus convergente
CHAPITRE V. EXPERIMENTAL SECTION
I. GENERAL PROCEDURES
1. Chemicals and reagent
2. Instrument
3. Methods
3.1 HPLC systems
II. UNPUBLISHED EXPERIMENTAL DATA
1. Synthesis of phenol chemiluminescent platform
2. Synthesis of naphtol chemiluminescent platform
2.1 Protection with methoxymethylether (MOM) group
2.2 Protection with benzyl (Bn) group
2.3 Synthesis of napthol platform from 1,2-dioxetane decomposition
3. Synthesis of water-soluble Nile red derivatives

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