Synthèse de nouveaux tensioactifs hémifluorés à têtes polaires glucosidiques et étude de leur comportement en milieu aqueux : application au maintien des protéines membranaires en solution
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The work reported herein deals with the synthesis of two new series of non-ionic glucose-base hemifluorinated surfactants endowed with either ethyl or propyl tip. The convergentsynthesis of the ethyl ended surfactants is based on a one-pot reduction/alkylation of hemifluorinated thioacetate and glucosylated trishydroxymethyl acrylamidomethane (THAM) using NaBH4 in methanol. This "mild" alkylation was studied in order to improve yields and to pass up the use of an excess of commercially unavailable hemifluorinated thiols ; whereas the propyl ended surfactants synthesis was performed following radical addition of two alkenes onto the commercially available 1,6-diiodoperfluorohexane. The radical addition allows us to easily tune the two hydrocarbonated segment length bordering the perfluorinated core and leaves open to new perspectives for hemifluorinated surfactants design and synthesis. The physico-chemical properties in aqueous solution of these two novel series were studied by surface tension measurement and by dynamic light scattering (DLS), as well as their behaviour upon reverse-phase chromatography, ans were compared with those of their hydrogenated and perfluorinated analogues. The atypicla effect of the additional ethyl tip to the fluorinated chain was demonstrated by higher critical mucellar chromatography while the physico-chemical properties of the propyl ended surfactants showed the influence of both hydrocarbonated parts, surrounding the fluorinated core, on both CMC and micellar size and shape. Moreover, according to Israelachvili's concept, DLS, SANS ans AUC studies showed that surfactansts bearing bulkier polar head self-assemble into small and well-define spherical micelles rather than the cylindrical ones usually observed with classical fluorinated surfactants. Finnaly, the propensity of the hemifluorinated hydrophobic chains to minimize the denaturating effect of surfactants toward membrane proteins was evaluated in the presence of two very fragile proteins, cytochrome b6f and bacteriorhodopsin. These results have confirmed once again the protective effect of the hemifluorinated tails against protein denaturating and influence of the surfactants micelles homogeneity on the complex protein/surfactants scattering.
Abstract FR:
Le travail, entrepris dans ce manuscrit, s'inscrit dans l'élaboration de nouveaux outils tensioactifs hybrides pour le maintien des protéines membranaires en solution. La chaîne hydrophobe de ces composés hybrides est constituée d'un coeur perfluoré, assurant la non-détergence, et d'une extrémité alkyle courte, augmentant l'affinité des tensioactifs pour les régions hydrophobes transmembranaires des proteines. Durant cette thèse, deux familles de tensioactifs hémifluorés, à têtes polaires non ioniques saccharidiques, ont été préparées. La première série est caractérisée par la présence d'un groupement éthyle en bout de la chaîne hydrophobe dont le bénéfice de son utilisation a déjà été démontré. La synthèse de ces tensioactifs est basée sur une réduction-alkylation "one-pot" d'un thioacétate hémifluoré et d'un dérivé du THAM glucosylé. La deuxième série de tensioactifs à tête TRIS sur laquelle deux motifs de glucose ont été greffés est caractérisée par un groupement propyle en extrémité de la chaîne fluorée. La synthèse de cette deuxième série repose sur l'utilisation de deux réactions de condensation radicalaire à partir du 1,6-diidoperfluorohexane commercial. Le comportement en milieux aqueux des tensioactifs hémifluorés, préparés au cours de ce travail, a été étudié par mesure de la tension interfaciale et par diffusion dynamique de lumière. Le coefficient d'hydrophobie (log k'w) a également été déterminé par chromatographie liquide haute performance (CLHP) en phase inverse. Ces résultats ont d'une part confirmé le comportement atypique des composés à groupement éthyle en extrémité du segment fluoré démontré par une concentration micellaire critique élevée et une hydrophobie anormale, et d'autre part, ont montré l'importance du groupement propyle ainsi que celle du bras écarteur sur les propriétés de surface de la deuxième série. Nous avons pu corréler les mesures de diffusion dynamique de lumière avec le concept d'Israelachvili qui relie le rapport volumétrique queue hydrophobe-tête hydrophile d'un tensioactif avec la forme des agrégats formés par ce même tensiactif. Ansi pour une même queue hydrophobe, l'introduction d'une tête polaire volumineuse nous a conduits à la formation de petites micelles sphériques et homogènes. Inversement les composés à petite tête conduisent à la formation de micelles cylindriques relativement polydisperses. L'effet protecteur de la chaîne hémifluorée de la première série vis-à-vis des protéines ainsi que l'influence de l'homogénéité des micelles de tensioactifs sur la dispersité des complexes protéines-tensioactifs ont pu être confirmé sur deux types de protéines le cytochrome b6f et la bactériorhodopsine