Accès aux saccharides deutérés pour des applications biologiques par C-H deutération – Glyco-CD

Les saccharides et glycoconjugués deutérés sont des outils essentiels dans de nombreux domaines tels que le développement de médicaments, le diagnostic, l'élucidation structurale de biomacromolécules, les analyses biologiques par spectrométrie de masse ou l'étude de la dynamique biomoléculaire. Cependant, malgré leur forte valeur ajoutée, l'accès aux saccharides deutérés est à l’heure actuelle limité et coûteux. Ceci est la conséquence d’un manque de méthodes universelles permettant de deutérer la grande variété structurale de saccharides avec les régio et énantio-sélectivités voulues. Glyco-CD est un projet innovant appliqué à l’échange des isotopes de l’hydrogène, réalisé en dernière étape de synthèse, pour l’obtention de saccharides deutérés. De nouvelles méthodes utilisant notamment des catalyseurs métalliques seront développées pour échanger un ou plusieurs atomes d’hydrogène par des atomes de deutérium de manière régiosélective sans nécessiter d’étape de synthèse de précurseurs marqués au deutérium, limitant de fait les coûts et déchets et s’inscrivant dans une démarche de chimie durable. Un travail d’ingénierie de surface des catalyseurs sera réalisé afin d'accéder à des saccharides d’intérêt et diversement deutérés : régiosélectivement mono- et multi marqués voire per-deutérés. Une attention particulière sera également donnée aux stratégies employant des groupements protecteurs notamment ici les groupements directeurs capables de chélater les catalyseurs métalliques ainsi que les groupements protecteurs transitoires ciblant les unités diols des saccharides, afin d’obtenir des échanges hydrogène/deutérium chimio et régio-sélectifs. La mise en œuvre de la chimie en flux continu permettra également une production rapide et peu coûteuse à l'échelle du gramme pour atteindre in fine le marché avec la commercialisation des composés obtenus.
Une application majeure des saccharides deutérés sera étudiée dans le cadre de Glyco-CD, à savoir l’exploration de processus métaboliques à l'aide de l'imagerie métabolique du deutérium (DMI) in cellulo et in vivo, une nouvelle méthode d’imagerie biomédicale en plein essor. Des sondes DMI innovantes seront développées, telles que le Kdo deutéré pour la détection in cellulo de bactéries pathogènes et le fructose deutéré permettant l’étude des troubles métaboliques en lien avec la stéatose hépatique.
Glyco-CD permettra d’avoir accès d’une manière simple et efficace à un large panel de saccharides deutérés. Il vise à :
(1) Développer de nouveaux catalyseurs métalliques pour l’obtention de saccharides mono-, multi- et per-marqués avec des régio- et stéréochimie contrôlées
(2) Étudier l'influence des saccharides deutérés sur des processus de métabolisation
(3) Développer de nouvelles sondes deutérées pour l'imagerie métabolique du deutérium (DMI)