(H/F) Doctorat en synthèse organique et photophysique dans le cadre du projet ANR WEAPONS

Sujet de thèse :
Dans le cadre du projet ANR collaboratif WEAPONS ("Wittig Reactions for Aptamer-based Molecular Sensing") entre notre équipe et l'équipe ChemBioNAC (IBMM, UMR CNRS 5247, Montpellier), nous proposons un sujet de thèse dont la finalité est le développement d'une nouvelle approche moléculaire pour des applications en biodétection fluorogénique. Cette thèse sera encadrée et dirigée par le Prof. Anthony ROMIEU.

Projet ANR WEAPONS et sujet de recherche : dans le domaine de la détection moléculaire, les sondes fluorescentes dont l'activation repose sur des processus non-réversibles de chimie covalente sont très prisées. En particulier, celles fondés sur le principe de l'assemblage covalent permettent de maximiser l'intensité de la réponse fluorogénique "OFF-ON" et ainsi d'abaisser drastiquement la limite de détection de l'analyte ciblé[1]. Cette approche de rupture est basée sur l'utilisation de précurseurs moléculaires "cagés", qui sont convertis in situ en coeurs fluorescents via des réactions domino, efficaces dans les milieux aqueux et déclenchées par l'analyte. Elle a déjà été mise en oeuvre pour la détection in vitro de diverses substances, mais uniquement avec des fluorophores émettant en deçà de 550 nm[1b, 2]. Afin de faciliter des analyses dans des milieux biologiques complexes, il y a un besoin d'étendre ce concept à des fluorophores émettant au-delà de la région vert-jaune du spectre visible. Ainsi, les chimistes (bio)organiciens ont un rôle à jouer en développant de nouvelles réactions fonctionnant dans ces matrices aqueuses. Le but du projet WEAPONS est d'appliquer le concept de l'assemblage covalent à la formation in situ de colorants de la famille des cyanines[3]. L'originalité de l'approche proposée est la mise au point d'une réaction de Wittig biocompatible entre deux précurseurs de type "demi-cyanine", fonctionnalisés respectivement par un ylure de phosphore stabilisé et un aldéhyde masqué par un motif enzymo-labile. Il sera ainsi possible de déclencher cette réaction par ajout de l'enzyme ad hoc et de réaliser la synthèse in situ de la chaîne polyméthine du colorant ; ceci constituera le principal objectif de la thèse. En parallèle, notre partenaire de l'IBMM, spécialiste de la chimie des acides nucléiques, incorporera ces deux entités aux extrémités de séquences oligonucléotidiques (fragments d'ADN synthétiques) afin de réaliser l'assemblage covalent d'une cyanine sur matrice d'acide nucléique via une stratégie de type "DNA templated synthesis" (DTS)[4]. Une fois ces validations effectuées, nous envisageons d'étendre cette approche à des aptamères dirigés contre des analytes d'intérêt, en particulier des drogues illicites, afin de démontrer le potentiel applicatif de cette nouvelle méthode de détection.

Références :
[1] Pour deux revues sur le sujet des sondes fluorescentes de type "covalent-assembly", voir : (a) X. Luo, L. Gu, X. Qian, Y. Yang, Chem. Commun. 2020,
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