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3.1.1 O(S) TEXTO(S) NA CANÇÃO DE EMBALAR

77 Lopes-Graça (s.d.)

L’interaction de complexes polypyridiniques du Ruthénium (II) avec des polynucléotides

s’accompagne généralement d’une augmentation de la luminescence des complexes. En effet,

les polynucléotides peuvent influencer les différentes voies de désactivation des états excités

^MLCT de certains complexes*^^’ Un premier effet correspond à la protection du

complexe par le polynucléotide vis-à-vis de certains inhibiteurs de luminescence présents en

solution^’*’ Par exemple, le complexe est moins accessible pour l’oxygène, qui est un

inhibiteur de la luminescence des complexes du Ruthénium (11)^“’ En interagissant

avec un polynucléotide, le complexe est également protégé des vibrateurs O-H de l’eau qui

jouent le rôle d’accepteurs d’énergie^^'*^ ce qui diminue la constante de désactivation non

radiative de l’état excité ^MLCT. Enfin, l’effet cage induit par l’interaction au sein de la

double hélice de polynucléotide, défavorise la distorsion des complexes et limite ainsi leur

déchélation via l’état

Toutefois, d’autres complexes, portant des ligands très :i-déficients, peuvent voir leur

luminescence diminuer lorsqu’ils interagissent avec des polynucléotides contenant des

guanines*^^'*’ Cet effet d’inhibition de luminescence est dû à un transfert d’électron

d’un résidu guanine du polynucléotide vers le complexe à l’état excité^ ... J. La

sensibilité de l’intensité d’émission de certains complexes vis-à-vis du pourcentage en

guanines de TADN pourrait même mener à leur utilisation comme sonde des guanines dans

l’ADNf"*^

La variation de luminescence observée pour les complexes du Ruthénium (II) peut résulter

d’une combinaison de ces deux effets. Le résultat final reflète donc l’effet prédominant pour

le complexe considéré.

En plus des propriétés spectroscopiques, l’affinité des complexes pour les polynucléotides

dépend aussi fortement des ligands portés par le centre métallique. Des complexes contenant

des ligands tels que le PHEHAT ou le dppz présentent une très bonne affinité pour les

polynucléotides, contrairement aux complexes à base de ligands tels que la bpy ou le TAP^^°’

70, 116,119, 120]

Comme nous l’avons déjà décrit dans l’introduction, les différentes interactions existant entre

les complexes et les polynucléotides peuvent mener à trois géométries d’association

différentes^^’', en fonction des ligands chélatés au centre métallique :

l’association à l’extérieur de la double hélice

l’association par adsorption dans les sillons de l’ADN

l’intercalation de systèmes aromatiques entre deux paires de bases de TADN

Selon la géométrie d’interaction "complexe-ADN", les effets observés sur les propriétés du

complexe (absorption, émission, durée de vie de l’état excité...) ou du polynucléotide

(viscosité, température de dénaturation...) sont plus ou moins marqués.

Dans ce chapitre, nous nous sommes également proposé d’étudier les propriétés

spectroscopiques du [Ru(HAT)

2

phen]^'^ et du [Ru(HAT)

2

phen’]^'^ en présence de

polynucléotides et de déterminer leur affinité pour ces derniers.

IL Etude en présence de mononucléotides

Avant d’aborder l’étude du [Ru(HAT)

2

phen]^'^ et du [Ru(HAT)

2

phen’]^'^ en présence de

polynucléotides, nous avons examiné leur comportement en présence de mononucléotides.

L’étude du système "complexe-mononucléotide” constitue en effet une base utile pour

l’interprétation des résultats concernant les systèmes plus complexes, ”complexe-

polynucléotide”.

Sur base de précédentes données, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au

comportement de ces complexes métalliques en présence de guanosine-5’-monophosphate

(GMP) et d’adénosine-5’-monophosphate (AMP).

Les relevés des durées de vie de luminescence de ces composés en fonction de concentrations

croissantes en mononucléotides permettent de déterminer les constantes cinétiques

d’inhibition de luminescence kq sur base de la relation de Stem-Volmer

T ^

OÙ To et T représentent respectivement les durées de vie en absence et en présence de

l’inhibiteur Q, qui est soit la GMP, soit l’AMP.

Les mesures ont été réalisées dans l’eau à température ambiante, en présence de tampon

TRIS-HCl pH 7 (100 mM pour les études avec la GMP et 200 mM pour les études avec

l’AMP). Le choix d’une concentration élevée en tampon se justifie par la nécessité de

minimiser les variations de la force ionique de la solution liées à l’augmentation de la

concentration en GMP ou en AMP. Les variations de luminescence des complexes du

Ruthénium (II) observées en présence d’AMP étant plus faibles que celles observées en

présence de GMP, il a fallu utiliser des concentrations plus élevées en AMP, ce qui implique

également l’utilisation d’une concentration plus élevée en tampon.

En présence d’AMP, nous n’avons pu mettre en évidence aucune inhibition de la

luminescence de ces deux complexes, même à forte concentration en AMP. Ce résultat est

tout à fait en accord avec les observations réalisées précédemment sur d’autres complexes de

ce genre. En effet, il a été montré que seule la complexation de trois ligands jt-déficients à un

ion Ruthénium (II) entraîne une inhibition de luminescence du complexe par l’AMP^^l

En présence de GMP, qui est la base la plus réductrice de l’ADN^***’ nous avons pu

observer une inhibition de luminescence des deux complexes. Les droites de Stem-Volmer

obtenues en présence de GMP sont représentées à la figure III. 1.

Figure III. 1 : Rapports xjx portés en fonction de la concentration en GMP pour le [Ru(HAT)

2

phen]^’^ et le

[Ru(HAT)

2

phen’]^’^ (solutions aqueuses 1,5 lO'^ M en complexe, 100 mM en tampon TRIS-HCl, pH 7, sous air).

Complexe kq (GMP) M-'s‘* kq (AMP) M‘*s‘‘

[Ru(HAT)2phen]^^ 1,59 lO'" /

[Ru(HAT)

2

phen’]^^ 1,15 10^ /

[Ru(HAT)

2

bpy]^^ ^ 1,36 10^ /

[Ru(TAP)

2

dppz]^^ ^ 1,70 10^ /

[Ru(HAT)3]^^ * 2,16 10^ 0,87 10^

[Ru(TAP)3]^^ ^ 2,20 10^ 0,12 10^

[Ru(phen)

2

HAT]^^ ^ 0,024 10^ /

[Ru(bpy)

2

HAT]'^ « 1“’ 0,020 10^ /

Tableau III. 1 : Constantes cinétiques d’inhibition de la luminescence (en M '

s

*) par la GMP et l’AMP pour

différents complexes en solution aqueuse (^ = mesures effectuées en solution aqueuse tamponnée à pH 7 ; 100

mM en tampon phosphate).

Les constantes cinétiques calculées à partir de ces droites sont reprises dans le tableau III. 1.,

et comparées aux valeurs obtenues pour des complexes similaires.

On constate que les constantes d’inhibition de la luminescence par la GMP et l’AMP

dépendent fortement du nombre de ligands Jt-déficients. La luminescence des complexes

comportant deux ou trois ligands jr-déficients est fortement inhibée par la GMP. Les

complexes ne comportant qu’un seul ligand Jt-déficient ne présentent quant à eux qu’une

faible extinction de luminescence en présence de ce même mononucléotide.

La différence entre la constante cinétique d’inhibition de luminescence du [Ru(HAT)

2

phen’]

et celle du [Ru(HAT)

2

phen]^^ pourrait s’expliquer par la présence du groupement

carboxylique dans le ligand phen’, pour lequel nous pouvons écrire l’équilibre acide-base

suivant :

Ka

R-COOH + H

2

O ^ ^ R-COO+H

3

O+ (IILa.)

Sachant que le pKa d’un acide carboxylique vaut « 4-5^*^'^ et qu’à pH 7, [HaO"^] = 10'^ M,

nous pouvons aisément calculer le rapport [R-COO']/[R-COOH] :

[R-COO']/[R-COOH] = 10^-10^

Ce rapport permet de conclure qu’à pH 7, le groupement carboxylique porté par le ligand

phen’ se trouve essentiellement sous forme déprotonée. Le [Ru(HAT)

2

phen’]'"^, n’ayant plus

qu’une charge résultante +1, interagit donc moins bien avec la GMP chargée négativement

qu’im complexe similaire ayant une charge +2. Cette interaction plus faible est donc

responsable de l’inhibition de luminescence plus faible en présence de GMP.