Projet HELIOPHORE

Hémiindigoïdes comme molécules photocommutables utilisant la lumière visible pour un contrôle photopharmacologique

Coordination

Université Grenoble Alpes

Mots-clés

Photopharmacologie, hémiindigoïdes, maladie d’Alzheimer, acétylcholinestérase, lumière visible, contrôle optique, photoswitch

Résumé

Le projet HELIOPHORE vise à appliquer des composés photoswitchs à la photopharmacologie (1) en déchiffrant les propriétés de photoswitching des systèmes hémiindigoïdes dans l’eau et les milieux physiologiques à l’aide de séries systématiques de molécules étudiées d’un point de vue expérimental et théorique, comblant ainsi une lacune dans les études existantes, (2) en concevant des inhibiteurs hémiindigoïdes de l’acétylcholinestérase, une enzyme impliquée dans la maladie d’Alzheimer (MA), avec une activité dépendante de l’isomère, en s’appuyant sur un prototype préliminaire très encourageant, et (3) en traduisant le potentiel in vitro en résultats in vivo par le biais d’une série progressive de tests impliquant des milieux biologiques complexes, des cellules humaines, des larves de poisson-zèbre et des souris transgéniques modèles de la MA, en mettant constamment l’accent sur les différences d’activité entre les systèmes irradiés et non-irradiés.

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La photopharmacologie propose une approche convaincante pour contrôler précisément l’action de médicaments de manière spatiotemporelle, reposant sur l’utilisation de photoswitchs, des structures moléculaires capables de s’interconvertir entre deux formes isomères par l’exposition à des lumières de longueurs d’onde données. Idéalement, ce système comprend un seul isomère biologiquement actif pouvant être formé à la demande dans une zone et une temporalité spécifiques, de manière réversible. En cela, la photopharmacologie constitue une approche complémentaire à d’autres stratégies photothérapeutiques comme la thérapie photodynamique ou la libération de principes actifs sous l’effet de la lumière. Depuis ses débuts il y a une quinzaine d’années, la photopharmacologie a cependant presque exclusivement impliqué l’utilisation d’azobenzènes comme photoswitchs. Ce squelette moléculaire possède en effet des propriétés particulièrement intéressantes dans ce contexte, comme un important changement de géométrie et de polarité lors de l’isomérisation. Cependant, la lumière UV requise pour leur isomérisation de la forme E à la forme Z est peu pénétrante et potentiellement nocive, ce qui limite leurs applications in vivo et cliniques. Les hémiindigoïdes, i.e., les hémiindigos (HI) et les hémithioindigos (HTI), constituent une alternative prometteuse. Ils peuvent s’interconvertir à l’aide de lumière visible dans les deux directions, l’isomérisation Z→E se produisant typiquement à 450–470 nm et E→Z à 530–650 nm. Des recherches fondamentales récentes ont mis en lumière les propriétés globales des HI/HTI.

Consortium


DPM • Grenoble
Département de Pharmacochimie Moléculaire
Romain Haudecoeur, Mickael Henry  


DCM • Grenoble
Département de Chimie Moléculaire
Frédérique Loiseau, Damien Jouvenot


LCPQ • Toulouse
Laboratoire de Chimie et de Physique Quantiques
Martial Boggio-Pasqua, Marie-Catherine Heitz


IGF • Montpellier
Institut de Génomique Fonctionnelle
Cyril Goudet, Laurent Givalois, Fanny Ferreux, Guillaume Lebon, Damien Maurel, Chris Jopling, Aurélien Drouard, Magalie Mathias


Publications

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