Mimer la nature dans toute sa complexité

Par Laura Levitte / Publié le 3 mars 2017

Un travail de collaboration entre des équipes de l’ICMMO (Institut de Chimie Moléculaire de des Matériaux d’Orsay), de BioCIS (Biomolécules : Conception, Isolement, Synthèse) (CNRS – Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay) publié dans la revue Nature Chemistry a permis de montrer qu’il était possible d’assembler des architectures moléculaires incroyablement complexes au laboratoire.

C’est ainsi qu’une des substances naturelles les plus imposantes décrites à ce jour – un alcaloïde dénommé bipléophylline – a été synthétisée à partir de ces précurseurs naturels. Les chimistes montrent, non seulement, que peu de molécules résistent à leur synthèse « par la main de l’Homme » mais également, dans ce cas précis, ils démontrent comment la molécule est assemblée dans la nature. Une montagne a été escaladée dans le paysage de la synthèse totale de substances naturelles.

Les alcaloïdes indolomonoterpéniques constituent une large famille de molécules naturelles isolées principalement de trois genres de plantes présents sous toutes les latitudes. À ce jour, plus de trois mille membres de cette famille sont connus et sont caractérisés par la très riche diversité et la complexité de leurs structures. La strychnine, un poison mortel ; la vinblastine, un anti-cancéreux ; et la quinine, un antipaludique ; en sont quelques représentants emblématiques. La synthèse de ces alcaloïdes représente un défi d’envergure pour les chimistes organiciens prouvant qu’il est possible de synthétiser toute structure quelle que soit la difficulté apparente. L’intérêt de tels projets est aussi de développer de nouvelles méthodes de synthèses vers des squelettes originaux qui sont directement valorisables dans le domaine de la chimie médicinale.

Une molécule en particulier, la bipléiophylline isolée d’un Alstonia de Malaisie et considérée comme le membre le plus complexe de cette famille d’alcaloïdes a attiré l’attention des chercheurs. Cette structure correspond à l’assemblage de deux monomères alcaloïdiques identiques ancrés sur une plateforme aromatique. Au vu du défi pour réaliser cette synthèse, une approche biomimétique, consistant à s’inspirer du chemin réactionnel élaboré par la nature puis de le mimer au laboratoire a été choisie.

Au cours de ce travail, une étude préliminaire réalisée sur des monomères simples a permis d’optimiser les conditions réactionnelles afin de réaliser indépendamment puis simultanément les deux modes d’ancrages sur la plateforme aromatique. Au vu du gain de complexité moléculaire obtenu au cours ces transformations, les conditions expérimentales se sont montrées d’une simplicité déconcertante. Pour confirmer l’efficacité des conditions développées, la méthode a été transposée à d’autres monomères d’origine naturelle produisant ainsi des analogues chimériques de la bipléiophylline tout aussi complexes.

Pour achever la synthèse de la molécule naturelle, le monomère de départ a été isolé d’une plante de Nouvelle-Calédonie collectée par une équipe de l’ICSN (Institut de Chimie des Substances Naturelles de Gif-sur-Yvette) puis la démarche biomimétique a été appliquée. Par ce travail, la première synthèse de la bipléiophylline a été réalisée permettant également de mieux comprendre comment un organisme vivant peut produire une molécule aussi élaborée.

Contact chercheurs
Dr. Laurent Evanno (laurent.evanno @ u-psud.fr)
Prof. Erwan Poupon (erwan.poupon @ u-psud.fr)
BioCIS, Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay, CNRS, 92290, Châtenay-Malabry.

Dr. Guillaume Vincent (guillaume.vincent @ u-psud.fr)
Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO), Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay, CNRS, UMR 8182, 91405 Orsay CEDEX

Dernière modification le 3 mars 2017