La chimie click révolutionne la biologie

Toutefois, toutes les molécules ne peuvent pas être clippées à n’importe quelle autre. La réaction met en jeu un alcyne et un groupement à base d’azote. Depuis une dizaine d’années, la chimie click fait l’objet de nombreuses recherches. Si certaines visent principalement à maîtriser la réaction, beaucoup portent sur des nanoparticules d’or qui sont très utilisées dans le secteur médical. Le couplage entre des azotures et des alcynes fait partie des réactions chimiques dites bio-orthogonales, des réactions biocompatibles et d’une grande sélectivité. Voici 7 exemples d’applications de la chimie click.

Le CEA prépare des motifs chimiques

Les chercheurs du CEA-Ibitec-S ont développé une nouvelle application de la chimie click. Pour assembler deux éléments, les chimistes dotent l’un d’entre eux d’un groupement hétérocyclique doublement chargé, aussi appelé sydnone, et le second d’un groupement alcyne. En présence d’un catalyseur, souvent du cuivre, ces deux motifs permettent de clipper les éléments l’un à l’autre. Les scientifiques ont découvert cette réaction suite à une analyse à base de criblage à haut débit de milliers de combinaisons possibles. Cette réaction peut se produire dans du sang humain par exemple, et donc s’appliquer à la chimie médicinale aussi bien qu’aux biotechnologies.

Des nanoparticules d’or liquides-cristallines

Dans sa thèse soutenue en 2012, Sylvain Mischler de l’université de Neuchâtel explique comment la chimie click peut servir à synthétiser des nanoparticules d’or. Pour y parvenir des dendrons liquides-cristallins sont greffées aux nanoparticules d’or par cycloaddition 1,3-dipolaire. La réaction est catalysée par du cuivre. Cette approche permet de greffer aux particules d’or des dendrons acétyléniques de première et deuxième génération, mais aussi des structures dendritiques contenant des fullerènes comme le méthanofullérodendron.

Assemblage et désassemblage de systèmes prodrogue

En 2011, l’ANR accepte de financer la mise au point d’un nouveau système de systèmes nanoparticulaires poreux capable de libérer de façon contrôlée un principe actif. Ce dernier est encapsulé et relâché par ouverture de nanovalves quand il est éclairé. Pour y arriver, les chercheurs misent sur la chimie click pour lier la drogue à une molécule porteuse puis la libérer rapidement sous l’effet de la lumière UV. D’où le nom de click-unclick.

Assemblage de nanoparticules magnétiques sur des surfaces fonctionnalisées

Autre thèse, autre financement ANR. Delphine Toulemon de l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg a réussi à clipper des nanoparticules magnétiques sur des surfaces fonctionnalisées par des molécules organiques. L’utilisation de radiations microondes permet d’accélérer la réaction tandis que le contrôle de la réaction click par électrochimie optimise la préparation de films multicouches de nanoparticules.

Fixer des nanoparticules d’or sur un substrat

Des scientifiques polonais ont utilisé la chimie click pour fixer des nanopartiucles d’or sur un substrat de carbone vitreux. Ce faisant, les nanoparticules se retrouvent liées au substrat via des liaisons covalentes, plus robustes que les liaisons faibles existantes lorsque les nanoparticules sont simplement déposées. Les chercheurs de l’Institut de chimie physique de l’académie polonaise des sciences (Varsovie) ont réussit en ajoutant des acyles aux nanoparticules d’or et des azotures au substrat. La réaction utilise une catalyse électrochimique, ce qui optimise le temps de réaction par rapport à une catalyse chimique. Cette méthode pourrait servir à fabriquer des détecteurs de conservateurs par exemple. Les scientifiques polonais assurent pouvoir travailler avec d’autres types de substrats.

Synthèse d’agents bimodaux

Au Laboratoire de synthèse et physicochimie de molécules d’intérêts biologique à Toulouse, les scientifiques ont élaboré des complexes hétérobimétalliques pouvant servir pour l’imagerie bimodale. Grâce à la chimie click, ils ont notamment greffé une pince iminodiacétate tridente sur un complexe Re(I)-pyridine-triazote pyta bidente utilisable comme sonde bimodale fluorescente.

Et si on se passait du cuivre ?

Alors que la chimie click a tout pour séduire le monde du vivant, elle présente un point faible : sa cinétique est extrêmement faible, d’où le recours fréquent à un catalyseur, le cuivre. Sauf qu’un excès de cuivre peut présenter une certaine toxicité cellulaire. Pour s’en affranchir, les scientifiques du Laboratoire de marquage au carbone 14 du CEA ont eu l’idée d’intégrer le cuivre directement à l’un des deux éléments à clipper. Les chercheurs ont développé un réactif comprenant à la fois la fonction azoture et un complexant de cuivre. Plus besoin de rajouter le catalyseur tout en conservant une bonne cinétique en réalisant les réactions en quelques secondes.

Par Audrey Loubens