L'epicocconone est un produit naturel tricyclique, de la famille des azaphilones, isolé en 2003 d'un champignon Epicoccum nigrum. Ce composé se lie de façon covalente aux amines, conduisant à la formation d'une énamine fluorescente. Cette réaction, réversible en fonction du pH, fait de ce composé un excellent marqueur de protéines pour la détection sur gels d'électrophorèse compatible avec une analyse de spectrométrie de masse. La synthèse de ce produit naturel a été débutée au sein de notre laboratoire en s'appuyant sur les travaux réalisés précédemment et mettant en jeu une étape clé de désaromatisation oxydante à l'aide d'iode hypervalent. Une étude méthodologique de réaction clé a permis de comparer l'efficacité et la diastéréosélectivité de l'oxydation effectuée par l'iode (III) ou l'iode (V). / Epicocconone is a tricyclic natural product of the azaphilone family, isolated from the fungus Epicoccum nigrum. This compound covalently binds to primary amines, leading to a protein conjugate which is highly fluorescent. This reaction, reversible according to the pH, make this compound an excellent protein stain compatible with mass spectrometry analysis. The synthesis of this natural product has been started in our laboratory based on the previous work in involves a key oxidative dearomatization using hypervalent iodine. Methodological studies of this key reaction allowed us to compare the efficiency and diastereoselectivity of iodine (III) and iodine (V) mediated oxidations.

La compréhension des mécanismes biologiques et l’implication des protéines dans ces mécanismes ont toujours été un enjeu important pour les biologistes. Les zones à risques de l’ADN impliquées dans les cancers, comme les G-quadruplex, les zones riches en Adénine-Thymine et leurs environnements proches sont particulièrement étudiés depuis de nombreuses années. L’essor des techniques d’analyses par fluorescence a permis aux scientifiques de mettre au point des sondes marquant ces domaines avec toujours plus de précision et de sensibilité. Cependant, de nombreuses interrogations existent sur la nature des interactions entre ces zones de l’ADN et les protéines. Afin de répondre à cette problématique, la synthèse d’une sonde pro-fluorescente alliant un ligand de l’ADN (conçu d’après les travaux des équipes de l’Institut Curie, UMR 176) à un piège à protéines (basé sur le squelette de l’epicocconone) a été réalisée et son efficacité biologique a été évaluée. Ces deux parties ont été assemblées en utilisant une réaction de cycloaddition 1,3 dipolaire spontanée entre un azoture et un alcyne contraint (SPAAC). De plus, au cours de ces travaux, une nouvelle bibliothèque de ligands de l’ADN a été synthétisée en utilisant une méthodologie innovante basée sur une réaction de C-H activation « on water ». / Understanding biological process and proteins involved in has challenged biologists’ mind for a while. Specific DNA sequences, such as G-quadruplex and Adenine-Thymine rich sequences, have been studied for many years, especially for their involvement in genetic diseases like cancer. Scientists have also been interested in fluorescence monitoring and imaging of these specific sequences for a long time. Indeed, the huge sensitivity of these fluorescent technics and the wide scope of synthetic dyes available allowed several improvements on targeting DNA sequences responsible for genetic disorders. Nonetheless, relation between proteins and these areas remains mostly unknown. In order to answer this question, a pro-fluorescent dye built of two main parts, which are a DNA ligand (designed by Curie Institute teams, UMR 176) and a protein trap (based on epicocconone core). These parts were synthesized, coupled thanks to a Spontaneous Azoture Alkyne Cycloaddition (SPAAC) and the biological properties of the probe were evaluated. Furthermore, new ligands were synthesized using a new and innovating method of “on water” C-H activation reaction.

L’epicocconone est un produit naturel tricyclique de la famille des azaphilones isolé en 2003 d’un champignon Epicoccum nigrum. Ce composé se lie de façon covalente aux amines, conduisant à la formation d’une énamine fluorescente. Cette réaction, réversible en fonction du pH, fait de ce composé un excellent marqueur de protéines pour la détection sur gels d’électrophorèse compatible avec une analyse par spectrométrie de masse. La synthèse d’analogues de l’épicocconone a été engagée au sein de notre laboratoire, en basant sur une étape clé d’oxydation désaromatisante. Une étude approfondie de cette réaction a permis de mettre en évidence une haute diastéréosélectivité en fonction des conditions opératoires.Après introduction d’un cycle acylfuranonique diversement fonctionnalisé, une série d’analogues de l’épicocconone a été obtenue permettant d’établir la relation structure fluorescence et évaluer l’utilisation de ces biomarqueurs en protéomique. / Epicocconone is a tricyclic natural product of azaphilone family, isolated from the fungus Epicoccum nigrum. This compound covalently binds to primary amines, leading to a protein linked conjugate which is strongly fluorescent. This reaction, reversible according to the pH, makes of this compound an excellent proteins dye compatible with an analysis by mass spectrometry. Synthesis of epicocconone’s analogues has been undertaken in our laboratory.This synthesis is based on a key oxidative dearomatization. A study of this reaction allowed us to shed light on a high diastereoselectivity according to reaction conditions. After introduction of functionalized acylfuranone ring, a library of epicocconone’s analogues was obtained allowing us to establish the structure-fluorescence relationship and to estimate the use of these biomarkers in proteomics.

L'epicocconone est un produit naturel tricyclique de la famille des azaphilones isolé en 2003 d'un champignon Epicoccum nigrum. Ce composé se lie de façon covalente aux amines, conduisant à la formation d'une énamine fluorescente. Cette réaction, réversible en fonction du pH, fait de ce composé un excellent marqueur de protéines pour la détection sur gels d'électrophorèse compatible avec une analyse par spectrométrie de masse. La synthèse d'analogues de l'épicocconone a été engagée au sein de notre laboratoire, en basant sur une étape clé d'oxydation désaromatisante. Une étude approfondie de cette réaction a permis de mettre en évidence une haute diastéréosélectivité en fonction des conditions opératoires.Après introduction d'un cycle acylfuranonique diversement fonctionnalisé, une série d'analogues de l'épicocconone a été obtenue permettant d'établir la relation structure fluorescence et évaluer l'utilisation de ces biomarqueurs en protéomique.

L'epicocconone est un produit naturel tricyclique, de la famille des azaphilones, isolé en 2003 d'un champignon Epicoccum nigrum. Ce composé se lie de façon covalente aux amines, conduisant à la formation d'une énamine fluorescente. Cette réaction, réversible en fonction du pH, fait de ce composé un excellent marqueur de protéines pour la détection sur gels d'électrophorèse compatible avec une analyse de spectrométrie de masse. La synthèse de ce produit naturel a été débutée au sein de notre laboratoire en s'appuyant sur les travaux réalisés précédemment et mettant en jeu une étape clé de désaromatisation oxydante à l'aide d'iode hypervalent. Une étude méthodologique de réaction clé a permis de comparer l'efficacité et la diastéréosélectivité de l'oxydation effectuée par l'iode (III) ou l'iode (V).

La détection et l’identification des protéines sur gel d’électrophorèse dépend aussi bien du marqueur des protéines utilisés (généralement un marqueur fluorescent) que de ses propriétés physicochimiques propres (rendement quantique, Stokes’ shift et recouvrement des bandes d’absorption et d’émission, photoblanchiment), de sa stabilité (chimique et photochimique), et de son accessibilité. Créer une gamme de nouveaux fluorophores dont les propriétés physicochimiques peuvent être modulées en partant d’une structure bien connue et très avantageux dans l’optique d’anticiper les caractéristiques supposées des composées envisagés. Cependant, même si de nombreux fluorophores sont disponibles commercialement, ils souffrent généralement de différentes contraintes telles que leurs prix prohibitifs, leur manque de sensibilité, leur stockes’ shift trop faible ou bien encore leur stabilité. L’accès à une famille de fluorophores résolvant l’ensemble de ces contraintes pour la détection de protéines sur gel d’électrophorèse représenterait donc un réel défi. L’épicocconone, isolée du champignon Epicoccocum Nigrum, se lie de façon covalente aux amines (et donc également aux protéines) en conduisant à un adduit énaminique qui est très fluorescent. Cet adduit émet dans le rouge (610 nm) lorsqu’irradié dans l’UV (395 nm) ou le visible (520 nm). Ces propriétés ont donc conduit à l’utilisation de ce produit naturel comme marqueur fluorescent de protéines sur gel d’électrophorèse menant à une sensibilité de détection rarement atteinte et à une gamme de linéarité très importante (104). La première synthèse de l’épicocconone a alors été engagée au sein de notre laboratoire. Elle a finalement conduit à une chimiothèque d’analogues encore plus efficace ayant permis d’établir une véritable relation structure-fluorescence. / Detection and identification of proteins either in 2D electrophoresis gels or in biological media depends largely on the quality of protein sensitive dye used (generally a fluorescent dye) as well on the efficiency of their fluorescent properties (quantum yield, Stokes’ shift and overlap of excitation frequency with common laser sources), their stability (chemical and photophysical) and their accessibility. To be able to create a range of new fluorescent dyes whose profiles can be modulated starting from a proven scaffold is advantageous in terms of predicting the properties of the final products. Even if many fluorescent dyes are available on the market, they suffer from a prohibitive price, a lack of sensitivity or a restricted wavelength range (absorption/emission) or limited stability. Access to a family of fluorophores displaying similar physicochemical properties, but shifted excitation and emission wavelengths constitutes an invaluable tool Epicocconone, isolated from the fungus Epicoccum nigrum, covalently binds to primary amines (e.g. lysine of proteins), leading to a protein linked conjugate which is strongly fluorescent, emitting light in the red (610 nm) when submitted to UV-visible light (395 or 520 nm). This is a novel pro-fluorophore that allows protein quantification with unprecedented sensitivity and with an excellent linearity on a broad range of concentrations. A program of synthesis of epicocconone and analogues in order to provide a library of complementary fluorophores has been undertaken. The results concerning either the better efficiency of the analogs and the structure-fluorescence relation are presented in this dissertation.