Hierarchical polymeric assemblies with cyclodextrin dimers

Axe Coeur de Chimie - Synthèse

Projet de recherche mené du 01/09/12 au 31/08/13

Laboratoires co-porteurs
Mots clés

Supramolecular polymer - cyclodextrin – hierarchy - transfection

Projet de recherche

La Chimie permet la synthèse contrôlée de molécules de plus en plus grandes et complexes. Un défi actuel pour le chimiste est la synthèse contrôlée d’architectures de l’ordre de la dizaine au millier de nanomètres. Ces structures sont ubiquitaires dans la nature où elles participent au contrôle de fonctions primordiales de la vie. La compréhension de la structuration de ces objets moléculaires ainsi que leur synthèse spécifique intègrent les savoir-faire des chimies moléculaires, macromoléculaires et supramoléculaires. En effet, malgré d’intenses efforts, il n’y a pas encore de système fiable pour former, par exemple, des objets fibrillaires définis, monodisperses et modulables d’un diamètre de l’ordre de 1 à 10 nm. Ceci était l’objet de ce projet basé sur la fonctionnalisation précise des cyclodextrines.

Les cyclodextrines sont des molécules naturelles ayant la forme d’un cône tronqué et possédant une cavité qui a la propriété d’accueillir en son sein des molécules hydrophobes dans l’eau. Notre étude repose sur la synthèse de cyclodextrines multi-fonctionnalisées. L’ajout directement sur la cyclodextrine d’une molécule hydrophobe permet la formation de polymères supramoléculaires dans l’eau en quelques sorte par emboîtement dans une autre cyclodextrine et ainsi de suite. L’ajout d’une seconde fonction nous a offert une possibilité d’interaction latérale supplémentaire pour que les filaments formés par l’inclusion puissent s’assembler entre eux. Dans un premier temps, nous avons mis au point la première interaction hôte-invité ce qui est plus difficile que décrit dans la littérature car il faut faire face à des phénomènes peu décrits comme l’auto-inclusion que nous avons caractérisé dans notre cas. Nous avons donc résolu ce problème par une modification structurelle supplémentaire sur la cyclodextrine que nous avons ponté. Dans un second temps nous avons étudié les assemblages de ces assemblages qui interagissent avec des fonctions simples. Enfin, nous avons étudié l’interaction de nos assemblages aves des acides nucléiques, ce qui nous a permis d’en faire des agents de transfection. C’est à dire que notre petite brique moléculaire peu amener des bouts d’ADN dans une cellule pour y faire de la thérapie. Enfin, nous avons atteint notre but lors d’une thèse qui a découlé de ce travail et dont le financement (IPV et ANR) a été permis par les résultats préliminaires obtenus ici. En effet, nous avons caractérisé les co-assemblages de cyclodextrines et d’acides nucléiques par microscopie pour découvrir qu’ils formaient des objets fibrillaires définis et monodisperses !

Publications
  • Diem Ngan Tran, Dmitri Colesnic, Segolene Adam Beaumais, Gaelle Pembouong, François Portier et al. 
    Cyclodextrin-adamantane conjugates, self-inclusion and aggregation versus supramolecular polymer formation
    Organic Chemistry Frontiers, Royal Society of Chemistry, 2014, 1 (6), pp.703-706.
    DOI : 10.1039/c4qo00104d
    Ref HAL : hal-01480768v1
  • P. Evenou, J. Rossignol, G. Pembouong, A. Gothland, D. Colesnic, R. Barbeyron, S. Rudiuk, A.-G. Marcelin, M. Ménand, D. Baigl, V. Calvez, L. Bouteiller, M. Sollogoub
    Bridging beta-Cyclodextrin prevents self-inclusion and allows formation of supramolecular polymers: self-assembly and cooperative interaction with nucleic acids
    Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57
    DOI : 10.1002/anie.201802550.
Conférences
  • Achievements and Challenges of Modern Chemistry Conference School, St Petersburg (Russia), 10-13 november 2014. – Conférence pléNière
  • Gordon Research Conference Carbohydrates, Mount Snow, West Dover, VT (USA), June 14-19, 2015. – Conférence invitée
  • Supramolecular Chemistry Lectures, Universität des Saarlandes/Technische Universität Kaiserslautern, Saarland (Germany), 30 septembre 2015. – Conférence invitée 
  • Annual meeting of the Working Committee for Carbohydrates, Nucleic Acids and Antibiotics of the Hungarian Academy of Sciences, Mátraháza, Hungaria, May 25–27 2016 - Conférence plénière
  • Markovnikov’s Readings WSOC-2017, Krasnovidovo (Russia), 13-18 January 2017 – Conférence plénière
  • 18èmes Journées des Cyclodextrines, Lens, 28-29 novembre 2017– Conférence plénière  •    CARBO-XXXII "Emerging Chemistry and Biology of Carbohydrates" (ECBC-2017), Kharagpur, West Bengal (India) December 18-20 2017. Conférence plénière 
  • Kyoto University, Japan, April 24th 2018, IOCF Yoshida lecture – Remise de prix
  • 19th International Cyclodextrin Symposium (ICS 2018), Tokyo (Japan), April 27-30 2018 - Conférence invitée
  • World Polymer Congress, Macro 2018 Cairns, 1-5 juillet 2018 - Communication orale