Development of fluorescent platforms for the design of multifunctional compounds for in vitro and in vivo applications in molecular imaging

Développement de plateformes fluorescentes pour la conception d'agents multifonctionnels pour des applications d'imagerie in vitro et in vivo Cette thèse s’inscrit dans le développement et l’évaluation de nouvelles plateformesmoléculaires pour une application en imagerie optique par fluorescence. Nous avons cherché àdévelopper de nouveaux outils multifonctionnels et modifiables à façon. Cette approche estnécessaire car l’introduction d’un fluorophore peut fortement influencer les propriétés ducomposé final. Cela signifie que l’introduction du fluorophore sur l’agent sélectionné doit avoirêtre réalisé dès le départ. Pour cela deux axes principaux ont été étudiés; le premier consiste àutiliser des BODIPY pour le développement d’agents thérapeutiques traçables pour uneapplication principalement in vitro; le deuxième cible sur la conception de plateformes à based’AzaBODIPY compatibles avec l’imagerie in vivo.Dans la première partie deux fluorophores à base de 3,5-dichloro-BODIPY ont été identifiéscomme plateformes prometteurs. Ils ont été fonctionnalisés sélectivement par un agent or(I)-phosphine, un thiosucre et un phosphonium afin de pouvoir étudier l’influence du positionnementde chaque substituant sur les propriétés finales. Nous avons pu démontrer qu’unefonctionnalisation sélective et spécifique est possible avec ces substituants fragiles ; cela nous apermis de développer 12 agents théranostiques à base d’or(I). Les propriétés photophysiques etbiologiques ont ensuite été évaluées; pour cela nous avons déterminé leurs propriétés antiprolifératives (3 lignés cellulaires), la balance hydrophile, l’accumulation d’or dans les cellules etla localisation des composés des composés par microscopie confocale. Cette stratégie deplateforme multifonctionnelle nous a permis de développer un panel de composés traçables ayantdes activités mixtes ainsi que des distributions cellulaires distinctes. Cette étude a permisl’identification et la sélection de trois ou quatre composés qui feront l’objet d’une étudeapprofondie.Dans la deuxième partie de cette thèse nous avons développé des plateformes multifonctionnellescompatibles avec l’imagerie in vivo; pour cela nous avons poursuivi deux approches différentes.La première était l’utilisation de 1,7-di(phenol)3,5-di(phenyl)-azaBODIPY, suivi par safonctionnalisation sur les groupements OH afin de développer un traceur bioconjugablefluorescent dans le proche infrarouge (NIR-I). Malheureusement ce traceur possède despropriétés optiques très défavorables. Nous avons alors développé une approche innovante baséesur la fonctionnalisation de l’atome de bore. En s’appuyant sur cette approche deux traceursfortement fluorescents dans le proche infrarouge et solubles dans l’eau ont été développés. Cesfluorophores ont été conjugués sur un anticorps innovateur afin de permettre l’imagerie optiquedu ligand PD-L1. Les traceurs se sont montrés stables pour au moins 48h dans le plasma murin etpossèdent de très bonnes propriétés optiques. Comme preuve de concept nous avons conduitune étude préclinique in vivo. Cette étude a montré que les traceurs sont fortement fluorescents(NIR-I) et ne possèdent pas de toxicité imminente.La méthodologie développée pendant cette thèse présente un grand potentiel pour des étudesallant plus loin et des futures applications ; il est possible d’appliquer les principes et outilsdéveloppés sur d’autre fluorophores ; la méthodologie permet une fonctionnalisation très richeavec une grande variété de substituants d’intérêt. Son utilisation n’est pas limitée aux applicationsbiologiques, biochimiques et médicinales.