Laboratoire de Chimie Organique et Macromoléculaire - LCOM UMR CNRS 8009

Composition du laboratoire :
Directeur du LCOM : Christian ROLANDO, DR CNRS

• 29 Enseignants chercheurs
• 3 Chercheurs CNRS
• 1 ITA CNRS
• 5 ITA Enseignement supérieur
• 12 Doctorants

Coordonnées

Thèmes de recherche

• Matériaux et polymères à propriétés complexantes
• Oxydation et formulation
• RMN et photochimie
• Molécules polyhydroxylées à activité antivirale
• Synthèse organique, réactivité, fonctionnalisation
• Spectroscopie et chimie théorique
• Physicochimie pour l’analyse et la biologie

Publications scientifiques (base 1996)

• 5 Thèses
• 55 Publications
• 40 Communications

Principales techniques utilisées :

• Spectromètres UV-Visible
• Spectromètres IR et IRTF couplés ATR
• Spectrofluorimètre
• Phosphorimètre
• Photoréacteurs
• HPLC analytique et préparative, exclusion stérique (GPC)
• Potentiostat - Galvanostat
• Accélérateur d’électrons (175 kV)
• Sources de rayonnement UV
• Rhéomètre à contrainte imposée
• Tensiomètre - Machine de traction
• Détecteur de luminescence d’oxygène singulet
• Microscope à polarisation
• Granulomètre à dispersion
• Goniomètre pour angle de contact
• Mesure d’aire spécifique
• Foulard pour textiles
• Spectromètre de Résonance Paramagnétique Électronique (RPE pulsée)
• Spectromètres de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN)

Domaines d’applications :

• Matériaux Polymères
• Industrie Pharmaceutique
• Détergents
• Produits cosmétiques
• Peintures et vernis

Matériaux et polymères à propriétés complexantes

Pr. Michel MORCELLET

• Polymères dérivés de la cyclodextrine
• Polymères amphiphiles, polymères associatifs
• Polymères enrobés sur silice
• Traitement de surface de textiles par voie physique ou chimique
• Résines macroporeuses
• Polymères complexants des métaux lourds

Oxydation et formulation

Pr. Jean-Marie AUBRY

Oxydation

L’oxygène excité à l’état singulet, 1O2 (1∆g) présente une réactivité chimique opposée à celle de l’oxygène fondamental. Elle est mise à profit par les chimistes organiciens pour oxyder spécifiquement certaines molécules et par les biologistes dans la photo décontamination des produits sanguins et le traitement photothérapique des cancers.
La méthode classique d’obtention de 1O2 fait intervenir une irradiation par la lumière visible en présence d’un colorant et d’oxygène. Ce procédé est coûteux et nécessite un appareillage particulier. Nous avons développé deux nouveaux procédés de préparation de 1O2 en absence de lumière.
Le premier consiste en une incubation à 37°C pendant 2h30 d’un endoperoxyde hydrosoluble capable de libérer des quantités connues de 1O2 parfaitement pur. Il est utilisé pour évaluer l’activité virucide, bactéricide et sporicide de 1O2.
Le second fait intervenir la décomposition de l’eau oxygénée catalysée par MoO42- ou Ca(OH)2 ; il est particulièrement bien adapté aux applications en synthèse organique ou dans les autres domaines pour lesquels l’innocuité des effluents est primordiale.

Formulation

Des stratégies d’étude ont été développées au laboratoire pour aborder les systèmes complexes rencontrés en Chimie de Formulation. Elles ont été mises en oeuvre pour optimiser des microémulsions utilisées comme milieux réactionnels et pour trouver des solutions alternatives au dichlorométhane dans les décapants pour peintures.

Mots clés : oxygène, singulet, oxydation, photothérapie, eau oxygénée, activité virucide, formulation, microémulsion, plan d’expériences, solvants, décapants

RMN et photochimie

Pr. Gaston VERMEERSCH

Photochimie

Les mécanismes moléculaires impliqués dans le phénomène de photosensibilisation sont généralement regroupés en deux catégories : les réactions faisant intervenir des radicaux libres et celles impliquant l’oxygène singulet.
La technique de photo-CIDNP (Polarisation Nucléaire Dynamique Induite photochimiquement) est parfaitement adaptée à l’étude des processus primaires intervenant au cours de la première catégorie de ces réactions (transfert d’électron, arrachement d’hydrogène).
Nous l’appliquons à l’étude du comportement photochimique de substances médicamenteuses possédant des propriétés photosensibilisantes. Nous nous intéressons également aux interactions entre ces molécules et des substrats biologiques qui constituent leurs cibles d’attaque privilégiées dans l’organisme : les acides aminés (protéines) et/ou les bases des acides nucléiques (ARN, ADN).
Nous sommes actuellement en train de transférer cette technique sur le nouveau spectromètre RMN 300 MHz du Service Commun de Physico-Chimie de l’Université pour développer la photo-CIDNP résolue dans le temps.

RMN

L’arrivée du nouveau spectromètre RMN 300 MHz au Service Commun de Physico-Chimie de l’Université nous permet, grâce aux nouvelles performances offertes, de développer des collaborations avec différentes équipes de l’Université, parmi lesquelles :

Département de Biochimie de l’Hôpital Calmette (Pr. Lhermitte)
Etude du métabolisme de produits endogènes ou exogènes dans les liquides biologiques par RMN

Département d’Etudes des Lipides et Lipoprotéines (Pr. D. Duriez)
Etude de l’oxydation des lipoprotéines par RMN.

Laboratoire de Pharmacognosie (Dr. F. Trotin)
Etude des structures de produits biosynthétiques

Mots Clés : Photochimie, Photo-CIDNP, Photosensibilisation, Mécanisme radicalaire, RMN 1D (1H, 13C, 31P, etc.), RMN 2D, Fluides biologiques.

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Molécules polyhydroxylées à activité antivirale

Pr. Philippe COTELLE & Pr. Jean-Luc BERNIER

Notre équipe s’intéresse à la synthèse de molécules polyhydroxylées d’origine naturelle et synthétiques et à l’étude de leurs propriétés biologiques (antivirales, antitumorales, maladies neurodégénératives) liées à leurs propriétés antioxydantes.

Les molécules naturelles que nous synthétisons sont essentiellement issues de labiacées (sauge, romarin, menthe, thym, basilic,…) boroginacées (lithospermum) et renonculacées (cimicifuga) et sont des dérivés de l’acide caféique. Les molécules cibles sont choisies en fonction de leurs propriétés biologiques reconnues ou des propriétés avérées des plantes dont elles sont issues.

Les molécules synthétiques sont des 2-hydroxyisoquinoléine-1,3-diones dont les structures sont définies à partir d’une conception rationnelle (drug-design) à partir de techniques de docking (en collaboration avec le Dr Maria-Letizia Barreca, University de Messine, Italie)

Les propriétés des molécules synthétisées sont essentiellement antivirales :

• sur intégrase du VIH-1 (en collaboration avec le Dr Jean-François Mouscadet, UMR CNRS 8113, Cachan)
• sur ribonucléase H du VIH-1 (en collaboration avec le Dr Marie-Line Andréola, UMR 5097 CNRS, Université de Bordeaux 2)
• sur cellules MT-4 (en collaboration avec le Dr Myriam Witvrouw, Rega Institute, KU Leuven, Belgique)

Nous envisageons de développer des inhibiteurs de la Polymérase NS5B du VHC et de l’endonucléase du virus de la grippe.

Les propriétés antioxydantes sont réalisées au sein dans notre équipe (Fabrice Bailly) (radical hydroxyle, anion superoxide, peroxynitrite) et en collaboration intra-UMR (RPE (Hervé Vezin)). Les études d’interactions Métal-Ligand sont effectuées par RPE sur Mn2+ (Hervé Vezin), spectrométrie UV et RMN 1H et 13C sur Mg2+, calculs théoriques (Eric Buisine) et RMN 25Mg (Nathalie Azaroual).

Mots clés : Synthèse de molécules polyhydroxylées naturelles et synthétiques - Synthèse d’hétérocycles - Activités antivirale, antitumorale, et/ou antioxydante - Interactions métal-ligand, ADN-ligand et inhibitions enzymatiques

Synthèse organique, réactivité, fonctionnalisation

Pr. Axel COUTURE & Pr. Pierre GRANDCLAUDON

L’axe majeur de l’Equipe porte sur l’implication d’entités carbanioniques stabilisées dans divers processus d’élaboration de charpentes azotées à cinq et six chaînons qui constituent l’épine dorsale de nombreux composés à activité biologique et pharmacologique.

Plusieurs techniques de stabilisation des espèces carbanioniques ont été développées en fonction de l’environnement de la molécule « parente » : elles passent par la connexion préalable de groupes disilylés dans le cas de systèmes hydrocarbonnés ou phosphorylés pour des modèles nécessitant la création en première étape d’un α -aminocarbanion.

Les principes d’annélation reposent sur la fixation de ces espèces carbanioniques sur des centres « sensibles » tels qu’une fonction carbonyle vicinale, une unité de type arynique ou un centre carboné électrophile.

La composition des modèles primaires, en général des systèmes aromatiques intégrant à la fois une unité lactamique à cinq ou six chaînons et une fonction de type énamide endo ou exocyclique, leur confère une potentialité synthétique remarquable. La réduction sélective de divers groupements fonctionnels (carbonés, hétérocarbonés), leur fermeture par différentes techniques (électrocyclisation photoinduite, cycloaddition carbocationique) permet en effet l’accès à un éventail de composés entrant dans la famille des Aristolactames, Aporphines, et autres alcaloïdes de structure extrêmement diversifiée (Antofine, Cryptopleurine, Ruspolinone...).

Mots Clés, Modèles Clés : Carbanion, α-aminocarbanion ; groupes stabilisants siliciés, phosphorylés ; annélation par voie carbanionique, carbocationique, photochimique, radicalaire ; alcaloïdes.

Spectroscopie et chimie théorique

Dr. Hervé VEZIN

L’Équipe Spectroscopie et chimie théorique est une structure en émergence au sein de l’UMR 8009. Cette équipe a pour vocation de permettre une meilleure interconnexion et un renforcement des collaborations au sein de l’UMR 8009 et également au plan des collaborations nationales et internationales.

Le rôle de l’équipe au sein du Laboratoire de Chimie Organique et Macromoléculaire consiste à étudier les intermédiaires paramagnétiques dans les molécules prooxydantes et plus spécifiquement la structure et les propriétés physico-chimiques de métallosalènes à activité nucléasique par des techniques spectroscopiques telle que la RPE mais aussi les techniques de XANES et d’EXAFS.
Depuis peu, l’activité se déplace vers l’étude de systèmes catalytiques contenant des sous-systèmes à séparation de charges et aussi des métaux de transition.

Physicochimie pour l’Analyse et la Biologie

Dr. Christian ROLANDO, DR CNRS

Analyse protéomique : applications et développements
Le protéome désigne l’ensemble des protéines exprimées par le génome d’une cellule, d’un tissu ou d’un organisme, à un moment donné et dans des conditions données. La protéomique est l’étude des protéines exprimées depuis leur isolement jusqu’à la détermination de leur fonction. Plus généralement, elle consiste en l’étude qualitative ou quantitative du protéome. Elle permet de déterminer la nature des protéines exprimées dans une cellule dans des conditions données et sur le niveau d’expression de ces protéines ainsi que sur les modifications éventuelles (modifications post-traductionnelles, mutations d’un acide aminé, clivage) affectant ces protéines. Le travail scientifique de l’Équipe est ainsi structuré :

• Méthodologie en protéomique
• Études analytiques en protéomique
1. Cartographie protéique des macrophages
2. Cartographie des cellules HCT 116, cellules cancéreuses humaines du colon (protéomique à haut débit)
3. Identification des partenaires protéiques des récepteurs de l’acide rétinoïque (protéomique à faible niveau)
4. Complexes multiprotéiques de faible abondance
5. Identification de marqueurs protéiques dans le plasma humain
6. Étude de l’effet d’agonistes des récepteurs PPAR sur le protéome des macrophages
7. Étude de la glycation de l’apolipoprotéine par MALDI-TOF, NonoLC-Qq-TOF et FTMSMS
• Développement de nouvelles stratégies d’étude des protéines de faible abondance
1. Coloration au Ruthénium pour gels 1D et 2D
2. À la recherche des protéines membranaires
3. À la recherche des protéines glycosylées

Microfluidique pour l’analyse et la réactivité chimique

L’essor du domaine de la protéomique se traduit par un besoin de nouveaux analytiques présentant des performances accrues. Les dispositifs microfluidiques fabriqués à partir des technologies de la microélectronique et présentant des dimensions caractéristiques de l’ordre de 10-100 µm permettent d’apporter des réponses à ces demandes. Le travail de l’équipe a consisté à développer de nouveaux outils microfluidiques dédiés à une analyse par spectrométrie de masse (MS) soit par MALDI-MS (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation), soit par ESI-MS (Electro-Spray Ionisation).

Rôle physiologique et mécanismes d’action des polyphénols nutritionnels et pariétaux
Certains polyphnéols, les flavan 3-ols présentent des effets bénéfiques sur la santé humaine. Ces composés sont connus pour leurs effets protecteurs face à des pathologies impliquant un stress oxydatif telles que les maladies cardio-vasculaires, les cancers et certaines maladies neuro-dégénératives. Le travail de l’équipe porte à la fois sur le développement de nouvelles voies de synthèse de polyphénols substitués et sur l’étude physicochimique des polyphénols nutritionnels.

Analyse de systèmes complexes
Les méthodes d’analyse mises au point dans l’analyse des protéines sont utilisées dans des domaines particuliers tels que l’archéologie ou l’analyse des radicaux libres présents dans les fumées de cigarette.

Mots-clés : Spectométrie de Masse, Protéomique, Microfluidique, Polyphénols

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