Chimie de synthèse et chimie des substances naturelles
Une famille de substances naturelles appelée alcaloïdes(*) est connue pour présenter des propriétés biologiques très variées (anticancéreuses, antipaludique…). Etant donnée la grande complexité de leurs structures, réaliser leur synthèse en laboratoire pour les utiliser ou s'en inspirer en chimie médicinale reste un défi. Défi relevé par les chercheurs de l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay, et du laboratoire Biomolécules : conception, isolement, synthèse (CNRS/Université Paris-Sud/Université Paris-Saclay), qui sont parvenus à synthétiser une substance naturelle présentant une structure particulièrement complexe, la bipléophylline, en développant une approche biomimétique s'inspirant du chemin réactionnel élaboré par la nature pour le reproduire en laboratoire. Ces travaux, financés par l'ANR, sont publiés dans la revue Nature Chemistry.
Les molécules constituant la famille dite des « alcaloïdes indolomonoterpéniques » sont connues pour présenter des propriétés biologiques très variées. Les quelques exemples les plus connus sont : la strychnine, un poison mortel ; la vinblastine, un anti-cancéreux ou la quinine, un antipaludique. Etant donnée la grande complexité de leur structure, réaliser leur synthèse en laboratoire pour les utiliser ou s'en inspirer en chimie médicinale reste un défi pour les chercheurs.
Dans ce contexte, une équipe de l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay et une équipe du laboratoire « Biomolécules : conception, isolement, synthèse » de Châtenay-Malabry ont voulu réaliser la synthèse de la bipléiophylline, substance naturelle isolée d'un arbre de Malaisie, considérée comme un des alcaloïdes les plus complexes. Sa structure correspond à l'assemblage de deux blocs (monomères) alcaloïdiques complexes identiques, ancrés sur une plateforme aromatique (**).
Pour reproduire cette structure, le monomère de départ a tout d'abord été isolé d'une plante de Nouvelle-Calédonie collectée par une équipe de l'Institut de chimie des substances naturelles. Les conditions réactionnelles ont ensuite été optimisées afin de réaliser indépendamment puis simultanément l'ancrage de deux monomères sur la plateforme aromatique. Première synthèse de la bipléiophylline réalisée en laboratoire !
Pour confirmer l'efficacité de ces conditions expérimentales, la méthode a été transposée à d'autres monomères d'origine naturelle menant ainsi à des analogues de la bipléiophylline tout aussi complexes. Un résultat qui pourrait permettre également de mieux comprendre comment un organisme vivant parvient à synthétiser une molécule aussi élaborée.
(*) Un alcaloïde dénomme de manière générique diverses molécules azotées très majoritairement d'origine végétale.
(**) Les composés aromatiques sont des molécules comme le benzène dont les atomes forment des structures cycliques et planes particulièrement stables.
Référence
David Lachkar, Natacha Denizot, Guillaume Bernadat, Kadiria Ahamada, Mehdi A. Beniddir, Vincent Dumontet, Jean-François Gallard, Régis Guillot, Karine Leblanc, Elvis Otogo N’nang, Victor Turpin, Cyrille Kouklovsky, Erwan Poupon, Laurent Evanno & Guillaume Vincent Unified Biomimetic Assembly of Voacalgine A and Bipleiophylline via Divergent Oxidative Couplings Nature Chemistry 27 février 2017
DOI: 10.1038/NCHEM.2735