Molécules thérapeutiques: l'électrochimie pulsée pour une synthèse sélective
Publié par Isabelle le 29/01/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
Des chercheurs de l'Institut des Sciences Moléculaires (CNRS/Université Bordeaux/Bordeaux INP) et leurs collègues thaïlandais ont conçu une méthode plus efficace que les précédentes pour produire de façon sélective des molécules thérapeutiques chirales, afin de limiter les effets potentiellement indésirables de certains médicaments. Ces travaux reposent sur l'utilisation de l'électrochimie pulsée et font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) d'une publication dans la revue Nature Communications.


Illustration de la synthèse enantiosélective basée sur le phénomène d'impression de sites chirale sur une surface métallique.
©Chularat Wattanakit

L'électrochimie pulsée vient optimiser la production de molécules thérapeutiques, en limitant la toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à provoquer des effets néfastes et mauvais pour la santé...) potentielle de certains médicaments. Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) des Sciences Moléculaires (CNRS/Université Bordeaux/Bordeaux INP) et une équipe du Vidyasirimedhi Institute of Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens...) and Technology (VISTEC) à Rayong en Thaïlande proposent en effet une nouvelle approche très efficace pour mieux sélectionner les formes moléculaires à effet thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.).

Les molécules chirales se présentent sous deux formes appelées "énantiomères": ces deux entités moléculaires sont des images l'une de l'autre dans un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est...) mais ne sont pas superposables. Jusqu'à il y a dix ans, les mélanges comportant deux énantiomères en proportions égales, plus faciles à produire, dominaient le marché pharmaceutique. Mais les propriétés pharmaceutiques de deux énantiomères peuvent être très différentes, l'un étant bénéfique, l'autre au mieux sans effet et au pire toxique. Par conséquent, les scientifiques ont développé des stratégies pour synthétiser de nouveaux médicaments de façon énantiosélective, pour s'affranchir de l'énantiomère ayant des effets potentiellement indésirables.

Pour ne retenir qu'un énantiomère sur deux, la nouvelle approche des chercheurs utilise un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons...) comme matrice de conservation de l'information chirale. La molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) chirale est utilisée comme moule ("template") et on fait croître le métal autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les...). Après extraction de la molécule cible de la matrice, on obtient un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) possédant des cavités moléculaires avec une structure représentant le négatif de la molécule initiale. Par conséquent, ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) peuvent servir en tant qu'électrode pour diriger une synthèse électrochimique vers la formation préférentielle de l'énantiomère dont la structure a été imprimée. Cependant, l'électrode possède aussi, en plus des sites imprimés, des sites non-imprimés sur lesquels la réaction va se dérouler de façon non-sélective: des énantiomères toxiques peuvent encore être produits.

Le groupe Nanosystèmes Analytiques de l'Institut des Sciences Moléculaires de Bordeaux et leurs collègues thaïlandais proposent une approche originale pour éviter ces énantiomères indésirables. Le succès du concept repose sur l'utilisation de l'électrochimie pulsée. Au lieu d'imposer un potentiel continu à l'électrode, celle-ci est mise sous tension (La tension est une force d'extension.) uniquement pendant des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) très courts de quelques secondes, suivi d'un temps de relaxation. Ceci permet de discriminer les sites imprimés et non-imprimés, et par conséquent de cibler préférentiellement les sites imprimés pour la formation privilégiée d'un des deux énantiomères. Une optimisation des paramètres expérimentaux a ainsi mené à des excès énantiomériques de plus de 90 %. La synthèse par électrochimie pulsée permet donc un accès plus spécifique aux molécules chirales thérapeutiques.

Références publication:
Chularat Wattanakit, Thittaya Yutthalekha, Sunpet Asssavapanumat, Veronique Lapeyre, Alexander Kuhn
Pulsed electroconversion for highly selective enantiomer synthesis.
Nature Communications – Décembre 2017
DOI:10.1038/s41467-017-02190-z

Contacts chercheurs:
Alexander Kuhn, ISM UMR 5255, Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I,...)
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