Développement de nouvelles sondes fluorescentes à base de phénanthridine pour la détection et la quantification du radical superoxyde dans les systèmes biologiques. – Vivo2

Durant la dernière décennie, la détection du radical anion superoxyde (O2•-) dans les systèmes biologiques n’a cessé de demeurer un challenge pour la communauté scientifique. Le radical superoxyde est à l’origine de plusieurs cascades radicalaires conduisant aux Espèces Réactives de l’Oxygène et de l’Azote (RONS) entrainant des dommages irréversibles. Cependant, à l’heure actuelle, aucune méthode n’est capable de détecter la présence du radical superoxyde dans les systèmes biologiques et ainsi la caractérisation de RONS in vivo reste un défi. Récemment, contrairement aux autres sondes fluorescentes, l’Hydroéthidine (HE) s’est révélée être une sonde fluorogénique prometteuse pour la détection du radical anion superoxyde. Malheureusement, l’utilisation de HE dans les systèmes biologiques est limitée par quatre problèmes majeurs :

(i) le manque de données relatives au mécanisme de sa réaction avec le radical superoxyde,
(ii) une biodistribution non sélective de HE,
(iii) sa dégradation par les protéines hémiques conduisant à de faux positifs,
(iv) la nécessité d’une séparation HPLC couplée à une détection de type fluorescence et électrochimique.

Nos équipes travaillent sur le développement de diverses techniques pour la détection et la caractérisation de RONS (e. g. piégeage radicalaire, mimes de la SOD, détection de RONS basée sur la fluorescence) depuis plus de 20 ans et leurs contributions ont été largement reconnues dans le domaine de la chimie et de la biologie des radicaux libres. Le présent projet inclue:

(i) des études mécanistiques et cinétiques (calculs DFT, synthèse de systèmes modèles, radiolyse pulsée...) pour une meilleure connaissance de la réaction de HE avec le superoxyde et d’autres oxydants biologiques,
(ii) la synthèse de dérivés de HE ciblant les compartiments intracellulaires,
(iii) une approche supramoléculaire et une autre exploratoire pour s’affranchir de l’oxydation non spécifique par les protéines hémiques,
(iv) le développement rationnel de sondes dérivées de HE basées sur les résultats obtenus (i-iii) permettant une détection directe du superoxyde par fluorescence
(v) la détection du radical superoxyde dans des systèmes biologiques modèles.

La structure moléculaire de la sonde joue un rôle fondamental dans l’efficacité de la méthode mais il reste encore du travail pour améliorer le design et le développement de nouvelles sondes de type HE plus efficaces pour la détection qualitative et quantitative du radical superoxyde.

Ce projet implique directement un partenaire français ainsi que deux groupes étrangers incluant celui de B. Kalyanaraman (Medical College of Wisconsin, Milwaukee USA) et celui de A. Sikora (Institute of Applied Radiation Chemistry, Technical University of Lodz, Poland). Ces deux groupes ont déjà les fonds nécessaires pour la réalisation du projet. Aucun financement n’est sollicité à l’ANR pour ces deux groupes. Les équipes regroupées dans ce projet ont une expérience reconnue dans leurs domaines, et cette collaboration est l’illustration du besoin d’un effort interdisciplinaire pour repousser les limites actuelles dans les thématiques radicalaires et biomédicales.