Marqueurs Luminescents à Base d’Ions Lanthanides : Synthèse, Propriétés et Marquage de Protéines

De nombreux systèmes de détection non isotopiques ont été développés, comme les fluorophores organiques généralement associés à des techniques de microscopie de fluorescence conventionnelle. La sensibilité est suffisante pour de nombreuses applications en imagerie biologique (visualisation de tissus et cellules). Néanmoins leur utilisation est limitée par l’autofluorescence et la diffraction de lumière dans les milieux biologiques étudiés. La microscopie de luminescence en temps résolu a fait son apparition pour parer à ces limitations, grâce à l’application d’un délai approprié entre l’excitation de l’échantillon et la mesure du signal de luminescence. Dès 1978, les complexes luminescents de lanthanides sont apparus comme des candidats intéressants en tant que marqueurs destinés à des applications biomédicales. Dans le cas de l’europium et du terbium, des temps de vie de luminescence de l’ordre de la milliseconde peuvent être obtenus, ce qui permet d’améliorer la résolution temporelle lors du traitement du signal tout en augmentant le rapport signal sur bruit. Ainsi, nous avons synthétisé une série de ligands conçus autour de l’unité 6-carboxy-2,2’- bipyridine et étudié les propriétés photo-physiques de leurs complexes de lanthanides. Les complexes activés en série glutamique ont permis le marquage de différents composés (particules de silice, protéine modèle) conduisant à leur utilisation en microscopie de luminescence en temps résolu (Eu3+, Tb3+) et à l’étude de leur relaxivité (Gd3+). Nous avons également apporté les premières modifications à ces chélates dans le but d’affiner leurs propriétés aussi bien physico-chimiques (stabilité, solubilité) que spectroscopiques (absorption, émission, durées de vie, rendements quantiques de luminescence). Numerous non isotopic detection systems have been developed, as for instance organic fluorophores usually associated with conventional fluorescence microscopy. This technique is sensitive enough for many applications in the biological imaging field (visualization of tissues and cells). Nevertheless, their use is restricted by the autofluorescence of the observed biological samples and light scattering in the apparatus. Time resolved luminescence microscopy was proposed as an alternative to avoid these disadvantages, thanks to the introduction of a suitable delay between the excitation of the sample and the measurement of the luminescence signal. As soon as 1978, luminescent lanthanide complexes appeared as interesting candidates as labels for biomedical applications. In the cases of europium and terbium complexes, luminescence lifetimes up to the millisecond can be obtained, leading to an improved temporal resolution in the treatment of the luminescence signal with a concomitant increase of the signal-to-noise ratio. Thus, we have synthesized a set of ligands based on the 6-carboxy-2,2’-bipyridine unit and studied the photophysical properties of their lanthanide complexes. The activated complexes based on a functionalized glutamic acid skeleton allowed the labeling of different compounds (silica particles, model protein) leading to their use in time resolved luminescence microscopy (Eu3+, Tb3+) and to the study of their relaxivity (Gd3+). We have also modified these chelates in order to improve both their physicochemical (stability, solubility) and spectroscopic (absorption, emission, luminescence lifetimes, quantum yields) properties