Projet ANR-11-BS07-0023 – ClickScreen : Recherche de nouvelles réactions de ligation chimio-sélectives par criblage à haut débit
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Christophe CREMINON (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES  - DIRECTION DU CENTRE DE FONTENAY-AUX-ROSES)
Partenaires : Institut de Biologie et de Technologies de Saclay; Institut de Biologie et de Technologies de Saclay
Montant : 350590.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Découvrir de nouvelles réactions chimiques en « forçant le hasard »Le projet consiste à utiliser des techniques de criblage haut débit pour la découverte de nouvelles réactions chimiques. Il vise à démontrer qu’il est possible d’accélérer le processus de découverte en combinant miniaturisation des expérimentations et criblage haut-débit.
Identifier des réactions chimiques performantesLe projet consiste à réaliser le criblage systématique de milliers de combinaisons de fonctions chimiques mélangées deux à deux en présence d’une librairie de métaux. Ces combinaisons sont alors criblées pour une série de critères (efficacité, sélectivité...) à l’aide d’un test immunologique très sensible. L'objectif de ces travaux est d'identifier de nouvelles réactions pouvant avoir un impact important en chimie mais aussi dans d'autres disciplines scientifiques.
Combiner miniaturisation des expériences et tests de criblage rapidesLes réactions chimiques sont ainsi réalisées dans un volume total de seulement 20 microlitres ne contenant que quelques micromoles de réactifs. Un test rapide et robuste permettant d’identifier les combinaisons de réactifs et de catalyseurs ayant conduit à la formation de nouveaux produits de couplage a été développé. Il permet le criblage de plus de 1000 mélanges réactionnels par jour.
Résumé de la soumission : L'objectif de ce projet de recherche est la découverte de nouvelles réactions chimio-sélectives en utilisant une approche basée sur le criblage haut-débit. Ce type d'approche permet de réaliser un nombre important de réactions et d'en estimer l'efficacité à l'aide de techniques de criblage rapides. Ces techniques sont donc d'une importance cruciale et à ce jour seulement deux équipes dans le monde (J.A. Porco à Boston et D.R. Liu à Harvard) possèdent des techniques de criblages permettant d'aborder ce type de projet.Les partenaires de ce projet ont récemment développé une nouvelle méthode de criblage à haut débit, basée sur l'utilisation d'anticorps spécifiques, permettant de calculer le rendement chimique de toute réaction de couplage et ayant un débit d'analyse de plus de 1000 par jour. Cet outil de criblage est basé sur la reconnaissance spécifique par des anticorps monoclonaux d'étiquettes préalablement introduites sur des fonctions chimiques susceptibles de réagir entre elles. Ce test de criblage est donc très spécifique et permet de mesurer la concentration du produit de couplage d'intérêt au sein de milieux complexes. Nous envisageons dans ce projet d'utiliser ce test pour le criblage d'une vaste série de réactions sur des critères à la fois d'efficacité (rendements) et de chimiosélectvivité. Ainsi deux librairies de fonctions étiquetées préalablement synthétisées seront mises en réaction deux à deux en mode parallèle en présence de catalyseurs métalliques. Toutes les combinaisons seront systématiquement criblèes à l'aide de notre test de criblage afin de mettre en évidence de nouveaux modes de formation de liens covalents. Les expériences correspondant aux combinaisons actives seront reproduites cette fois en présence d'une variété de réactifs non étiquetés (amines, acides, alcools...) et les rendements de couplage à nouveau déterminés grâce au test de criblage. L'ensemble des données de criblage devrait révéler uniquement les réactions chimiosélectives à haut rendement. Suite à cette phase de criblage les nouvelles réactions identifiées seront reproduites avec des réactifs non étiquetés afin d'isoler les produits de couplage et de les caractériser. Enfin des études classiques d'étendue et limites des nouvelles réactions seront réalisées.Le projet sera centré en grande partie sur les réactions de cylcoadditions avec l'objectif de mettre en évidence parmi les milliers de combinaisons de réactifs, la ou les nouvelles cycloadditions répondant à la définition de "réaction click". Ce projet repose sur des résultats antérieurs obtenus dans nos laboratoires qui valident l'utilisation de ce type de test immunoanalytique pour mettre au jour de nouvelles réactions de couplage.
Résultats : Deux campagnes de criblage de plus de 3000 expériences chacune ont été réalisées conduisant à la découverte de 6 nouvelles réactions. 5 d'entre elles présentent un intérêt certain mais qui se limite à la chimie organique de synthèse. Une réaction en revanche semble trouver un potentiel non seulement en synthèse mais trouve aussi des applications dans le domaine des biotechnologies.
Perspectives : Les travaux actuels portent sur la recherche de nouvelles réactions de ligation chimiosélectives pour de applications de bio- ou nano-conjugaison. Dans ce cas la sélection de milliers de combinaisons réactionnelles s’établiera non seulement sur des critères de rendements chimiques mais aussi sur des paramètres de chimiosélectivité, biocompatibilité et bioorthoganalité.
Publications et brevets : J. Quinton, S. Kolodych, M. Chaumontet, V. Bevilacqua, M-C. Nevers, H. Volland, S. Gabillet, P. Thuéry, C. Créminon, F. Taran. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6144-6148. (VIP paper)
PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PYRAZOLES, NOUVEAUX PYRAZOLES ET LEURS APPLICATIONS. F. Taran, M. Chaumontet, S. Kolodych, E. Rasolofonjatovo. Fr. Demande N°1351146. Déposé le 11 février 2013
Discovery of chemoselective and biocompatible reactions using a high-throughput immunoassay screening. Sergii Kolodych, Evelia Rasolofonjatovo, Manon Chaumontet, Marie-Claire Nevers, Christophe Créminon, Frédéric Taran*. Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52(46), 12056–12060. VIP paper