Projet ANR-15-CE29-0021 – D-CYSIV : Stratégie innovante pour la catalyse asymétrique à base d’ADN
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Michael SMIETANA (Institut des Biomolécules Max Mousseron - UMR 5247)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 245440.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 42 mois
Résumé : La catalyse asymétrique à base d'ADN nécessite de pouvoir effectuer une réaction à proximité de la double hélice elle-même détenant l’information chirale qui sera transmise au complexe activé. Par analogie avec les métalloenzymes hybrides, la catalyse à base d’ADN requiert l’utilisation de ligands achiraux ancrés dans l’ADN suivant un mode covalent, non-covalent ou datif. Bien que développé depuis quelques années, de nombreux défis restent à relever dans ce domaine. En premier lieu, les réactions doivent être réalisées dans des milieux aqueux en raison de la faible solubilité et stabilité de l'ADN dans les solvants organiques usuels, limitant ainsi le nombre et le type de réactions qui peuvent être envisagées. Deuxièmement, afin d'éviter la dénaturation de l'ADN il est nécessaire de maîtriser les températures de réactions et, corolaire aux solvants aqueux, d’éviter des températures proches du point de congélation de l’eau. Troisièmement, toutes les stratégies signalées à ce jour impliquant d'autres métaux que le cuivre nécessitent des transformations post-synthétiques. Enfin, un cloisonnement permettant des processus multi-catalytiques monotopes n'a jamais réalisé jusqu’à présent.
L'utilisation de ligands spécifiques ayant des modes d’ancrages définis nous permettra de comprendre les principaux mécanismes responsables de l’énantiosélectivité et permettra la réalisation de réactions en cascade programmables. 
Dans ce projet multidisciplinaire, nous souhaitons profiter de la structure tridimensionnelle des acides nucléiques pour créer un environnement chiral autour d'un catalyseur métallique activé. Par ailleurs, afin d’exploiter pleinement le potentiel de la catalyse asymétrique à base d'ADN et traduire la chiralité des séquences d'acides nucléiques au niveau moléculaire, nous devrons développer des stratégies de synthèse et de codage supérieures à celles utilisées jusqu’à présent. Dans cet objectif, nous ambitionnons de 1) développer de nouveaux systèmes d’ancrages spécifiques capables de changer le microenvironnement réactionnel 2) de développer des systèmes catalytiques novateurs et éco-compatibles afin d’augmenter significativement le champ d'application de la catalyse à base d’ADN, 3) d’effectuer des synthèses multi-étapes monotopes par un changement topologique de l'ADN et 4) d’appliquer pour la première fois la catalyse asymétrique à base d'ADN à la synthèse de produits naturels complexes. Ainsi, en affinant les motifs structuraux de l’ADN ainsi que les différents modes d'ancrage, nous nous proposons de développer des nouveaux biocatalyseurs dérivés d'ADN capables de réaliser plusieurs transformations synthétiques en un seul pot avec des niveaux élevés d’énantiosélectivité. Notre approche est modulaire, et à ce titre pourra combiner différentes topologies programmables. Ces assemblages supramoléculaires permettront en outre des études d'optimisation rapides. Enfin, dans un contexte international très compétitif, la collaboration entre trois équipes françaises très complémentaires est un atout considérable pour démocratiser la catalyse à base d’ADN en synthèse organique et en synthèse totale.