Maxime Prost

Sondes fluorogènes pour l’imagerie à très haute sensibilité de l’activité enzymatique
M. Prost

Localiser précisément l’activité d’une enzyme donnée est d’une importance capitale pour mieux comprendre les mécanismes qui sont à l’origine de certaines pathologies. D’immenses progrès ont été réalisés dans ce domaine, notamment avec la conception de sondes ciblant uniquement les enzymes activées. Cependant, les sondes classiques souffrent de faiblesses comme la diffusion du signal ou la production de fluorophores à faible déplacement de Stokes. Pour dépasser ces désavantages, notre équipe a élaboré des sondes basées sur ELF-97, un fluorophore ESIPT (Excited State Intramolecular Proton Transfer), insoluble en conditions physiologiques, qui fonctionnent selon un principe off→ON permettant l’imagerie très sensible d’une activité enzymatique souhaitée.

Nos sondes exploitent un système à trois composantes permettant de bénéficier des propriétés exceptionnelles des fluorophores ESIPT. Un des rares exemples utilisant un tel fluorophore est une sonde pour phosphatase basée sur ELF-97. Cependant, ce fluorophore n’a pas rencontré un franc succès pour la détection d’autres enzymes, à cause de l’instabilité des sondes synthétisées. Notre équipe a solutionné ce problème en incorporant un espaceur intelligent qui relie le fluorophore au substrat de manière stable. Le fluorophore ainsi lié perd son caractère ESIPT, et sa fluorescence est inhibée (off). Après clivage enzymatique, le nucléophile généré va cycliser instantanément, provoquant la libération du fluorophore (ON) qui précipite à l’endroit même de l’activité enzymatique (Figure).

Nous avons mis au point une synthèse courte et versatile permettant de produire facilement des sondes pour détecter in vitro et imager in cellulo l’activité de la LeucineAminoPeptidase1 avec un excellent rapport signal sur bruit.
Nous travaillons actuellement à varier les fluorophores (NIRF et multiplexing) et les substrats d’enzymes pour obtenir des sondes de plus grand intérêt biologique.

1.    O. Thorn-Seshold et al. Chem. Commun., 2012, 48, 6253.