OFFRE de STAGE (M2 fev. 2017-juin 2017) et THESE (à partir de Sept. 2017) — PARIS

« Proposition de stage et/ou de thèse » Laboratoire : Laboratoire des BioMolécules, UMR7203, département chimie de l’ENS et univ. P06 Adresse : 24 rue Lhomond 75005 PARIS Directeur du laboratoire : Sandrine Sagan Équipe de recherche (si pertinent) : Equipe Peptide, glyconjugués et métaux en biologie Responsable de l'équipe : JM Mallet Responsable de stage : Clotilde Policar Adresse électronique : clotilde.policar@ens.fr N° et intitulé de l’École Doctorale de rattachement : ED406 Profil recherché : chimiste, physico-chimiste, ou éventuellement biologiste, intéressé par l’interface chimie-biologie-physique Possibilité de poursuite en thèse : OUI Si oui, financement envisagé : Financement ANR acquis Titre du stage : Mimes de superoxyde dismutase : conception et études sur système cellulaire

Projet scientifique / Scientific Project : 1. Projet / Project Au Laboratoire des BioMolécules (LBM), nous nous intéressons à des complexes de manganèse mimant l’activité des superoxyde-dismutases, qui sont des enzymes de protection contre le stress oxydant. Ces petits complexes, dits mimes de SOD, ont des propriétés des antioxydantes intéressantes dans une perspective thérapeutique.1 Le site principal de production du superoxyde à l’intérieur de la cellule est la mitochondrie, l’organelle où est produite l’énergie de la cellule, et qui constitue le site à cibler pour de tels antioxydants. Les complexes que nous développons utilisent des ligands centrés sur un 1,2-diaminoéthane,2 dont l’un des intérêts est la possible fonctionnalisation par des groupes variés : des sondes pour la détection et/ou des groupements favorisant la pénétration cellulaire et le ciblage à la mitochondrie (peptides vecteurs). Les complexes sont étudiés sur des modèles cellulaires du stress oxydant,3 en collaboration avec des médecins spécialistes des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (ER7-INSERM-hôpital Saint-Antoine). At the LBM, we develop Mn-complexes mimicking the activity of superoxide-dismutases (SOD), which are metalloenzymes protecting cells against oxidative stress. These low-molecular weight complexes, called SOD-mimics, exhibit interesting anti-oxidant properties with potential bio-medical applications.4 In cells, superoxide is mainly produced at the mitochondria, a sub-cellular organelle responsible for energy production and which has to be protected against oxidative damages. The complexes from our group are built on ligands based on a 1,2-diamino-ethane central structure2 (see Figure) to be functionalized by various moieties: probes for subcellular detection, and/or moieties to encourage cell-penetration and mitochondria targeting. The complexes are evaluated on cellular models of oxidative stress3 in collaboration with medical doctors specialized in inflammatory bowel diseases (hôpital Saint-Antoine). Le projet comportera plusieurs volets : a) Synthèse de ligands fonctionnalisés et préparation des complexes correspondants. Le ligand de la figure ci-dessous sera fonctionnalisé par différents vecteurs ou sondes. Il pourra s’agir des peptides afin de favoriser la pénétration cellulaire, le ciblage vers la mitochondrie, ou la délivrance intestinale par incorporation dans des polymères. Des sondes de type (L)Re(CO)3, développées par ailleurs au laboratoire, seront aussi greffées afin d’effectuer un suivi de la localisation.5 Ces sondes sont bimodales (fluorescence et IR), la bimodalité étant portée par un seul cœur moléculaire de type (L)Re(CO)3 et nous les avons baptisées SCOMPIs (pour Single Core Multimodal Probe for Imaging). Elles présentent l’avantage de permettre une quantification aisée en spectroscopie IR.6 (b) Etudes sur cellules : protection contre le stress oxydant, dosage et cartographie intracellulaire. L’activité anti-oxydante sera évaluée sur un modèle cellulaire développé au laboratoire. Nous évaluerons les propriétés anti-oxydantes et différentes techniques pourront être mises en œuvre (techniques biochimiques classiques, mais aussi suivi de protéines oxydées en spectrométrie de masse). Nous chercherons à caractériser ces complexes dans l’environnement cellulaire : ils seront quantifiés par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique et imagés dans les cellules (fluorescence classique, IR, fluorescence X). The research project will include several aspects: (a) Synthesis of functionalized ligands and complexes preparation. The ligand indicated on the Figure above will be functionalized by various vectors or probes: peptides to favor cell penetration,

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mitochondria targeting, or intestinal delivery by incorporation into polymers or organometallic probes for IR and fluorescence detection to track these molecules inside cells. The organometallic probes are tri-carbonyl Re unit ((L)Re(CO)3) developed in the laboratory and they are active both in luminescence and IR: we have named them SCoPMIs6 for Single Core Probe for Multimodal Imaging. We have shown recently that they enable an easy quantification using IR.6

Structure du complexe parent (1) (gauche) et cartographie en fluorescence X d’un Mn au sein de cellules épithéliales incubées en présence de 1 (cartographie réalisée au synchrotron APS-Argonne, USA) Structure of the leading complex (1) (left) and mapping of Mn in an epithelial cell incubated with 1 using highly focused X-fluorescence beam at the APS-synchrotron (Argonne USA) (right) (b) Cell-studies: protection against oxidative stress and intracellular mapping. The antioxidant activity will be evaluated in a cellular model developed in the laboratory, using conventional biochemical techniques and also mass spectrometry. We will aim at characterizing the complexes in a cellular environment: quantification will be determined using EPR spectroscopy, and sub-cellular mapping experiments will be performed to determine their sub cellular location, using classical fluorescence, IR-mapping or other techniques. 2. Techniques ou méthodes utilisées / Specific techniques or methods Le projet permettra de développer des compétences variées en synthèse (ligands, peptides, synthèse de complexes organométalliques de type (L)Re(CO)3) et d’acquérir des compétences en biochimie (culture cellulaire, techniques classiques de biochimie) et en imagerie cellulaire (fluorescence classique ou des techniques plus originales utilisant l’IR ou la fluorescence X. A plus long terme, une approche par spectrométrie de masse pour étudier les modifications cellulaires associées au stress oxydant sera aussi envisagée. The project is thus multi-disciplinary: synthetic skills will be developed (ligands, peptides, organometallic complexes (L)Re(CO)3); biochemical techniques (cell-culture, classical techniques in biochemistry) and technical skills in imaging will be acquired (classical fluorescence, or more original techniques such as IR-mapping or X-fluorescence). An approach in mass spectrometry will also be considered (on a longer term). Ce travail fait partie d’un projet ANR finance sur la période 2016-2020 (MAGIC) et une bourse de thèse est envisageable pour la rentrée 2017. This work will be part of an ANR project (MAGIC, 2016-2020) and a thesis fellowship will be open starting in September 2017. 3. Références / References (1) Batinic-Haberle, I.; Tovmasyan, A.; Roberts, E. R.; Vujaskovic, Z.; Leong, K. W.; Spasojevic, I. Antioxid. Redox Signaling 2014, 20, 2372 — (2) Cisnetti, F.; Lefevre, A. S.; Guillot, R.; Lambert, F.; Blain, G.; Anxolabéhère-Mallart, E.; Policar, C. Eur. J. Inorg. Chem. 2007, 4472 — (3) Bernard, A.-S.; Giroud, C.; Ching, H. Y. V.; Meunier, A.; Ambike, V.; Amatore, C.; Guille Collignon, M.; Lemaître, F.; Policar, C. Dalton Trans. 2012, 41, 6399—(4) Batinic-Haberle, I.; Tovmasyan, A.; Roberts, E. R.; Vujaskovic, Z.; Leong, K. W.; Spasojevic, I. Antioxid Redox Signal. 2014, 20, 2372—(5) Clède, S.; Lambert, F.; Sandt, C.; Gueroui, Z.; Plamont, M.-A.; Dumas, P.; Vessières, A.; Policar, C. Chem. Commun. 2012, 48, 772 —(6) Clède, S.; Policar, C. Chem. Eur. J. 2015, 21, 942

HN N

NN N

N

O

MnII

Conjugation/site