Synthèse et étude de complexes polyazaaromatiques de RuII porteurs d'un ligand plan étendu, caractérisation photophysique et étude en présence de matériel génétique

Depuis la découverte du complexe [Ru(bpy)3]2+ dans les années 50, de nombreuses études ont étéréalisées sur des complexes polypyridiniques de RuII pour en déterminer les schémas photophysiques.De (petits) changements sur la structure des ligands permettent de modifier les propriétésphotophysiques et photochimiques inhérentes au complexe résultant. Dans ce cadre, le Laboratoirede Chimie Organique et Photochimie s’intéresse depuis longtemps aux complexes de RuII possédantun ligand bidenté polyazaaromatique plan étendu. Ceux-ci présentent un intérêt certain dans ledomaine biologique puisqu’il a été démontré que de tels complexes possèdent notamment la capacitéà intercaler leur ligand plan étendu entre deux paires de bases de l’ADN. En conséquence, l’un des axesde recherche du Laboratoire est l’étude de complexes de RuII en présence de matériel génétique. Unautre paramètre susceptible d’être modifié sur de tels complexes est la π-déficience des ligands. Eneffet, l’utilisation de ligands polyazaaromatiques possédant un grand nombre d’atomes d’azoteconfère au complexe résultant des propriétés d’oxydoréduction exaltées. En présence d’ADN, il estainsi possible d’effectuer un transfert d’électron depuis une guanine vers le complexe préalablementexcité par une source lumineuse adaptée lorsque celui-ci possède au moins deux ligands π-déficients.La conséquence d’un tel transfert d’électron peut être la formation d’un lien covalent entre lecomplexe et la guanine.Dans le cadre de cette thèse, différents complexes de RuII ont été synthétisés. Ils diffèrent entre euxpar l’utilisation de ligands ancillaires de type phen (1,10-phénanthroline) ou TAP(1,4,5,8-tétraazaphénanthrène), plus π-déficients, et par la nature du ligand plan étendu. Il peut s’agirde ligands pentacycliques tels que le DPPZ (dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phénazine) ou le TAPQX(dipyrazino[3,2-a :2’,3’-c]phénazine), ou de ligands heptacycliques tels que le TPPHZ (tétrapyrido[3,2-a:2',3'-c:3",2"-h:2"',3"'-j]phénazine), le PHEHAT/HATPHE (phénanthrolino[5,6-b]1,4,5,8,9,12hexaazatriphénylène) ou encore le TAPHAT (1,4,5,8-tétraazaphénanthrèno[9,10-b]1,4,5,8,9,12-hexaazatriphénylène). Si certains complexes sont déjà rapportés dans la littérature, d’autres sontinédits. Un souci particulier a été apporté aux purifications de ces espèces. En effet, la moindreimpureté, même en quantité infime, peut interférer dans les résultats obtenus pour les expériencesphotophysiques. L’étude photophysique de ces différents complexes purs a ensuite été réalisée. Ainsi,les spectres d’absorption et d’émission stationnaires des complexes ont été relevés à températureambiante, de même que leur temps de vie de l’état excité. Des expériences d’illumination continueont permis d’attester de leur photostabilité. Enfin, des mesures de temps de vie à température variable(de 100 K à 280 K) ont été effectuées afin de préciser les schémas photophysiques inhérents auxdifférents complexes, et ainsi relier l’influence de la taille du ligand et le nombre d’atomes d’azote auxpropriétés photophysiques des complexes. Dans cette optique, une attention toute particulière a étéportée sur le complexe [Ru(phen)2PHEHAT]2+ dont le ligand plan étendu présente la particularité d’êtreasymétrique et confère au complexe un comportement photophysique inhabituel. Cette étude apermis la publication d’un article dans le journal Inorganic Chemistry, en 2021. Enfin, des études enprésence de matériel génétique de différents types ont été effectuées. Ces études visaient àdéterminer et comparer l’interaction développée par les différents complexes envers les structuresbiologiques et à relier ce comportement à la structure des ligands utilisés. Ainsi, des mesuresphotophysiques (spectroscopies d’absorption et d’émission stationnaires, expérience de Stern-Volmer, mesure du temps de vie, …) en présence de GMP, de [poly(dA-dT)]2, de [poly(dG-dC)]2, oud’ADN de thymus de veau ont été effectuées. Une attention toute particulière a été portée sur lesstructures G-quadruplexes. Il s’agit de structures génétiques tridimensionnelles composées deplusieurs quartets parallèles de guanines. Ces structures construites par un ou plusieurs brins d’ADNxviiisont retrouvées à de nombreux endroits du génome, dont les télomères et les séquences promotrices.Outre les études précédemment citées, des études de FRET-Melting ont visé à déterminer lastabilisation des structures G-quadruplexes induite par l’interaction avec les complexes de RuII. Enfin,une étude préliminaire a visé à étudier la potentielle formation de photo-adduits entre un complexeet une structure biologique suite à une illumination adaptée.Doctorat en Sciencesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Polypyridinic ruthenium(II) complexes and their use as probes and photoreactive agents for G-quadruplexes labelling

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Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes and Their Use as Probes and Photoreactive Agents for G-quadruplexes Labelling

Due to their optical and electrochemical properties, ruthenium(II) polypyridyl complexes have been used in a wide array of applications. Since the discovery of the light-switch ON effect of [Ru(bpy)2dppz]2+ when interacting with DNA, the design of new Ru(II) complexes as light-up probes for specific regions of DNA has been intensively explored. Amongst them, G-quadruplexes (G4s) are of particular interest. These structures formed by guanine-rich parts of DNA and RNA may be associated with a wide range of biological events. However, locating them and understanding their implications in biological pathways has proven challenging. Elegant approaches to tackle this challenge relies on the use of photoprobes capable of marking, reversibly or irreversibly, these G4s. Indeed, Ru(II) complexes containing ancillary π-deficient TAP ligands can create a covalently linked adduct with G4s after a photoinduced electron transfer from a guanine residue to the excited complex. Through careful design of the ligands, high selectivity of interaction with G4 structures can be achieved. This allows the creation of specific Ru(II) light-up probes and photoreactive agents for G4 labelling, which is at the core of this review composed of an introduction dedicated to a brief description of G-quadruplex structures and two main sections. The first one will provide a general picture of ligands and metal complexes interacting with G4s. The second one will focus on an exhaustive and comprehensive overview of the interactions and (photo)reactions of Ru(II) complexes with G4s

Influence of Ru(II) polyazaaromatic complexes on G-quadruplex conformations

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Two RuIILinkage Isomers with Distinctly Different Charge Transfer Photophysics

The ligand PHEHAT (PHEHAT = 1,10-phenanthrolino[5,6-b]1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene) presents a structural asymmetry that has a dramatic influence on the photophysical properties depending on the chelation site of the metal ion in the linkage isomers. While [RuII(phen)2HATPHE]2+ behaves classically, like [RuII(bpy)3]2+, [RuII(phen)2PHEHAT]2+ exhibits an unusual behavior. It appears that this complex has two 3MLCT bright states, the lower one being weakly emissive or nonemissive depending on the solvent and temperature. Different photophysical techniques involving a wide range of various temperatures and timescales are essential to analyze this difference. A full photophysical scheme is proposed based on experimental data and density functional theory calculations. While previous studies focused on high temperatures and longer timescale emission, we explore the complexes at very low temperatures and very short times in order to obtain a more complete picture of the intriguing photophysical behavior of these complexes.SCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe