Oligonucléotides cationiques: synthèse et évaluation

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et l’évaluation d’oligonucléotides cationiques obtenus par conjugaison de chaînes polyamines à l’extrémité 5’ d’oligonucléotides naturels. Nous avons utilisé dans un premier temps des molécules hétérobifonctionnelles pour conjuguer un oligonucléotide (ODN) à une polyéthylènimine et à des peptides contenant des résidus lysines et arginines. La préparation des oligonucléotides cationiques a par la suite été améliorée par la mise au point d’une synthèse automatique d’oligonucléotides conjugués à des polyspermines. L’hybridation de ces oligonucléotides sur un brin complémentaire a alors été évaluée en mesurant les températures de fusion des hétéroduplexes dans des conditions salines physiologiques, montrant une stabilisation croissante avec la charge positive du conjugué. L’électrophorèse nous a également permis d’observer que l’addition d’une queue cationique à un oligonucléotide lui permettait d’induire un déplacement de brin. L’internalisation cellulaire de nos molécules a de plus été démontrée en utilisant des conjugués ODN-peptide marqués en 3’ par une fluorescéine, et des expériences de séquençage réalisées en utilisant les ODNpeptides comme amorces pour la Taq polymerase ont prouvé que ces derniers pouvaient être reconnus par des enzymes. En conclusion, nous avons montré que les oligonucléotides globalement cationiques pouvaient être synthétisés, qu’ils ont une meilleure affinité d’hybridation et des propriétés de « vectorisation » intracellulaire tout en étant toujours reconnaissables et exploitables par des enzymes.This work is based on the synthesis and evaluation of cationic oligonucleotides (ODN) prepared by conjugation of polyamine tails to the 5’-end of natural oligonucleotides. The conjugation was first performed with heterobifunctional molecules to link polyethylenimine and lysine/arginine polypeptide tails to ODN. The design of the cationic moiety was then improved, leading to the automatic synthesis of polyspermine-ODN conjugates. After that, we began the study of the conjugates’ physico-chemical properties and thermal denaturation experiments were performed at physiological salt concentration to evaluate the stability of the heteroduplex formed between our conjugates and a complementary strand of DNA. Melting temperature measurements showed an increase in stability due to the global cationic charge of the conjugates. Moreover, polyacrylamide gel electrophoresis studies pointed out that the addition of a cationic tail allowed strand displacement. Finally, cellular entry of our conjugates was observed using fluorescently labeled ODN-peptide conjugates, and the automatic sequencing of plasmid using ODN-peptide as a primer for polymerase chain elongation proved that the conjugates were still recognized by enzymes such as Taq polymerase. In summary, we have showed that the synthesis of ODN-polyamine with overall cationic charges is possible, and that these conjugates have an increased affinity for DNA. They can also enter cells without assistance and are still able to be recruited by enzymatic complexes