ProjetTutoré M2

2016-2017 Recherche de nouveaux composés modifiant la composition lipidique de

la membrane chez Leishmania sp. Spécialité/parcours : CV Laboratoire : UMR MD1 Laboratoire de Drug Design / UMR MD3 Laboratoire de Parasitologie Equipe : Nouvelles molécules et nouvelles cibles / Infections Parasitaires - Thérapeutique Responsable direct du stagiaire NOM, Prénom : ALIBERT Sandrine / COHEN Anita Qualité : MCU / MCU-PH Adresse : Faculté de Pharmacie, 27 bd Jean Moulin, CS 30064, 13385 Marseille cedex 05 N° de téléphone : 04 91 83 55 38 / 04 91 83 55 44 E-Mail : sandrine.alibert@univ-amu.fr / anita.cohen@univ-amu.fr Sujet

Avec 50 000 décès par an, les leishmanioses représentent toujours en 2016 un problème majeur de santé publique. En l’absence de traitement réellement satisfaisant, il apparaît nécessaire de trouver de nouvelles solutions pour la prise en charge de ces parasitoses. La membrane du parasite est au centre du mécanisme d’action de médicaments existants (amphotéricine B [1], miltéfosine [2]), ce qui en fait une cible de choix pour la recherche de produits originaux [3] et la lutte contre les résistances [4]. Dans le cadre de ce projet tutoré de Master 2 Recherche, nous nous proposons de rechercher les composés déjà décrits dans la littérature susceptibles d’interagir avec la membrane plasmique et concevoir une voie de synthèse de composés originaux. Les résultats de cette étude permettront de guider la synthèse de composés originaux dont le potentiel antileishmanien restera à évaluer. Références bibliographiques :

[1] Ramos H., Valdivieso E., Gamargo M., Dagger F., Cohen B. E. J. Membr. Biol., 1996, 15, 65-75.

[2] Rakotomanga M., Blanc S., Gaudin K., Chaminade P., Loiseau P. M. Antimicrob. Agents Chemother., 2007, 51, 1425-1430.

[3] Kumar G. A., Jafurulla M. Chattopadhyay A. Chem. Phys. Lipids, 2016, 30019-6. [4] Perea A., Manzano J., CAstanys S., Gamarro F. Antimicrob. Agents Chemother., 2016,

02813-15.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Développement de nouveaux agents anticancéreux inhibiteurs de la Syntenin

Spécialité/parcours : CV

Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM) Equipe : Integrative Structural & Chemical Biology (iSCB) NOM, Prénom : BARRAL Karine

Adresse : Faculté de Pharmacie, Campus de la Timone 27 Boulevard Jean Moulin 13385 Marseille Cedex 5 N° de téléphone : 0491835535

E-Mail : karine.barral@inserm.fr

Sujet

Ce projet de recherche vise à concevoir et synthétiser de nouvelles molécules capables d’inhiber la Syntenin, protéine essentielle dans la signalisation cellulaire et anormalement exprimée chez les patients atteints d’un cancer. Des études récentes ont montré que la Syntenin est surexprimée dans de nombreuses lignées de cellules cancéreuses et qu’elle pourrait jouer un rôle important dans la prolifération de tumeurs.1-4 La Syntenin représente donc une cible thérapeutique prometteuse dans le domaine de la lutte contre le cancer. Par conséquent, nous allions le savoir-faire de plusieurs équipes du Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM) en biologie, modélisation moléculaire, « drug design » et chimie afin de développer de puissants inhibiteurs de la Syntenin qui pourraient ouvrir la voie vers de nouvelles thérapies anticancéreuses.

Le criblage d’une banque de molécules commerciales nous a permis d’identifier une molécule « hit » qui présente une forte inhibition de l’activité enzymatique de la Syntenin. Notre objectif est de mettre en place une stratégie d’optimisation « hit-to-lead » afin d’améliorer son activité, sa spécificité et ses propriétés pharmacologiques pour en faire un puissant inhibiteur. Ce projet tutoré en « drug design » repose sur l’étude bibliographique et la mise au point de voies de synthèse de nouveaux analogues de ce « hit » dont les structures auront été préalablement définies par modélisation moléculaire et in silico docking au sein de l’équipe.

Références bibliographiques :

1. Koo, T. H.; Lee, J. J.; Kim, E. M.; Kim, K. W.; Kim, H. D.; Lee, J. H. Oncogene 2002, 21, 4080-8. 2. Luyten, A.; Mortier, E.; Van Campenhout, C.; Taelman, V.; Degeest, G.; Wuytens, G.; Lambaerts, K.; David, G.; Bellefroid, E. J.; Zimmermann, P. Mol Biol Cell 2008, 19, 1594-604. 3. Kegelman, A.P.; Das, S.K.; Emdad, L.; Hu, B.; Menezes, M.E.; Bhoopathi, P.; Wang, X-Y.; Pellecchia, M.; Sarkar, D.; Fisher, P.B. Expert Opinion on Therapeutic Targets 2015, 19, 97-112. 4. Philley, J.V.; Kannan, A.; Dasgupta, S. Journal of Cellular Physiology 2016, 231, 545-550.

Projet M2R

2016-2017

Eco-extraction de la rutine et purification à partir d'une source végétale - Hémi-synthèse de la troxérutine

Laboratoire : UMR-MD3, Laboratoire de Pharmacognosie Equipe : Pharmacognosie-Ethnopharmacologie NOM, Prénom : BAGHDIKIAN Béatrice

Adresse : Faculté de Pharmacie, Laboratoire de Pharmacognosie, 27 bd Jean Moulin, CS

30064, 13385 Marseille cedex 05

N° de téléphone: 04 91 83 55 93

E-Mail : beatrice.baghdikian@univ-amu.fr

Sujet La rutine ou rutoside est le 3-O-rhamno-(1!6)-glucoside du quercétol = 3-O-rutinosylquercétol. C'est un hétéroside flavonique. La rutine est largement répandue dans le règne végétal, en particulier, elle est très abondante dans les boutons floraux du Sophora japonica. La rutine entre dans la composition de plusieurs médicaments de l'insuffisance veino-lymphatique ainsi que la troxérutine = triéthoxyéthyléther de rutine, obtenue par hémi-synthèse. L'objectif de ce projet est l'extraction, la purification de la rutine et l'hémi-synthèse de la troxérutine. La rutine et la troxérutine font l'objet d'une monographie à la Pharmacopée Européenne. Résultats préliminaires Des techniques dites d'éco-extraction1 ont été appliquées à produits naturels d'origine végétale. Ces techniques ont notamment été appliquées à l'extraction de flavonoïdes 2-3. Description du projet Recherche bibliographique sur les sources végétales riches en rutine, sur l'extraction de la rutine, en particulier sur les techniques dites d'éco-extraction, sur l'intérêt de la troxérutine par rapport à la rutine et son hémi-synthèse. Extraction de la rutine à partir de la source végétale retenue, purification, caractérisation (RMN, spectre UV, …). Préparation de la troxérutine : schéma d'hémi-synthèse et réalisation de la réaction si possible. 1- Chémat et al. Green extraction of natural products: concept and principles. International Journal of Molecular Sciences, 2012, 13, 8615-8627. 2- Oniszczuk et al. Influence of different extraction methods on the quantification of selected flavonoids and phenolic acids from Tilia cordata inflorescence. Industrial Crops and Products, 2015, 76, 509-514. 3- Fang et al. Microwave-assisted extraction followed by PR-HPLC for the simultaneous extraction and determination of forsythiaside A, rutin and phillyrin in the fruits of Forsythia suspensa. Journal of Separation Sciences, 2013, 36, 2672-2679.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Analogs of cycline to block antibiotic resistance in bacteria Spécialité/parcours : CV Laboratoire : UMR-MD1, Transporteurs Membranaires- Chimiorésistance- Drug design Equipe : Nouvelles molécules et nouvelles cibles NOM, Prénom : Boyer Gérard/ ALIBERT Sandrine Adresse : Faculté de Pharmacie, Laboratoire de Chimie thérapeutique, 27 bd Jean Moulin 13385 Marseille cedex 05 N° de téléphone : 04 91 83 55 38 E-Mail : gerard.boyer@univ-amu.fr / sandrine.alibert@univ-amu.fr Subject Multi-Drug Resistant (MDR) bacteria are ubiquitous in both hospitals and the larger community1. The MDR dissemination in Europe demonstrates the risk associated with the absence of new antibiotics emerging from clinical trials1-4. Recent reviews indicate that efflux pumps (EP) strongly contribute to MDR and bacterial adaptability by expelling a large panel of molecules e.g. antibiotics and biocides5-7. Thus EP impairs the intracellular accumulation of the antibiotics. Among bacterial EPs, AcrAB-TolC/MexAB OprM pumps are largely reported in resistant clinical strains. Targeting the efflux mechanisms is an attractive way to overcome MDR to antibiotics, moreover various authors have reported their role not only in the resistance but also in the virulence and pathogenicity. Preliminary results obtained: Quinazolinone derivatives were designed and synthesized to block the efflux of fluoroquinolones8 by structural homology with this class of antibiotics. Moreover the quinazolinone structure offers a wide range of possible pharmacomodulations in different positions of the scaffold. A molecular modeling study of a model of AcrB EP of E. aerogenes shows that some quinazolinone derivatives are able to interact with the putative access and binding pockets of AcrB with better score than fluoroquinolones. These molecules are also able to potentiate fluoroquinolone activity and block efflux mechanism in real time efflux assays. Description of the project Our objective is to obtain compounds that can be used as specific adjuvants to the cycline class of antibiotics to improve / restore their activity in MDR bacterial strain as what was obtained previously with analogs of quinolones. Bibliography should be done to find an analog scaffold of cycline antibiotics which would allow us to synthesize derivatives possessing pharmacophore groups known to be favorable to block efflux mechanism in bacteria. A sample of this candidate to block EP will be synthesized and screened in MDR bacteria of the lab. Références bibliographiques : 1. Antimicrobial resistance: http://www.who.int/drugresistance/documents/surveillancereport/en/. Annual Report of the

European Antimicrobial Resistance Surveillance Network. Stockholm: 2013.

2. Laxminarayan et al., Lancet Infect Dis 2013, 13:1057.

3. Wellington et al., Lancet Infect Dis 2013, 13:155.

4. Lewis, Nat Rev Drug Discov 2013, 12:371.

5. Delmar et al., Ann Rev Biophys 2014, 43:93-117.

6. Hinchliffe et al, Ann Rev Microbiol 2013, 67:221.

7. Nikaido and Pagès. FEMS Microbiol Rev 2012, 36:340.

Mahamoud et al. Microbiol 2011, 157:566-571

Projet Tutoré M2

2016-2017

La tuberculose : Molécules des traitements présents et molécules d’avenir Spécialité/parcours : MISO, CV, CISA Laboratoire : Aix-Marseille Université – CNRS 7273 : Institut de Chimie Radicalaire Equipe : PharmacoChimie Radicalaire NOM, Prénom : Crozet Maxime, Vanelle Patrice Adresse : Faculté de Pharmacie, 27 Bd Jean Moulin 13005 Marseille N° de téléphone : 04 86 13 68 27 / 04 91 83 55 80 E-Mail : maxime.crozet@univ-amu.fr / patrice.vanelle@univ-amu.fr Sujet La tuberculose humaine est une infection bactérienne chronique contagieuse due essentiellement à Mycobacterium tuberculosis ou bacille de Koch (BK). Quelques cas sont dus à Mycobacterium bovis ou Mycobacterium africanum. Cette maladie présente des manifestations très diverses et une ubiquité remarquable. La prévalence de la tuberculose dans la population mondiale diminue depuis 2006 et l’incidence depuis 2002. L’incidence en 2010 était de 8,8 millions de nouveaux cas dans le monde et on dénombrait la mort de 1,45 million de personnes (1,1 million de séronégatifs pour le VIH et 0,35 millions de séropositifs). Le taux d’incidence est de 178 cas pour 100 000 personnes au niveau mondial, cependant ce chiffre cache une grande disparité (> 300 en Afrique subsaharienne, entre 100 et 200 en Russie et dans certains pays d’Europe de l’Est, moins de 24 en Europe de l’Ouest, et en Amérique du Nord). Quatre-vingt à 90% des cas de tuberculose se situent dans les pays en développement. En France en 2010, l’incidence était de 5 187 cas et le taux d’incidence d’environ 12 cas pour 100 000 habitants. Le nombre de cas déclarés diminue dans le monde avec, encore une fois, de grande disparité : augmentation dans de nombreux pays en développement contre une diminution dans les pays d’Europe de l’Ouest et une diminution particulièrement marquée en Chine. En France, l’incidence et la prévalence diminuent régulièrement avec quelques pics en 2008 et 2009 qui pourraient être la conséquence d’un meilleur dépistage suite à la suspension de l’obligation de vaccination dans la population générale. La tuberculose est une maladie à déclaration obligatoire, l’information du patient étant elle-même obligatoire (loi n° 2002-2003 du 4 mars 2002). Si la politique de lutte contre la tuberculose a porté ses fruits depuis plusieurs années, l’avenir reste incertain devant l’épidémie mal maîtrisée dans les pays en développement. Les modalités de traitement de la tuberculose n’ont guère changé ces dernières années : nécessité absolue d’un traitement prolongé d’au moins six mois reposant sur une association de trois ou quatre antituberculeux en vue de prévenir l’apparition de mutants résistants. En effet, l’enjeu actuel de la prise en charge thérapeutique de la tuberculose est de lutter contre la menace de dissémination de souches de bacilles résistants aux antibiotiques car la mortalité est élevée (> 20 %) chez les sujets infectés par des bacilles multirésistants. Ce traitement nécessite une bonne observance du patient et une surveillance biologique rapprochée. Il faut rappeler qu’en l’absence de traitement, 50% des patients mouraient au début du XXe siècle. Rappel : le BK est un bacille aérobie strict, acido-alcoolo-résistant de culture lente, c’est un parasite intracellulaire facultatif. Il ne se multiplie qu’une fois toutes les vingt heures, ce qui explique qu’une prise quotidienne des antituberculeux soit suffisante mais également que le traitement soit long. Le but de ce travail est de faire le point sur les structures des traitements existants et appréhender l’évolution de ces structures dans le cadre de la recherche en chimie médicinale.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Sesquiterpène synthases Spécialité/parcours : CV Laboratoire : iSm2 Equipe : BiosCiences Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Iacazio Gilles Qualité : Professeur Adresse : FST St Jérôme Service 332 N° de téléphone : 04 91 28 28 56 E-Mail : gilles.iacazio@univ-amu.fr Sujet : sesquiterpène synthases L’exploration de l’espace chimique est une activité très importante des laboratoires publics et privés à la recherche de nouvelles molécules à activité biologique. Après une période d’engouement la chimie combinatoire, en dépit de nombreux succès, a montré ses limites quant à la diversité structurale potentiellement accessible par cette technique. Une autre source très importante de diversité structurale est l’étude des produits naturels générés par les plantes, les champignons filamenteux et les bactéries. Cette biodiversité est depuis toujours utilisée par l’homme pour trouver des remèdes à de très nombreuses maladies. Cependant l’obtention et la purification de produits naturels demande beaucoup de travail pour séparer les nombreuses molécules constitutives d’un extrait naturel. Afin de combiner la capacité à générer très rapidement de très nombreuses molécules structurellement différentes de la chimie combinatoire avec la plus grande diversité structurale qu’apportent les produits naturels nous nous intéressons à titre exploratoire à une classe d’enzyme naturellement très diverse capable à partir d’un même substrat de départ (le farnésol pyrophosphate) de générer plus de 300 structures sesquiterpéniques différentes sous forme d’hydrocarbures (voir figure), les sesquiterpène synthases.

Le travail bibliographique proposé consistera à trouver dans la littérature les sesquiterpène synthases déjà décrites d’un point de vue de la séquence génétique et de compiler leurs propriétés dans le but de faire un bilan sur cette famille d’enzyme. Ce travail pourra être à la base d’une nouvelle thématique de recherche impliquant des partenaires industriels et intéressés par une nouvelle manière d’accéder facilement à un espace chimique original en modifiant chimiquement les hydrocarbures sesquiterpéniques générés enzymatiquement. Références bibliographiques : J. S. Dickschat, Bacterial terpene cyclases, Nat. Prod. Rep., 2016, 33, 87-110 Y.i Yamada et al.,Terpene synthases are widely distributed in bacteria, PNAS, 2015, 112, 857–862 A. M. Boutanaev, Investigation of terpene diversification across multiple sequenced plant genomes PNAS, 2014, E81–E88

Projet tutoré

2016-2017

Pharmacomodulation de nouveaux inhibiteurs des Rhinovirus. Spécialité/parcours : CV Laboratoire : LPCR Equipe : ICR Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Manon ROCHE, Thierry TERME et Patrice VANELLE Qualité : AHU, PU, PU-PH Adresse : Faculté de pharmacie, la Timone N° de téléphone : 04 91 83 55 25 E-Mail : manon.roche@univ-amu.fr ; patrice.vanelle@univ-amu.fr Sujet La recherche de molécules dirigées contre les Rhinovirus est un sujet qui intéresse largement la communauté scientifique, notamment dans les domaines de la pharmacochimie, de la médecine et de la microbiologie. Dans ce cadre, notre laboratoire a récemment développé un projet, à l’interface entre la chimie et la biologie, afin de synthétiser et d’évaluer l’activité anti-rhinovirale de molécules prometteuses. En effet, les molécules synthétisées dans le cadre de ce projet ont permis de mettre en évidence plusieurs hits possédant des activités relativement encourageantes au vu de l’activité de la molécule de référence qu’est le Pléconaril (LPCRW_005 : EC50 de 2 ± 0,49 µM ; Pléconaril EC50 : 0,2+/- 0,1 µM). Depuis, une optimisation de type « Hit to Lead » a été mise en place afin de rationaliser les synthèses de ce projet par l’outil informatique. Afin d’améliorer l’activité inhibitrice de ces hits et de répondre aux interrogations des modélisateurs, nous envisageons un programme de pharmacomodulation orienté vers la synthèse de molécules optimisées, en étudiant l’effet de la substitution du noyau nitré par des groupements ayant déjà été identifiés comme des pharmacophores dans les séries de molécules de type capsid binders à l’image notamment de noyaux hétérocycliques.

Références bibliographiques : M. Roche, C. Lacroix, O. Khoumeri, D. Franco, J. Neyts, T. Terme, P. Leyssen, P. Vanelle 2014 Eur. J. Med. Chem. 76, 445. C. Lacroix, J. Querol-Audí, M. Roche, D. Franco, M. Froeyen, P. Guerra, T. Terme, P. Vanelle, N. Verdaguer, J. Neyts, P. Leyssen 2014 J. Antimicrob. Chem. 69, 2723. L. Da Costa, M. Roche, E. Scheers, A. Coluccia, J. Neyts, T. Terme, P. Leyssen, R. Silvestri, P. Vanelle Eur. J. Med. Chem. 2016. 115 453-462

Projet Tutoré M2

2016-2017

Préparation diasteréosélective de 1,3-aminoalcools Spécialité/parcours : MISO Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires de Marseille (iSm2) Equipe : STeRéO – Synthèse Totale et Réactivité Organique

NOM, Prénom : BRESSY, Cyril

Adresse : Campus St Jérôme – Service 532

N° de téléphone : 04 91 28 86 04 E-Mail : cyril.bressy@univ-amu.fr Sujet : Préparation diastéréosélective de 1,3-aminoalcools

L’objet de ce stage est la préparation la plus rapide et efficace de 1,3-aminoalcools de façon diastéréosélective, ceci en partant de la recherche bibliographique jusqu’à la mise en œuvre de la synthèse. Ce type de motifs se retrouve dans différents molécules d’intérêt (produits naturels, médicaments, ligands, catalyseurs…). Idéalement la voie de synthèse qui sera empruntée permettra d’accéder à la fois au diastéréomère syn et à la fois au diastéréomère anti.

R R

NH OH

R R'

RR''

(+/-)-anti

R R

NH OH

R R'

RR''

(+/-)-syn

Projet Tutoré M2

2016-2017

Les Adduits Carboxylate Comme Initiateurs de Polymérisation Spécialité/parcours : MISO Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire ICR Equipe : Pharmaco-Chimie Radicalaire (PCR)

NOM, Prénom : Broggi Julie

Adresse : Fac. Pharmacie N° de téléphone : 04.91.83.56.96 E-Mail : julie.broggi@univ-amu.fr Sujet

Nous avons développé une nouvelle stratégie de polymérisation en chaîne, amorcée par

transfert d’électrons entre des donneurs d'électrons organiques (DEOs) et différents monomères. Les DEOs se sont avérés être de très bons initiateurs de polymérisation. Les polymérisations de divers monomères de type alcène et lactone ont été réalisées avec succès dans des temps courts, à température ambiante et à partir de petite quantité d’agent réducteur. Nous développons maintenant de nouveaux précurseurs de DEOs et leurs applications en chimie des matériaux. Les précurseurs de DEOs stables à l’air et à l’humidité seront convertis in-situ par une technique simple (activation thermique ou par irradiation à la lumière) en agent réducteur qui démarrera spontanément la réaction de polymérisation en chaîne. Les adduits carboxylate ou carbonate pourront générer par thermolyse ou photolyse la forme active réductrice. Les effets du cycle azolium, de ses substituants et du type d’adduit sur la réactivité et les conditions opératoires seront comparés.

Références bibliographiques : J. Broggi, T. Terme, P. Vanelle, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 384-413. J. Broggi, M. Rollet, J.L. Clément, G. Canard, T. Terme, D. Gigmes, P. Vanelle Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55,

5994-5999.

Projet M2R

2015-2016 Mutli-Corroles et/ou multi-porphyrines supportés par des architectures

de type calixarene Spécialité/parcours : MISO ou CV Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Nanosciences de Marseille (CINaM, UMR7325, Dir. F. Fages) Equipe : Groupe du Dr. Olivier Siri au sein du département : Ingénierie Moléculaire et Matériaux Fonctionnels (IMMF, Dir. J.-M Raimundo) Responsable direct du stagiaire NOM, Prénom : CANARD, Gabriel Qualité : Maître de Conférences Adresse : Bureau 303, 6è étage, Entrée E, bâtiment TPR1 Campus de Luminy -Case 913, 13288 Marseille cedex 9 N° de téléphone : 06-29-41-40-10 E-Mail : gabriel.canard@univ-amu.fr Sujet : Le sujet proposé vise à recenser tous les travaux qui portent dur l'introduction de corroles et/ou de porphyrines (ou leur complexes métalliques) sur des structures de type calix[4]arènes qui maintiennent une distance courte et une orientation parallèle entre les deux macrocycles aromatiques. L'introduction d'un accepteur d'électrons sur ces paires spéciales peut, par exemple, produire à l'état excité des séparations de charge de longue durée de vie similaires à celles observées au sein des antennes collectrices de lumière naturelles.

Le projet proposé concerne en premier lieu la recherche systématique dans la bibliographie

de tous les dérivés existants de ce type, de leur synthèse et de leurs propriétés. Des tests visant à élaborer une première bibliothèque de composés seront par la suite effectués. Cette tâche fait appel aux techniques classiques de synthèse et de caractérisation de molécules organiques. Ce programme de recherche implique des travaux de synthèse et de caractérisation physico-chimique. Des candidats parlant un anglais et/ou un français courant et présentant des compétences en chimie physique et/ou organique pourront postuler. Références bibliographiques : [1] “1,3-Alternate Tetra-amido-Azacalix[4]arenes as Selective Anion Receptors”, G. Canard,* J. A. Edzang, Z. Chen, M. Chessé, M. Elharibi, O. Siri,* Chemistry - A European Journal, 2016, 22 (16), 5756-5766.

Projet M2R

2015-2016

Synthèse de tetrapyrroles linéaires Spécialité / Parcours : MISO Laboratoire : ISM2 Equipe : STEREO NOM, Prénom : COMMEIRAS Laurent Adresse : AMU, Campus de Saint-Jérôme N° de téléphone : 04 91 28 91 26 E-Mail : laurent.commeiras@univ-amu.fr Le développement de nouvelles stratégies pour la synthèse d’hétérocycles azotés à cinq chaînons constitue un réel défi autant d’un point de vue académique que pour l’industrie pharmaceutique. En effet, on peut noter la présence d’un atome d’azote dans 90% des médicaments les plus prescrits et de même, 59% des principes actifs mis sur le marché contiennent un cycle azoté. Plusieurs approches pour la synthèse des 5-hydroxylactames et γ-alkylidènesbutérolactames ont été développées, néanmoins elles souffrent de faibles sélectivités et rendements et d’un accès restreint aux produits de départ. Dans un contexte d’innovation synthétique et d’économie d’atomes, le laboratoire a développé une réaction multi-composés permettant un accès rapide et convergent à de tels motifs. Ce projet a pour objectif d’appliquer cette méthodologie à la synthèse de motifs tétrapyroles linéaires (les bilines), chromophore principal (groupement prosthétique) des phytochromes.

N OHNHHN

N

O

H

Projet M2R

2016-2017

Chimie supramoléculaire : synthèse d’une molécule à deux sites d’accueil pour macrocycle cucurbit[N]urile

Spécilaité / Parcours : MISO Laboratoire : ICR, UMR7273 Equipe : CROPS NOM, Prénom : KERMAGORET, Anthony Adresse : Faculté Etoile/St Jérôme, case 542, Av. Escadrille Normandie-Niemen, 13397 Marseille Cedex 20 N° de téléphone : 04 91 28 80 94 E-Mail : anthony.kermagoret@univ-amu.fr L’étude des assemblages supramoléculaires ouvrent d’importantes perspectives sur le contrôle de l’auto-organisation des molécules et la formation de nano-machines.[1] Les cucurbit[N]urile (CB) sont des macrocycles constitués d'unités glycolurile qui forment une cavité pouvant piéger des molécules organiques.[2] L’orientation des groupements carbonyles vers le centre de la cavité est idéale pour créer des liaisons hydrogènes avec les molécules piégées et former des complexes d’inclusion. La stabilité du complexe d’inclusion est très dépendante des fonctions des molécules que l’on souhaite piéger. L’étude de la formation de ces complexes d’inclusion est un axe important de l’institut de chimie radicalaire au sein des équipes CROPS et SREP. Notre objectif est d’imaginer des molécules possédant deux sites d’accueil de macrocycles cucurbit[N]urile différents et de contrôler, par des stimuli extérieurs (pH, lumière, électro-activation, etc), le passage du macrocycle d’un site à un autre. Ce déplacement contrôlé du macrocycle le long d’une molécule permettra des développements dans le domaine des nano-machines moléculaires et pourra s’apparenter à un moteur moléculaire.[3]

Le travail du jeune chercheur sera d’identifier, par la littérature, deux fonctions chimiques distinctes capables d’accueillir un macrocycle cucurbit[N]urile et d’imaginer une stratégie de synthèse pour réunir ces deux sites sur une molécule. Une des fonctions devra être activable par stimulation. Le jeune chercheur devra réaliser la synthèse de sa molécule à deux sites et la caractériser (RMN, IR, etc). Le travail de synthèse sera réalisé au sein de l’équipe CROPS de ICR au service 542, faculté St-Jérôme, AMU. Références bibliographiques : [1] E. R. Kay, D. A. Leigh, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 10080 [2] Scherman et al. Chem. Rev. 2015, 115, 12320 [3] D. B. Amabilino et al. Chem. Rev., 1995, 95 (8), pp 2725; E. A. Neal, S. M. Goldup Angew. Chem. Int. Ed. 2016

Site%1Macrocycle%CB

Site%2

Projet Tutoré M2

2016-2017

Approche multi-catalytique éco-compatible pour la synthèse de molécules biologiquement actives

Spécialité/parcours : (MISO) Laboratoire : iSm2 Equipe : Stereo NOM, Prénom : QUINTARD, Adrien Adresse : Aix-marseille Université, Campus St Jerome, service 541 N° de téléphone : 0491228018 E-Mail : adrien.quintard@univ-amu.fr Sujet

Accéder à des molécules biologiquement actives de manière la plus rapide et respectueuse de l'environnement représente un des grands défis de la chimie organique moderne. Dans ce but, nous avons récemment initié un nouveau programme de recherche combinant différents modes d'activations comme la catalyse basé sur un métal peu onéreux tel que le fer avec l'organocatalyse. Cette combinaison multi-catalytique permet l'exploration de voies de synthèses inédites pour la synthèse de molécules complexes de la manière la plus éco-compatible. Le but de ce stage est d'étendre ce type de système multi-catalytique à de nouvelles réactivités et de les appliquer à la synthèse de molécules à fort potentiel d'activités biologiques tels que les 1,3-polyols, fragment présent dans plus de 1000 produits naturels (Schéma)

Références bibliographiques : a) A. Quintard, T. Constantieux, J. Rodriguez, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 12883; b) M. Roudier, T. Constantieux, A. Quintard, J. Rodriguez, ACS. Catal. 2016, 6, 5236 ; c) http://ism2.univ-amu.fr/equipes/Stereo_1.htm

X

R3

R2

R1X

R3 R1 R2+

cat1 Cat2

Réaction)en)cascade)grâce)à)la)catalyse)

multiple

Comment)créer)une)grande)complexité)moléculaire)en)un)minimum)d'étapes?

Exemple1de1cascade1possible:

molécules)biologiquement)actives

R1OHOHOH

R2OH

* * * *R1

XX

O

R2

O+ +

cascade

Fragment1présent1dans1>110001produits1naturels

Stage M2

2016-2017

TRANSFERT DE CHIRALITE DANS DES REACTIONS DE CYCLOISOMERISATION

Spécialité/parcours : MISO Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire Equipe : Chimie Moléculaire Organique NOM, Prénom : NECHAB, Malek Adresse : Faculté de Saint Jérôme N° de téléphone : 04 91 28 83 09 E-Mail : malek.nechab@univ-amu.fr Sujet

La synthèse stéréosélective qui vise à contrôler la configuration relative et absolue lors de la création de centres stéréogènes, joue un rôle prépondérant dans différents domaines allant de la synthèse asymétrique à la chimie médicinale. Ce stage se propose d'étudier le double transfert de chiralité dans les réactions de cycloisomérisations d’énynes énantiopurs. Ces cyclisations en cascade permettent de développer de nouvelles voies d'accès asymétriques, rapides et flexibles à différentes familles de carbocycles et d'hétérocycles. Le projet s'appuie sur des résultats préliminaires obtenus récemment qui ont permis de mettre à jour une nouvelle séquence de carbocuprations cyclisantes en cascade au cours de laquelle s'effectue de manière très efficace un double transfert de chiralité centrique-axiale-centrique (Schéma ci-dessous).1,2 Lors de ce stage, nous projetons la mise en place de nouvelles cascades qui devraient permettre la synthèse de nombreux composés dont certains sont difficiles d'accès par d'autres voies et le développement d'une nouvelle méthodologie de synthèse de molécules complexes à haute valeur ajoutée.3 Une chiralité axiale sur le substrat sera le relai dans cette transformation.

Références bibliographiques : 1- T. Arif, C. Borie, D. Mouysset, J.-V. Naubron, N. Vanthuyne, M. P. Bertrand, M. Nechab, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 3227 (Hot paper). 2- T. Arif, C. Borie, N. Vantuyne, A. Tintaru, M. P. Bertrand,* M. Nechab* Adv. Synth. Catal., 2015, 357, 3611. 3- C. Borie, N. Vanthuyne, M. P. Bertrand, D. Siri, M. Nechab*, Acs Catal. 2016, 6, 1559.

∗∗ R3

R

• R4

R2R1 R2R1

Transfert de chiralité

R3

Chiralité axiale sur l'oléfineR1

R2

Projet Tutoré M2

2016-2017

L’effet stabilisant du silicium Spécialité/parcours : MISO Laboratoire : ICR Equipe : PCR NOM, Prénom : SPITZ, Cédric

Adresse : Faculté de Pharmacie, 27 bd Jean Moulin, 13005 Marseille

N° de téléphone : 0491835657 E-Mail : cedric.spitz@univ-amu.fr Sujet Le silicium est connu pour stabiliser les charges positives en beta (effet β) et les déstabiliser en alpha. Mais qu’en est-il de la stabilisation des charges négatives? Nous proposons ici de faire un état des lieux de la bibliographie concernant la stabilisation d’anions par le silicium. Références bibliographiques :

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2016-2017

Ionisation MALDI d’oligomères de phénylène éthynylène Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire Equipe : SACS Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Laurence Chrales Qualité : PR Adresse : Service 511, Campus St-Jerome, 13013 Marseille N° de téléphone : 04 91 28 86 78 E-Mail : laurence.charles@univ-amu.fr Sujet

L’ionisation par désorption laser assistée par matrice (MALDI) est une technique d’ionisation

courante des polymères synthétiques pour leur analyse par spectrométrie de masse. Cependant, les processus fondamentaux mis en jeu dans ce processus d’ionisation ne sont encore totalement maîtrisés. En conséquence, le développement de méthodes MALDI-MS reste empirique et essentiellement basé sur des essais multiples pour déterminer le choix du couple matrice/sel optimal pour l’ionisation d’un polymère donné. Quelques règles existent néanmoins, qui dictent la nature du sel en fonction des hétéroatomes présents dans le polymère. En l’absence d’hétéroatomes, seules les espèces comportant des cycles aromatiques telles que le polystyrène ont pu être cationisées par de l’argent ou des métaux de transition. Cependant, malgré leurs nombreuses insaturations qui pourraient être autant de sites de cationisation, l’ionisation MALDI des oligomères de phénylène éthynylène n’a jamais été réalisée. Seules quelques pistes ont été proposées1 et consistent à provoquer la formation de complexes non covalents avec des anions polyatomiques.

Le but de ce projet est de réaliser une étude bibliographique exhaustive sur la génération de complexes non covalents en MALDI mode négatif afin de rationaliser les conditions expérimentales à même de parvenir à l’ionisation d’oligomères de phénylène éthynylène pour permettre leur analyse par spectrométrie de masse. Références bibliographiques : 1. E.L. Elloitt, C.R. Ray, S. Kraft, J.R. Atkins, J.S. Moore, Journal of Organic Chemistry 71 (2006) 5282.

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2016-2017

Formation de molécules complexes au sein de l’atmosphère de Titan Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires Equipe : ASTRO Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Couturier-Tamburelli Isabelle Qualité :MCF Adresse : Avenue Escadrille Normandie Niemen N° de téléphone : 0491282816 E-Mail : isabelle.couturier@univ-amu.fr Sujet

Titan, le plus gros satellite de Saturne, est le seul satellite du système solaire à posséder une atmosphère dense (1.5 bar) majoritairement composée d’azote et de quelques pourcents de méthane. Soumis à différentes sources d’irradiation dont les rayonnements solaires l'azote et le méthane sont photodissociés dès la haute atmosphère et conduisent à la formation de nitriles et d'hydrocarbures. Parmi les molécules détectées le C2N2 et le C2H2 sont présents en grande proportion et peuvent conduire par croissance moléculaire (sous rayonnement photochimique) à la formation de molécules complexes. L’objectif de ce stage est d’une part de rassembler les données de la littérature concernant les mécanismes de formation de molécules à longues chaines carbonées à partir de la photochimie de mélanges composés de nitriles et d’acétyléniques et d’autre part de déterminer les molécules susceptibles de se former à partir de la photolyse du mélange C2N2 :C2H2. L’étudiant devra également calculer leurs spectres infrarouges et les confronter aux données expérimentales. Références bibliographiques : Photochemical activity of Titans Löw-altitude condensed haze" M. S. Gudipati, R. Jacovi, I. Couturier-Tamburelli, A. Lignell M. Allen, Nature Communications, 4 (2013) 1648 Synthesis and spectroscopy of cyanotriacetylene (HC7N) in solid argon" I. Couturier-Tamburelli, N. Piétri, C. Crépin, M. Turowski, J-C, Guillemin and Robert Kołos, J. Chem. Phys., 140 (2014) 044329.

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2016-2017

Y a-t-il une quadruple liaison dans C2 ? Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : iSm2 Equipe : CTOM Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Hagebaum-Reignier, Denis Qualité : MCF Adresse : Service 561 – Campus St Jérôme N° de téléphone : 04 91 28 89 18 E-Mail : denis.hagebaum-reignier@univ-amu.fr Sujet

La molécule de dicarbone C2 est l’une des molécules diatomiques les plus fortement liées dans la nature. Paradoxalement, elle est extrêmement réactive et n’est pas isolable en laboratoire. Elle a été détectée par exemple dans des nuages interstellaires diffus et son rôle implication dans la croissance du diamant ou la formation de fullerènes est connue [1]. Une controverse acharnée sur la nature de la liaison dans C2 a vu le jour dans la littérature scientifique des dernières années et a divisé les scientifiques qui se sont penchés sur cette question en deux clans : * d’une part, les partisans d’une liaison chimique caractérisée par deux liaisons π fortes et deux liaisons σ faibles [2][3] ; * d’autre part, les partisans d’une liaison chimique constituée de deux liaisons π fortes, une liaison σ forte et une liaison σ faible, représentée par un schéma de Lewis sur la figure 1 [4]. Cette vision conduit à la notion d’une « quadruple liaison » au sens de Lewis, ce qui semble violer la règle communément admise et enseignée d’une multiplicité de liaison maximum de trois entre atomes de la 2ème ligne du tableau périodique.

Figure 1 : représentation schématique de la quadruple liaison dans C2

La question n’est actuellement pas véritablement tranchée. L’objectif de ce projet tutoré consiste dans un premier temps à résumer les arguments des différents partisans dans la littérature récente. Dans un second temps, des calculs précis de chimie quantique des états électroniques de C2 seront réalisés et une méthode récente développée dans notre laboratoire [5], qui permet de décrire une fonction d’onde électronique à partir d’un jeu de structures localisées, sera appliquée à dans l’espoir d’apporter des éléments de réponse quant à la nature quadruple de la liaison dans C2. Références bibliographiques : [1] S. Shaik, D. Danovich, B. Braida, P. C. Hiberty, Chem. – Eur. J., 2016 [2] M. Hermann, G. Frenking, Chem. – Eur. J., 2016 [3] S. Shaik, D. Danovich, P. C. Hiberty, Chem. - Eur. J., 2015 [4] D. Danovich, P. C. Hiberty, W. Wu, H. S. Rzepa, S. Shaik, Chem. – Eur. J., 2014 [5] J. Racine, D. Hagebaum-Reignier, Y. Carissan, S. Humbel, J. Comput. Chem., 2016

Sason: To get back to my story—in that first paper, as VBaficionados we joined forces with Wei Wu to test whether VBcalculations retrieves those levitating p bonds. And alsostraighten out weird things in kinky potential energy curves,supposedly coming from some good ab initio calculations.From looking at 78 VB structures, we concluded the moleculeis best described as a triply bonded structure. Even though wegot a singlet ground state wherein all the eight electrons werepaired, in this 2011 paper we overlooked the presence of the4th electron pair. So, let me draw it below (1), for now, witha question mark.

We also focused too much on papers with high-levelcalculations of C2 and therefore missed many interestingpapers. For example, we missed Roald!s work on C2 and solid-state carbides, and we missed a paper by Paul Schleyer and co-workers, thinking about a possible quadruple bond in C2. I willget to Paul!s paper again later.

At some moment, our attention turned back to the 4th

electron pair and its potential contribution to bonding in C2.As we began this more exciting study of C2, we were usheredto a blog by Henry Rzepa,[5] Henry is with it, he writes blogs.He also feels that blogs are important ways of communicatingscience in the future, and I still didn!t (ironically, I am now onthe board of editors of the blog journal ComputationalChemistry Highlights[6]). But, as we both love bonding, Henrynever gave up on wooing me to look at his blog. In thisinstance, he was arguing with his fellow bloggers aboutquadruple bonding in CN+.Henry: I am in the wonderful position of each week meetinggroups of up to eight young and receptive minds for what wehere call undergraduate tutorials. They tend to ask questionsfrom “out of the left field.” So it was on December 16, 2010. Ihad to try to explain to them why the nitronium cation, NO2

+

was a common reagent used for aromatic electrophilicsubstitution, but that the “cyonium” cation, CN+ was not.One starts the interaction (these were “fresher” students, justtwo months into their university experience) with asking fora volunteer to draw a valence bond structure for the speciesunder discussion. NO2

+ quickly emerged, but as a group wepondered rather longer upon CN+.Roald: CN+? Henry, how did you ever get to such a weirdmolecule?Henry: It!s not as weird as you think. CN+ is implicated insome organic reactions[7] and you can find it in the tails ofcomets.[8]

That night I decided to try to collect some thoughts on myblog, the intention being that the more inquisitive studentsmight have a follow up to the tutorial (I had cut my teeth inthis by speculating upon the Finkelstein reaction, which hasproven my most popular post to date).[9]

Roald: The special thing about Henry!s blogs is they!re notjust words. First, he does what I keep telling my graduatestudents to do—you have a program, for God!s sake use it,

play with it, do a calculation on any small problem related toyour problem. Let the calculations teach you. They are soeasy! Henry does just that. And he also delights in graphics, sohis blogs are Gesamtkunstwerke, in which one is invited to dipinto a graphic, often one on several levels, or an animation.Henry: Thank you, Roald! When I got home on Dec 16th, Idid just that, and put CN+ into the playpen (sorry, program).And thought about a quadruple bond in that molecule. TheHOMO of that molecule, from what is of course a ratherna"ve molecular orbital calculation, is a degenerate p type.Roald: I!m happy, that MO diagram of Figure 1 is good forsomething.Henry: Even for heteronuclear molecules! The MO thatcaught my attention was the HOMO!2 (I show it in Figure 2left), being the anti-bonding combination resulting from end-on overlap of the 2s AOs, with substantial admixture of the2pz AOs (z being the molecular axis).

Sason: It!s derived from the 3sg of the homonuclear diatomic(see Figure 1).Henry: Yes. The mandatory node for this combinationappears to have crept from the center of the bond toembedding itself onto the nitrogen atom. Since the sense ofthis can be difficult to perceive from a (static) diagram such asthat in Figure 2 left, I introduced rotatable orbital surfaces onmy blog to facilitate exploration and the reader is encouragedto try this out (I also gave the calculation itself a DOI-likeidentifier[10] if you wished to seek access to the details of thecalculation itself).

Well, this orbital did not look very anti-bonding to me. Itseemed possible that it might not fully overcome the positivecontribution of the in-phase combination, the consequencebeing an elevation of the total bond order beyond two. TheLUMO (Figure 2 right) results from the in-phase overlap ofthe 2pz AOs, and any (multi-reference) contribution fromoccupancy of this orbital must also tend to increase the bondorder.Sason: It turned out to be a lucky marriage of prepared minds.While our gang was continuing its study of C2, now looking atthe 4th bond, Henry!s blog made it clear that there may bemany more molecules that are isoelectronic to C2 and that allof them are potentially bonded by quadruple bonds. It wasa relief to know that we were not so lonely with this “crazy”idea, and so it made sense to include him in this second study.Roald: This is the way science should work—someone bringsa good idea to you, you include him as a coauthor.Sason: We did include Henry, and we never had a secondthought about doing so.

Figure 2. The HOMO!2 (left) and the LUMO (right) for CN+ ina simple MO picture.

AngewandteChemie

3021Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3020 – 3033 ! 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.org

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2016-2017

Etude de la dynamique d'une flavohémoglobine par marquage de spin coulé à la Résonance Paramagnétique Electronique

Spécialité/parcours : CV Laboratoire : Bioénergétique et Ingénierie des Protéines Equipe : Biophysique des métalloprotéines NOM, Prénom : MARTINHO, Marlène Adresse : BIP-IMM-AMU-CNRS 7281, 31 chemin Joseph Aiguier, 13402 Cedex 20 N° de téléphone : 04 91 16 44 14 E-Mail :mmartinho@imm.cnrs.fr Sujet Les flavohémoglobines (FlavoHbs) sont composés de trois domaines : un domaine à hème de type globine, un domaine de site de fixation d'une flavine et un domaine de fixation du substrat de l'enzyme, le NADH. Une des fonctions les plus importantes des FlavoHbs est la détoxification du NO° par la fonction NO° dioxygénase (NOD) comme arsenal de défense chez certains microorganismes. L'inactivation des flavoHbs entraîne une diminution de virulence. Des composés chimiques (dérivés azolés) ont été identifiés comme étant capables d'inhiber l'activité NOD et donc d'affecter les facteurs de virulence bactérienne. Le mécanisme d'action de ces protéines semble être basée sur une interaction complexe et dynamique entre états conformationnels. Les flavoHbs peuvent adopter des conformations différentes qui dépendent de la nature du ligand dans la poche de liaison. In vitro, il a été montré que les flavoHbs sont capables d' adopter des conformations différentes en fonction de la nature chimique des inhibiteurs de NOD (éconazole, miconazole). L’exploration de ces processus de changements conformationnels des flavohémoglobines de Staphyloccocus (S) aureus et Rasltonia (R) eutropha sera réalisée à travers une approche « marquage de spin » qui est basée sur l’insertion de sondes paramagnétiques exogènes, et sur l’analyse de leurs propriétés dynamiques par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE). Ce stage s’inclura dans un contexte de recherche multidisciplinaire à l’interface biologie/chimie/physique. L’étudiante sera impliquée dans la manipulation de la protéine, de son étude par différentes techniques biophysiques et dans les expériences de marquage ainsi que dans l’enregistrement et l’analyse des spectres RPE au laboratoire BIP. Références bibliographiques : Z F Guo, D Casio, K Hideg, and W L Hubbell. Protein Sci. 17, 228-239, 2008. W Hubbell, H S Mchaourab, C Altenbach, and M A Lietzow. Structure 4, 779-783, 1996. A Ilari, et al. Journal of Biological Chemistry, 277, 23725-23732, 2002. N Ioannidis, C E Cooper, and R K Poole. Biochemical Journal, 288 (2) 649-655, 1992. N Le Breton, et al. Frontiers in Molecular Biosciences, 2015. D Michael, Bridges, K Hideg, L Wayne, and Hubbell Applied Magnetic Resonance,363-390, 2010. Myriam Moussoui PhD thesis, Université Paris Sud 11 Orsay, 2016. M Pannier, S Veit, A Godt, G Jeschke, and H W Spiess. Journal Magnetic Resonance, 142, 331-340, 2000. Y Polyhach, E Bordignon, and G Jeschke. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 2356-2366, 2011. A Schweiger and G Jeschke. Principles of Pulse Electron Resonance. Oxford University Press, New York, 2005. Kelly Sharon, Jess Thomas, and Price Nicholas. Biochemica ans Biophysica Acta 1751, 119-139, 2005. Goncaves V L, Nobre L S, Vicente J B, Teixeira M, and Saraiva L M. FEBS Letters 580, 1817-1821, 2006.

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2016-2017 Etude de la dynamique structurale de protéines chaperonnes par l’utilisation de sondes paramagnétiques et de la spectroscopie RPE. Spécialité/parcours : (CV, CISA) Laboratoire : Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines - UMR 7281 IMM –CNRS et Aix-Marseille Université 31 chemin Joseph Aiguier 13402 Marseille Cedex 20 Equipe : Biophysique des protéines (Bip07) Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : MILEO Elisabetta Qualité : CR2 Adresse : 31 chemin Joseph Aiguier 13402 Marseille Cedex 20 N° de téléphone : 04-9116 4610 E-Mail : emileo@imm.cnrs.fr Sujet Une des avancées marquantes en biologie structurale concerne la vision renouvelée de la relation « structure-fonction » des protéines, vision dans laquelle la dynamique et la flexibilité structurale jouent maintenant un rôle central dans les fonctions biologiques. En effet, les protéines ne sont plus vues comme des objets rigides et statiques mais comme des systèmes potentiellement flexibles et fonctionnellement modulables selon leur environnement cellulaire. L’étude de la dynamique structurale des protéines est cruciale pour amener à la compréhension de leur fonctionnement. En effet, les transitions structurales sont impliquées dans de nombreux processus biologiques clé tels que la régulation de l’activité enzymatique, les phénomènes allostériques, la reconnaissance et l’assemblage d’édifices complexes, la communication, la régulation cellulaire. Au cours de ces deux dernières décennies, la technique du « marquage de spin » (SDSL) couplé à la spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) est apparue comme une des méthodes majeures pour l’étude structurale et dynamique des systèmes biologiques. Cette technique repose sur l’introduction spécifique en un site d’intérêt de la protéine - sur une cystéine naturellement présente ou introduite par mutagenèse dirigée - d’une sonde paramagnétique ciblant les fonctions sulfhydriles (-SH), et sur l’analyse du spectre RPE résultant. Les marqueurs de spin usuels sont des radicaux stables de type nitroxyde. Nous proposons d’utiliser la technique de « marquage de spin » pour étudier la flexibilité structurale d’une protéine chaperonne UreG appartenant à la famille des Protéines Intrinsèquement Désordonnées (IDPs), ayant une activité enzymatique (GTPase) et qui intervient dans la biogenèse de l’urease chez B. pasteurii. Ce stage s’inscrit dans un contexte de recherche multidisciplinaire, à l’interface chimie/physique/biologie. L’étudiant en stage travaillera essentiellement aux expériences de marquage de la protéine ainsi qu’à l’enregistrement et à l’analyse des spectres RPE. Références bibliographiques : 1. N. Le Breton, M. Martinho, E. Mileo, E. Etienne, G. Gerbaud, B. Guigliarelli and V. Belle Front. Mol. Biosc. 2015, 2, 21. “Exploring Intrinsically Disordered Proteins using Site-Directed Spin Labelling Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy. 2. M. Lorenzi, L. Sylvi, G. Gerbaud, E. Mileo, F. Halgand, A. Walburger, H. Vezin, V. Belle, B. Guigliarelli and A. Magalon PLOS One 2012, 7(11), e49523. “Conformational selection underlies recognition of a molybdoenzyme by its dedicated chaperone” 3. A. D’Urzo, …, B. Zambelli; “Conformational response to Zn(II) and Ni(II) binding of Sporosarcina pasteurii UreG, an intrinsically disordered GTPase”, (2014) J. Biol. Inorg. Chem., 19(8): 1341-1354 4. B. Zambelli, et al. “Insights in the (un)structural organization of Bacillus pasteurii UreG, an intrinsically disordered GTPase enzyme” (2012); Mol. Biosyst. 8: 220-228 (hot article)

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2016-2017

Application de la technique « fast-Magic Angle Spinning » pour l’observation de spectres 1H RMN en haute résolution dans les

échantillons solides Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : ICR UMR 7273 Equipe : SACS NOM, Prénom : MOLLICA, Giulia Adresse : Service 512, Campus St. Jérôme N° de téléphone : 04 91 28 91 48 E-Mail : giulia.mollica@univ-amu.fr Sujet En phase liquide, les mouvements stochastiques des molécules permettent de moyenner les interactions dipolaires entre noyaux 1H et ainsi d’observer des spectres 1H RMN de haute qualité. Au contraire, dans les échantillons solides, ces interactions demeurent intactes, causant un fort élargissement des signaux 1H et donc compliquant considérablement l’interprétation de ces spectres. Afin de reproduire l’effet des mouvements moléculaires sur les spectres RMN du solide, et ainsi obtenir une augmentation de la résolution spectrale, la technique de rotation de l’échantillon à l’angle magique (« magic angle spinning » ou MAS) peut être utilisée. Pour que cette technique soit efficace, il est nécessaire que la vitesse de rotation de l’échantillon soit au moins égale, voire plus grande, de l’interaction que l’on veut éliminer. Dans le cas des noyaux 1H des vitesses de rotation élevées sont souvent nécessaires afin de réduire l’effet de l’élargissement des rayes causé par les interactions dipolaires 1H-1H, on parle alors de techniques « fast-MAS ». Pendant ce projet tutoré, l’étudiant sera amené à effectuer une recherche bibliographique sur l’état de l’art dans l’utilisation des techniques « fast-MAS » (60 kHz et plus) pour l’étude des 1H dans des échantillons organiques. Plusieurs échantillons seront ensuite analysés en utilisant les techniques de littérature à l’aide d’une sonde disponible au laboratoire, qui peut atteindre des vitesses de rotation de 60 kHz.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Etude des propriétés électroniques des dérivées du bore par des simulations

quanto-mécaniques.

Spécialité/parcours : CISA

Laboratoire : iSm2, UMR-CNRS-7313

Equipe : CTOM

NOM, Prénom : NAVA Paola

Adresse : Aix-Marseille Université

Campus St. Jérôme, Service 561

13397 Marseille cedex 20

N° de téléphone : 04 91 28 88 15

E-Mail : paola.nava@univ-amu.fr

Sujet

Le but de ce stage est d'étudier des aspects de la chimie du bore, notamment des dérivés boreniums,

boryls et diborenes. L'électrophilie de plusieurs structures de boreniums sera évaluée sur la base d'uneéchelle comparative. La nucleophilie des boryls sera discutée sur la base de calculs de réaction de

substitution et/or addition nucleophilique. Enfin, l'utilisation de diborenes comme ligands pour desmétaux de transition sera testée par des optimisations des géométries de coordination et des calculs

d'énergie de formation.

Références bibliographiques :

P. Nava, D. Hagebaum-Reignier, S. Humbel ChemPhysChem 2012, 13, 2090.

M. Toure, O. Chuzel, J-L Parrain JACS 2012, 134, 17892.

J. Cid, J. J. Carbo, E. Fernandez, Chem. Eur. J. 2012, 18,12794.

Projet Tutoré M2

2016-2017 ETUDES THÉORIQUES DU MÉCANISME D’ACTIVATION DE PETITES MOLÉCULES

PAR DES ENZYMES À CUIVRE

Spécialité/parcours : CV / CISA Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires de Marseille Equipe : BiosCiences NOM, Prénom : ORIO, Maylis Adresse : Campus St Jérôme, Av. Escadrille Normandie-Niémen, 13397 Marseille N° de téléphone : 0491288099 E-Mail : maylis.orio@univ-amu.fr Sujet De nos jours une approche relativement répandue dans les groupes de recherche consiste à combiner techniques expérimentales et modélisations théoriques pour la caractérisation des objets d'étude. Plus spécifiquement, la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) est de plus en plus utilisée pour des applications relatives aux systèmes biologiques [1]. Les avancées méthodologiques ainsi que les récentes implémentations sont devenues telles que de nombreuses propriétés moléculaires peuvent maintenant être prédites avec une grande précision aussi bien d'un point de vue qualitatif que quantitatif. L'approche DFT est maintenant établie comme un outil de recherche pertinent car elle permet de prédire de nombreuses propriétés telles que les structures, les énergies, les mécanismes réactionnels et les observables spectroscopiques de systèmes très variés. L'utilisation des méthodes DFT pour modéliser des propriétés moléculaires permet d'établir un lien direct entre les aspects expérimentaux et théoriques car elles donnent accès à d'importantes informations concernant les paramètres structuraux, électroniques et spectroscopiques des espèces étudiées [2]. Dans le cadre du thème de recherche Métalloenzymes et Modèles développés par le groupe BiosCiences, nous nous intéressons ainsi à l'étude de complexes inorganiques qui se présentent comme des composés biomimétiques et bio-inspirés d'enzymes à cuivre. Ces systèmes sont de bons modèles structuraux mais ils sont également fonctionnels pour ce qui concerne les réactions d'activation du dioxygène, de l'oxyde nitreux ou de liaisons C-H [1-3]. Nous ferons appel à des calculs de chimie quantique basés sur les méthodes DFT pour l'étude de la structure et des propriétés électroniques et magnétiques de ces composés modèles. Les outils de la chimie quantique permettront de rationaliser les données expérimentales en donnant accès à la structure des espèces sondées et à une cartographie complète de leur structure électronique (répartition de la densité de spin, diagramme d’orbitales moléculaires, stabilité énergétique, etc.). La stratégie développée visera notamment à reproduire à partir d’une structure existante (données cristallographiques) ou modélisée (optimisation DFT) les propriétés moléculaires (électroniques et magnétiques) des espèces étudiées. Cette étape permettra à la fois de valider la méthode employée pour les calculs théoriques mais aussi d’associer une structure à des propriétés spectroscopiques spécifiques. Cette démarche couplant à la fois théorie et expérience vise ultimement à la mise en place de relations du type «structure-propriété-activité» dont les objectifs seront multiples : prédiction de structures, utilisation comme sonde structurale (dans les enzymes) et conception de nouveaux systèmes (pour la catalyse ou la biochimie). Le sujet exact d’étude sera choisi en début de stage en fonction des besoins du groupe et des souhaits et aspirations du candidat.

Références bibliographiques : [1] Neese, F. Coord. Chem. Rev., 2009, 253, 526.

[2] M. Orio, D.A. Pantazis, F. Neese, Photosynth. Res., 2009, 102, 443-453.

[3] M.S. Askari, M. Orio, X. Ottenwaelder Chem. Comm., 2015, 51, 11206-11209.

[4] C. Esmieu, M. Orio, L. Le Pape, J. Pécaut, C. Lebrun, S. Torelli, S. Ménage Chem. Sci., 2014, 5, 4774-4784.

[5] B. N. Sánchez-Eguía, M. Flores-Alamo, M. Orio, Ivan Castillo Chem. Comm., 2015, 51, 11134-11137.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Méthodologies en RMN du solide pour la caractérisation de matériaux hétérogènes

Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : ICR Equipe : SACS Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : PIZZALA Hélène Qualité : MCF Adresse : Service 512, Campus St Jérôme, 13397 Marseille cedex 20 N° de téléphone : 04 91 28 91 48 E-Mail : helene.pizzala@univ-amu.fr Sujet La spectrométrie de masse après ionisation MALDI permet une description détaillée de la structure des polymères synthétiques dès lors que l’échantillon à analyser est convenablement préparé. La structuration de l’échantillon, qui dépend de sa préparation, conditionne en effet l’efficacité MALDI. Notamment, nous avons montré par RMN du solide pour des échantillons de poly(oxyde d’éthylène) issus de préparation « solvent-free »1, que le caractère hétérogène de l’échantillon et la présence de différentes phases de la matrice ont une influence majeure sur les résultats des expériences MALDI 2. Pour ces échantillons nous avons pu observé que la mobilité de ces différentes phases pouvaient être extrêmement différentes en fonction de la matrice utilisée et de ses interactions avec le polymère. La RMN du solide est une technique particulièrement performante les différentes techniques RMN 1H et 13C permettant de détailler la microstructure et la morphologie de systèmes polymériques hétérogènes. L’étudiant orientera, en particulier ses recherches sur les méthodologies utilisées pour caractériser les phases de mobilités différentes au sein d’un même échantillon. Références bibliographiques : 1. Trimpin, S.; Rouhanipour, A.; Az, R.; Rader, H. J.; Mullen, K., New aspects in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry: a universal solvent-free sample preparation. Rapid Communications in Mass Spectrometry 2001, 15 (1), 1364-1373

2. Major,'Y.;'Pizzala,'H.;'Ziarelli,'F.;'Phan,'T.'N.'T.;'Mollica,'G.;'Charles,'L.;'Towards'the'rationalzation'of'the'MALDI'process':'a'combined'mass'spectrometry'approach.'Analytical)Methods)2012,)4,)311853126.

Projet Tutoré M2

2016-2017

Détermination structurale des solides à l’aide du couplage spin-spin J Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire Equipe : SACS Responsable directe du stagiaire NOM, Prénom : Thureau Pierre Qualité : MCF Adresse : Service 512, Campus St-Jerome, 13013 Marseille N° de téléphone : 04 91 28 85 78 E-Mail : pierre.thureau@univ-amu.fr Sujet

Le but de ce projet est de relier la mesure expérimentale du couplage J 13C-13C à la conformation

tridimensionnelle de molécules sous forme solide. Pour cela, nous utiliserons la théorie de Karplus,1 qui a été établie pour relier le couplage J 1H-1H à la conformation tridimensionnelle de molécules sous forme liquide. Bien que cette théorie soit couramment utilisée pour l’étude des molécules sous forme liquide, elle est très peu utilisée pour les molécules sous forme solide. Au cours de ce stage, une recherche bibliographique sur la relation de Karplus pour des molécules sous forme solide sera effectuée. En particulier, nous chercherons des références bibliographiques qui décrieraient la relation entre les angles dièdres et le couplage J pour 2 atomes de carbones séparés par 3 liaisons chimiques. Les résultats de ce travail de bibliographie seront ensuite utilisés pour interpréter les résultats expérimentaux obtenus dans notre laboratoire.2 Références bibliographiques : 1. M. Karplus, Journal of American Chemical Society 85 (1963) p.2870 2. P. Thureau, G. Mollica, F. Ziarelli, S. Viel, Journal of Magnetic Resonance 231 (2013) p.90

Projet Tutoré M2

2016-2017

Découplage homonucléaire 1H Spécialité/parcours : CISA Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire (UMR AMU/CNRS 7273) Equipe : Spectrométries Appliquées à la Chimie Structurale (SACS) NOM, Prénom : VIEL, Stéphane Qualité : Professeur Adresse : Centre de St. Jérôme, service 512, 13397 Marseille cedex 20 N° de téléphone : 04 91 28 89 02 E-Mail : s.viel@univ-amu.fr Sujet

La RMN est une technique spectroscopique idéale pour sonder la structure moléculaire au niveau atomique. En phase liquide, les mouvements moléculaires rapides moyennent les interactions magnétiques anisotropes, ce qui conduit à l’observation de raies très fines identifiées par leurs valeurs de déplacements chimiques isotropes et, le cas échéant, par leur figure de couplage scalaire. Ces deux informations sont fondamentales pour déterminer la structure moléculaire. Cependant, dans le cas notamment de la RMN 1H, la présence de nombreux couplages conduit à une multiplication des signaux qui compliquent fortement l’interprétation spectrale. Récemment, des méthodes ont été développées permettant en quelque sorte de supprimer les effets du couplage scalaire, conduisant à l’observation de raies uniquement associées au déplacement chimique. L’objectif de ce projet est de réaliser un état de l’art sur les techniques actuellement disponibles et d’en tester certaines, notamment en termes de résolution spectrale et de sensibilité, sur des composés modèles. Références bibliographiques :