Thèse présentée pour obtenir le grade de

Thèse présentée pour obtenir le grade de
Docteur de l'Université Louis Pasteur
Strasbourg I
Discipline : Chimie-physique
Par
Hélène Dozol
Etudes inframoléculairesEtudes inframoléculaires
des interactions intramoléculaires
de composés polyfonctionnels phosphorylés
d'intérêt biologique et thérapeutiqued'intérêt biologique et thérapeutique
Soutenue publiquement le 15 décembre 2003
Membres du jury :
Directeur de Thèse : Pr Bernard Spiess Université Louis
Pasteur
Rapporteur Interne : Dr Françoise Arnaud Neuis
Pasteur
Rapporteur Externe : Pr Michal Borkovec Université de GenèveDr Jean Charles Université de Provence
MossoyanRemerciements
Ce travail a été réalisé au laboratoire de pharmacochimie de la communication cellulaire sous
la responsabilité du Professeur B. SPIESS auquel j'adresse ma profonde reconnaissance pour
le soutien et les conseils dont il m'a fait bénéficier tout au long de ce travail, ainsi que pour la
confiance qu'il m'a témoignée au cours de ces années de thèse.
Je suis très sensible à l'honneur que me font le Docteur F. ARNAUD, le Professeur
M. BORKOVEC et le Docteur J. C. MOSSOYAN, en acceptant de juger ce travail et en
participant au jury de cette thèse. Je les en remercie.
Je voudrais tout spécialement exprimer ma gratitude aux Docteurs C. MAECHLING et
C. WEHRER qui m'ont accueillie au sein de l'équipe pour le soutien et les conseils qu'elles
m'ont prodigués tout au long de ces trois ans de thèse et pour nos nombreuses discussions que
nous avons eu quotidiennement.
J'adresse tous mes remerciements au Docteur M. FELEMEZ et lui suis reconnaissante de
tout ce dont il m'a fait bénéficier; il m'a en particulier initiée aux techniques utilisées au
laboratoire et tout particulièrement à la RMN. Son aide et son amitié ont été déterminantes
tout au long de ce travail.
Je remercie également Messieurs J. P. BALTAZE et C. ANTHEAUME pour leur amitié et
pour leurs précieux conseils en RMN.Les constantes de protonation
Je n'omettrai pas enfin de témoigner toute ma sympathie et mon amitié aux différentes
personnes que j'ai côtoyées au laboratoire, au cours de ces trois années.
6.Sommaire
Sommaire
Introduction 21
Chapitre 1 : Généralités 25
1. Introduction 27
1.1. Les échanges transmembranaires 27
1.2. La communication cellulaire 29
1.3. Transduction du signal et seconds messagers 30
2. Quelques seconds messagers et ligands impliqués dans la libération des stocks de
calcium intracellulaires 31
2.1. Le D-myo-inositol 1,4,5-tris(phosphate) 31
2.1.1. Stéréochimie et nomenclature de l'Ins(1,4,5)P3 31
2.1.2. Le cycle biologique de l'Ins(1,4,5)P3 31
2.1.3. Le rôle de l'Ins(1,4,5)P3 dans la libération du calcium intracellulaire 32
2.1.4. Les récepteurs de l'Ins(1,4,5)P3 33
i. Structure du récepteur de l'Ins(1,4,5)P3 de type 1 34
ii. Equilibre conformationnel du récepteur de l'Ins(1,4,5)P3 35
iii. Structure cristalline d'un récepteur de l'Ins(1,4,5)P335
2.1.5. Relations structure-activité pour l'Ins(1,4,5)P3 36
2.1.6. Dérivés de l'Ins(1,4,5)P3 37
2.2. L'adénophostine A 31
2.2.1. Introduction 37
2.2.2. Relations structure-activité 38
7.Sommaire
i. Modification de la partie adénine 38
ii. Modification de la partie ribose 39
iii. Modification de la partie glucose 39
iv. Conclusion 40
2.2.3. Etude de "docking" 40
2.3. Le c-ADPR et le NAADP 37
2.3.1. Voies de synthèse du c-ADPR et du NAADP 42
2.3.2. Le rôle du c-ADPR et du NAADP dans la libération du calcium intracellulaire 43
2.3.3. NAADP : Relations structure-activité 43
i. Le groupement carboxylique en position 3N44
ii. Le groupement phosphate en position 2'A 44
iii. La nature de la fonction en position 6A 44
2.4. Le calcium 42
2.4.1. Le signal calcique 45
i. Aspect spatial du signal calcique 45
ii. Aspect temporel du signal calcique 46
2.4.2. Le rôle du calcium dans l'organisme 46
i. La fertilisation 46
ii. La différenciation et la prolifération cellulaire 46
iii. L'apoptose 47
iv. La dérégulation du calcium et le cancer 47
8.Sommaire
Chapitre 2 : Les constantes de protonation 49
1. Définition des constantes de protonation 51
1.1. Les constantes macroscopiques de protonation ( β, K) 51
1.2.icroscopiques de protonation 52
1.2.1. Ligand monophosphorylé 53
1.2.2. Ligand biphosphorylé53
1.2.3. Ligand triphosphorylé 54
1.2.4. Ligands tétraphosphorylés 55
2. Détermination des constantes de protonation 51
2.1. Calcul et affinement des constantes de protonation 55
2.1.1. Affinement des constantes macroscopiques de protonation 55
i. Potentiométrie55
ii. RMN 56
2.1.2. Affinement des constantes microscopiques de protonation 57
i. Ligand monophosphorylé 57
ii. Ligand biphosphorylé57
iii. Ligand triphosphorylé 57
2.2. Approche statistique des constantes de protonation 58
2.2.1. Introduction 58
2.2.2. Approche statistique 58
9.Sommaire
2.3. Comparaison entre les deux méthodes 55
2.3.1. Exemple de calculs des constantes de protonation 60
i. Calculs utilisant la méthode de régression non linéaire 60
ii. Calculs utilisant la méthode statistique 61
2.3.2. Comparaison entre les deux méthodes 61
Chapitre 3 : Etude par RMN-31P et 1H de ligands polyphosphorylés 63
1. Les inositol-phosphates et leurs dérivés 65
1.1. Rappel des résultats pour l'Ins(1,4,5)P3 66
1.1.1. Courbes de titrage obtenues en RMN-31P 66
1.1.2. Courbes de titrage obtenues en RMN-1H 67
1.1.3. Variation paradoxale de déplacement chimique 68
1.1.4. Constantes de protonation 69
1.2. Introduction de chaînes amino-éthylées sur l'Ins(1,4,5)P3 69
1.2.1. Titrages RMN-31P 69
1.2.2. Titrages RMN-1H 71
1.2.3. Constantes de protonation 72
1.2.4. Discussion 73
1.3. Dérivés tri et tétraphosphorylés de l'Ins(1,3,4)P3 75
1.3.1. L’Ins(1,3,4)P376
i. Titrages RMN-31P et 1H 76
ii. Constantes de protonation 77
10.