Plan: Introduction Propriétés des acides aminés et des peptides La synthèse peptidique Conclusion Perspective et discussion.

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1 Plan: Introduction Propriétés des acides aminés et des peptides La synthèse peptidique Conclusion Perspective et discussion

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3 I.Introduction  définition: Les peptides: sont des éléments chimiques (synthétiques ou naturels) de la famille des protéines. Un peptide est formé lui-même de plusieurs acides aminés relié entre eux par des liaisons peptidiques.

4  convention: à gauche l'acide aminé N terminal et à droite l'acide aminé C terminal : AAN-AA-AA-AAC Acide Aminé N terminal - - - Acide Aminé C terminal

5 Différents peptides selon nombre d’acide aminé: Protéines: nombre d’acides aminés >100 Polypeptides : 10 < nombre d’acides aminés < 100 Oligopeptides : nombre d’acides aminés < 10 ex: l’aspartam contenant deux acides aminés (dipeptide)

6 Qu'est-ce qu'un acide aminé?

7 Définition Les acides aminés sont les constituants fondamentaux des peptides et des protéines. Un acide aminé est un acide carboxylique qui possède également un groupe fonctionnel amine et une chaîne latérale R varié. Il existe une centaine d’acides α-aminés, mais vingt d’entre eux sont quasi uniquement impliqués dans la construction des peptides et protéines naturels

8 Qu'est-ce qu'une liaison peptidique?

9 Définition de la liaison peptidique: Est une liaison amide, formé lorsque le groupe carboxyle d'un acide aminé réagit avec l'amine d'un autre acide aminé. Une molécule d'eau est libérée par liaison formée. Permettant la formation d’un dipeptide, tripeptide etc…

10 Caractéristique de la liaison peptidique  Propriétés de la liaison peptidique : Crée une barrière à la rotation La liaison C-N possède un caractère partiel de double liaison: le motif de la liaison peptidique est plan. rotation autour de la liaison Cα-N impossible, mais elle est possible autour de la liaison N-Cα et Cα-C.

11  Configurations cis et Trans : Deux configurations possibles : cis et Trans L'équilibre favorise Trans: Les plus grands groupes sont les plus éloignés. Caractéristique de la liaison peptidique

12 Nomenclature des peptides le nom du peptide commence toujours par l'extrémité N terminale, chaque acide aminé étant affecté du suffixe -yl, sauf pour le dernier qui garde son nom complet, sans suffixe. Exp: le leucyl- glycyl- alanine (tripeptides).

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14 Propriétés physiques:  Solubilité : Les Acides aminés sont solubles dans l’eau. Faiblement solubles dans l’alcool. La solubilité dans les solvants apolaires dépend de la chaine latérale.

15 Propriétés physiques:  Pouvoir rotatoire : Les acides aminés comprennent tous, 1 ou 2 carbones asymétriques: ce sont des molécules chirales, à l’exception de la glycine. Les acides aminés possèdent une activité optique: C’est la propriété de dévier la lumière polarisée.

16 Propriétés physiques:  Coloration et absorption de la lumière : Les solutions d’acides aminés sont incolorer. la plupart des acides aminés absorbent à une longueur d’onde < 230nm

17 Propriétés chimiques : A-Propriétés de la fonction carboxylique  Estérification par un alcool: en présence d’un acide fort: Réaction utilisée pour séparer les aminoacides en phase gazeuse (et même en phase liquide) en produisant des dérivés esters butyliques.

18  Formation d’amide (liaison peptidique): synthèse peptidique (lier le carboxyle d'un aminoacide avec l'amine du suivant). Propriétés chimiques : A-Propriétés de la fonction carboxylique

19 Propriétés chimiques : B-Propriétés liées au groupe NH2 Formation d’imine « base de Schiff »: réaction avec aldéhyde: Addition de carbonyle Sauf la proline qui contient une fonction amine secondaire.

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21 Propriétés chimiques : Les peptides présentent les réactions chimiques de radicaux portés par les chaines latérales des résidus d’acides aminés. Si le peptide contient un résidu de cystéine il peut former une liaison S-S : pont disulfure. Le plus petit peptide donne la même réaction que les acides aminés avec la ninhydrine.

22 Propriétés chimiques : Le réactif de coloration biuret réagit avec les peptides contenant plus de 4 acides aminés. Hydrolyse de la liaison peptidique en présence.

23 Propriétés physiques des peptides Les peptides sont d’autant plus solubles dans l’eau qu’ils sont plus petits et contiennent d’avantage d’acide aminé hydrophile. Ils sont chargés : ils contiennent un groupement NH3+ (aminoterminale) et un groupement C00-(C- terminal) et des groupements ionisables sur les chaines latérales des résidus acides aminés.

24 Propriétés physiques des peptides Ils se comportent comme un ion dipolaire et peuvent migrer dans un champ électrique. Ils absorbent la lumière dans l’ultraviolet (λ: 220 à 230 nm ou à 280 nm s’ils contiennent un acide aminé aromatique.

25 Propriétés biologiques La plus part des peptides sont formés comme les protéines par le système de synthèse protéique. Hydrolyse enzymatique des peptides se fait par les peptidases (digestives).

26 Propriétés biologiques Les rôles sont nombreux, mais on peut citer : Les peptides hormonaux Les peptides de structure Les peptides antibiotiques Beaucoup d’antibiotiques utilisés en thérapeutique sont des peptides synthétisés en laboratoire.

27 Mode de représentation d’une séquence peptidique: La chaîne qui comprend les liaisons amide est appelée la chaîne principale, alors que les substituants, R, constituent les chaînes latérales. Les peptides ont toujours une extrémité amine libre ou extrémité N-terminale, et une extrémité carboxyle libre ou extrémité C-terminale.

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29 Méthodes d’étude des Acides aminés (dans les peptides) Méthodes basées sur la solubilité Chromotographie sur Papier Chromotographie sur Couche Mince Chromatographie en phase gazeuse Méthodes basées sur la charge Electrophorèse Chromatographie échangeuse d’ion HPLC

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31 L’oxytocine Hormone peptidique intervenant dans le déclenchement de l’accouchement. Structure: On s’intéresse à la première étape: la synthèse du dipeptide Leu-Gly.

32 Présentation du problème On veut coupler ces deux acides aminés en utilisant le groupement amino de la leucine et le groupement carboxyle de la glycine: Pb: de nombreuses réactions parasites sont possibles

33 Autres réactions possibles:

34 Il faut donc protéger la fonction amine de la leucine ainsi que la fonction acide carboxylique de la glycine afin d’inhiber leur réactivité.

35 Protection de la fonction amine Réactivité à masquer: nucléophilie et basicité La protection sous forme d’amide est à exclure. Les groupements protecteurs d’amines les plus utilisés sont les carbamates.

36 Le groupement benzyloxycarbonyle (noté Cbz): Réaction de protection: Présentation de quelques groupements protecteurs d’amine Réaction de déprotection: - réaction d’hydrogénolyse: H2,Pd/C - Réduction par les métaux dissous: Na,NH3:liq - Milieu acide: HBr/AcOH

37 Le groupement carbamate de 9-méthylfluorényl (noté Fmoc) : Réaction de protection: Présentation de quelques groupements protecteurs d’amine Réaction de déprotection: Milieu basique faible: Et3N

38 Les groupements protecteurs d’amine

39 Protection du groupement carboxyle Réactivité à masquer: électrophilie du carbone, acidité La protection se fait sous forme d’ester simple Déprotection: en milieu acide ou milieu basique

40 Protection du groupement carboxyle Réactivité à masquer: électrophilie du carbone, acidité La protection se fait sous forme d’ester encombrée Déprotection: en milieu acide

41 les groupements protecteurs d’acide

42 Séquence réactionnelle pour la synthèse du dipeptide Leu-Gly: Protection de la fonction amine de la leucine: Protection du groupement carboxyle de la glycine:

43 Séquence réactionnelle pour la synthèse du dipeptide Leu-Gly Couplage des deux acides aminés Déprotection des différents groupements

44 la synthèse de Gly-Ala Gly-Ala et Ala-Gly sont donc différents Avec 2 AA (chauffage et deshydratation) =)4 dipeptides possibles + 9 tripeptides + x tétra+ etc…

45 Stratégie de synthèse Pour former un seul dipeptide, il faut éviter les réactions non désirées et donc bloquer certaines fonctions de manière réversible. Il faut aussi rendre plus réactives les fonctions qui doivent réagir.

46 L’activation du groupe carboxyle et la réaction L’activateur le plus fréquemment utilisé est le dicyclohexylcarbodiimide (DCC) qui est transformé en N,N’-dicyclohexylurée.

47 Mécanisme de l’activation

48 Application à la préparation de Gly-Ala

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50 la synthèse Tripepetides : Gly-Phe-Ala

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52 conclusion De nombreux petits et grands peptides représentent des composés ayant des applications thérapeutiques importantes

53 conclusion Peptides de parents plus élevés jouent un rôle crucial dans presque tous les processus de la cellule vivante

54 conclusion les hormones peptides sont responsables de la régulation des processus biochimiques dans complexe organismes tels que la communication et le contrôle des fonctions vitales.

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56 perspective et discussion on va envisager la N-méthylation multiple comme un moyen prometteur d'améliorer rationnellement les principales caractéristiques pharmacocinétiques.

57 pourquoi ?

58 perspective et discussion -De nombreux peptides ont une demi-vie courte in vivo et un manque de disponibilité orale. -Peptides en tant que médicaments candidats est limitée par leurs faibles propriétés pharmacocinétiques

59 perspective et discussion