BIOOPOM — Polyoxométallates hybrides organique-inorganique possédant des propriétés biologiques et optiques

Le projet BIOOPOM consiste en l’élaboration d’une nouvelle classe de matériaux moléculaires multifonctionnels comportant des entités polyoxométallates (notées POMs et définies comme des oxydes moléculaires contenant des polyèdres {MOx}, où M = V(IV,V), Mo(VI), W(VI)…) sur lesquels sont greffés de manière covalente des ligands organiques fonctionnels. Cette classe de molécules offre l’opportunité d’accéder, et ce à partir d’une même famille de composés hybrides, à deux propriétés fondamentales : le photochromisme d’une part et l’activité anticancéreuse d’autre part. Ce projet est né de résultats récents et particulièrement prometteurs basés sur l’étude d’un composé POM Mo(VI)/bisphosphonate dont les propriétés optiques et biologiques ont été publiées à la fin de l’année 2010 (Chem. Commun. 2010, 46, 7733 et Chem. Eur. J. 2010, 16, 13741 respectivement). Premièrement, il doit être souligné qu’à l’état solide les performances des POMs dans le domaine du photochromisme, en termes de vitesse de coloration comme de contraste, peuvent rivaliser avec celles des composés photo-actifs purement organiques. Dans le cas des POMs, le mécanisme impliqué a pu être rationalisé en termes de transfert d’électron intramoléculaire, couplé à un transfert de proton entre un groupement organique et le POM. Mais à ce jour, les seuls composés efficaces consistent en des systèmes comportant des contre-ions organoammoniums (COAs) dont le rôle est fondamental. Ainsi, ces composés ioniques peuvent être considérés comme extrinsèquement photochromes dans le sens où la propriété photochromique ne dépend pas exclusivement du bloc POM, mais est profondément dépendante de l’interface POM/COAs, difficilement contrôlable lors des processus d’auto-assemblages. Nous proposons ici de développer une famille de composés POMs intrinsèquement photochromes. Notre stratégie consiste à greffer de façon covalente un groupement organique donneur de proton sur le cœur inorganique. Une telle approche doit permettre d’optimiser le transfert de proton. De plus, de façon importante, cela doit permettre l’élaboration de matériaux comportant des contre-ions organiques fonctionnels comme des spiropyranes cationiques, une famille de composés photochromes, et d’ainsi accéder à des systèmes multi-couleurs. Des dérivés de ligands bisphosphonates (BPs) de formule générale [O3PC(OH)(R2)PO3]4-, où R2 est un groupement amino capable de former des liaisons hydrogènes, seront synthétisés et leur réactivité avec des ions Mo(VI) étudiée. Le but ultime de cette partie du projet est d’élaborer la famille de POM photochrome la plus performante, c’est à dire possédant de grandes vitesses de coloration et une large palette de couleurs. Par ailleurs, les POMs sont depuis longtemps étudiés pour leurs propriétés biologiques. Néanmoins, il n’existe à ce jour aucune étude médicale impliquant des POMs sur lesquels sont greffés des ligands eux-mêmes actifs biologiquement. La seconde partie du projet est basée sur l’étude de composés associant au sein de la même molécule des ligands BPs, une classe de médicaments largement utilisée dans des traitements anticancéreux, et des entités POMs, qui peuvent également posséder une activité biologique. D’un point de vue chimique, la famille de composés à développer est donc extrêmement proche de celle décrite ci-dessus. Les composés BPs les plus actifs décrits dans la littérature seront synthétisés et leur réactivité avec les ions Mo(VI), mais également W(VI) et V(IV,V), étudiée. Leur activité vis-à-vis de trois types de cellules cancéreuses sera testée de façon systématique. Un des buts de ce projet sera la mise en évidence d’un éventuel effet synergétique entre le POM et le BP, ainsi que la compréhension des mécanismes impliqués. Mais le but final est de déterminer la combinaison POM/BP possédant l’activité la plus forte, ceci en affinant la composition des espèces considérées en fonction des résultats obtenus par les différents groupes impliqués dans ce projet.