En quelques mots

Depuis 2017, l'équipe se focalise principalement sur un thème fédérateur pour lequel une haute valeur ajoutée est espérée (en rouge sur le schéma). Cependant, des projets connexes concernant les sondes fluorescentes et/ou bimodales, les radiopharmaceutiques vectorisés, les inhibiteurs d’enzymes, plateformes phénoliques multifonctionnelles…) sont développés en collaboration avec des partenaires locaux, nationaux ou internationaux.

SChéma 1 gene
SChéma 1 gene

Complexes de rhénium(I) : Vers des systèmes luminescents et photo-actifs originaux

Jusqu’à présent, l'équipe a étudié les complexes de tricarbonyl-rhénium pour des applications dans le domaine des radiopharmaceutiques comme modèles non radioactifs des radiocomplexes analogues de technétium-99m (sondes diagnostique) ou comme sondes nucléaires à visée thérapeutique (avec l’isotope radioactif rhénium-188). Cependant, l’intérêt de ces complexes va bien au-delà. Stables, souvent biocompatibles et facilement incorporés par les cellules vivantes, ils sont intrinsèquement phosphorescents et leurs propriétés spectroscopiques sont largement modulables selon leur structure chimique. Ils constituent donc des sondes luminescentes potentiellement utilisables pour l’imagerie optique. De plus, sous excitation lumineuse, certains d’entre eux délivrent de manière contrôlée des molécules de monoxyde de carbone (complexes PhotoCORMs pour Photochemical CO-Releasing Molecules), le CO étant un gaz très actif dans le traitement des maladies cardiovasculaires et contre le rejet les greffes.

Notre équipe cherche à élucider les paramètres structuraux qui gouvernent les propriétés spectroscopiques et photochimiques de complexes basés sur le modèle ci-dessous, au travers d’une étude expérimentale et théorique approfondie. L’objectif à court terme est de disposer rapidement de sondes diagnostiques ou thérapeutiques originales et efficaces.

Schema 2 Re
Schema 2 Re
Famille de complexes tricarbonyl-rhénium(I) phosphorescents et/ou photoactifs

Résultats significatifs 

  • Systèmes benzoxazole-pyta(Re(CO)3X)

Récemment, nous avons identifié différents complexes de rhénium(I) de type benzoxazole-[pyta(Re(CO)3X)] (pyta = pince complexante pyridine-triazole), dont certains sont hautement intéressants d’un point de vue spectroscopique puisqu’ils présentent (i) une très forte émission jaune à l’état solide avec un rendement de photoluminescence de 55% (plus haut rendement observé à ce jour pour des complexes de rhénium(I)), (ii) une intensité d’émission qui augmente sous l’effet de l’agrégation et à l’état solide (SLE effect ou Solid-state Luminescence Enhancement).

SChéma 3
SChéma 3

Nous avons ainsi démontré que:

- l’isomérie de la pince chélatante pyridinetriazole (pyta) influe sur les propriétés photophysiques des composés. Ainsi, les complexes de rhénium(I) issus d’une pince pyridine-1,2,4-triazole présente un effet SLE et une forte phosphorescence à l’état solide contrairement à leurs homologues issus d’une pince pyridine-1,2,3-triazole,

- l’encombrement stérique et/ou l’isomérie de la partie benzoxaxole permet d’optimiser les propriétés de phosphorescence à l’état solide des composés,

- certains complexes présentent des propriétés de luminescence mécanosensibles mises en évidence pour la première fois pour des complexes de rhénium(I)).
- En modifiant le ligand ancillaire (remplacement de l’halogénure par une phosphine), les complexes deviennent photoréactifs (PhotoCORMs). Cette photoréactivité s’accompagne d’un changement des propriétés de phosphorescence qui présente unintérêt pour la théranostique.

Actuellement,  ces complexes [benzoxazole-pyta(Re(CO)3(PPh3))] sont incorporés dans du talc synthétique pour le développement de gels minéraux photoactifs à visée antimicrobienne (collaboration avec C. Leroux, GT, Toulouse)

SChéma 4 thématic
SChéma 4 thématic

 

  • Systèmes [phényl-pyta(Re(CO)3X)]

De nouveaux systèmes présentant des propriétés photo-physiques similaires et plus facilement synthétisables sont actuellement à l'étude pour accéder à de nouveaux matériaux luminescents et à des bioconjugués pour des applications de bio-imagerie basées sur le SLE. (Dans l’onglet publications,  voir Dalton 2018 (J. Wang et al.); Dalton 2019 (J. Wang et al.), Chem. Eur. J. 2021 (J.P. Calupitan et al.), Dalton 2021 (A.D. Hernandez Mejias et al.), Dalton 2021 (A. Poirot et al.)).

Recherches connexes

  • Complexes de rhénium(I) inhibiteurs des Anhydrases Carboniques IX et XI

Une étude pluridisciplinaire combinant une approche théorique (DFT et docking) et expérimentale a donné accès à des complexes tricarbonyl-rhénium(I) porteurs d’un bras sulfonamide ou coumarine possédant une activité inhibitrice nanomolaire contre les Anhydrases Carboniques IX (hCA IX) et XII (hCA XII).  Une très forte sélectivité contre hCA IX et hCA XII par rapport aux isoformes hors cibles hCA I et hCA II a été mise en exergue. (Dans l'onglet publication, voir : J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2019 (Y. Aimene et al.); Crystals 2021 (Y. Aimene et al.).


 

  • Sondes diagnostiques nucléaires vectorisées ou nanoparticulaire
Dans ce cadre, l'équipe participe :
- Au développement d’une nano-sonde bimodale pour l’imagerie médicale, associant la précision spatiale de l’IRM à la grande sensibilité de l’imagerie nucléaire en collaboration avec le LCC et ToNIC de Toulouse.  Notre expertise en synthèse de ligands bifonctionnels chélatants vis-à-vis du technétium-99m, d’éléments PET type cuivre-64 et gallium-68 ou de gadolinium est mise à profit.
- A la vectorisation ciblée de radioéléments via les peptides GBVA10-9 ou CPB pour le diagnostic et/ou la thérapie du carcinome hépatocellulaire en collaboration avec l’ENSC de Rennes (projet FRM) où notre expertise en synthèse de ligands bifonctionnels chélatants vis-à-vis du technétium-99m (voire rhénium-188) est sollicitée. (Dans l'onglet  publications, voir New J. Chem. 2020 (P. Mathieu et al.)).

Nos collaborations

  • Dr R. Métivier, Dr C. Allain, ENS Paris Saclay (Photophysique)
  • Dr A. Erriguible, Université de Bordeaux (Nanoparticules)
  • Dr M. Wolff, Université de Vienne (Calculs, modélisation et cristallographie)
  • Dr B. Delavaux-Nicot, LCC Toulouse (Electrochimie)
  • Dr F. Alary, LCPQ Toulouse (Calculs, modélisation)
 
  • Dr C. Le Roux, GET Toulouse (Hybrides de talc synthétique)

  • Dr S. Cammas-Marion, ENSCR (Polymères, nanoparticules)
  • Dr. N. Lepareur, Centre anticancéreux Eugène Marquis, Rennes (Radiomarquage Tc-99m, Re-188)

  • Dr. C. Amiens, LCC Toulouse (Nanoparticules)
  • Drs. F. Desmoulin, I. Quelven-Bertin, Pr. P. Payoux, ToNIC Toulouse (Radiomarquage, IRM, test in vivo)

  • Dr. A. Seridi, Université de Guelma, Algérie (Calculs, docking)
  • Pr. J.-Y. Winum, Institut des Biomolécules Max Mousseron (Enzymologie)