205 - Nature et interactions de la matière

Communications orales 13 h 00 → 17 h 30

Chimie et physique

• Études du repliement de protéines amyloïdes par simulations numériques multi-échelles
  Said BOUZAKRAOUI (UdeM - Université de Montréal), Guo CONG (Fudan University), Sébastien Côté (UdeM - Université de Montréal), Rozita LAGHAEI (UdeM - Université de Montréal), Normand MOUSSEAU (UdeM - Université de Montréal), Guanghong WEI (Fudan University)

  Les protéines amyloïdes forment des agrégats fibrilleux qui sont associés à certaines maladies. Formés au début du processus d’agrégation, les petits oligomères, un auto-assemblage de quelques protéines, seraient à l’origine de la toxicité de ces maladies, possiblement par la formation de pores dans la membrane cellulaire. Cependant, les modes d’actions et le repliement de ces oligomères restent encore très nébuleux. Les méthodes de simulations numériques que nous utilisons et développons permettent de lever le voile sur ces processus. Récemment, nous avons caractérisé le processus d’oligomérisation de la protéine bêta-amyloïde (Aβ) et de la séquence poly-glutamine (Poly-Q) associées aux maladies d’Alzheimer et de Huntington respectivement. De plus, nous avons analysé l’insertion de la protéine amyline (IAPP), associée au diabète, dans une membrane lipidique.

  Dans cette présentation, je vais tout d’abord introduire les champs de forces (gros-grains et tout-atomes) et les méthodes de dynamique moléculaire (échantillonnage parapluie et échange de réplique) qui nous permettent de décrire ces systèmes. Puis, je vais présenter nos résultats, lesquels permettent de mieux comprendre les processus moléculaires et énergétiques importants lors du repliement des protéines Aβ, Poly-Q et IAPP.

• Simulation numérique de l’interaction d’ions moléculaires avec des impulsions laser intenses et de courtes durées
  Samira BARMAKI (Université de Moncton), Karima GUESSAF (Université de Moncton), Stéphane Laulan (Université de Moncton)

  Nous étudions les processus non linéaires qui peuvent avoir lieu lorsqu’un ion moléculaire est soumis à une impulsion laser intense et de courte durée (de l’ordre de la sub-femtoseconde).

  Nos simulations numériques sont basées sur la résolution de l’équation de Schrödinger dépendante du temps décrivant le mouvement électronique en présence du champ laser dans l’approximation de Born-Oppenheimer.

  Nous étudions ici l’influence de certaines caractéristiques de l’impulsion laser (durée, intensité et phase) sur la distribution énergétique des électrons éjectés durant l’ionisation de systèmes diatomiques homonucléaires et hétéronucléaires.

  Pour les systèmes hétéronucléaires, nous analysons plus particulièrement le rôle de la phase et de l’asymétrie dans les processus d’ionisation.

• Dynamique de molécules rigides dans un nanoréseau de constrictions
  Hendrick W. DEHAAN (CREDP - Centre de recherche et d’enseignement sur les droits de la personne), Antoine Dubé (SFU - Simon Fraser University), Gary W. SLATER (CREDP - Centre de recherche et d’enseignement sur les droits de la personne)

  L'avènement de la photolithographie a ouvert la voie à la construction de nano-réseaux de constrictions, dans le but de remplacer l'électrophorèse sur gel, en offrant la possibilité de construire un système selon les dimensions nécessaires au problème rencontré. Pour notre projet, nous effectuons des simulations numériques de dynamique moléculaire de type Langevin, en suivant le modèle de Kremer et Grest. Nous vérifions d'abord la validité de notre système en reproduisant des résultats connus. Ensuite, nous testons l'hypothèse avancée par Laachi (Laachi et al., PRL, 2007), qui explique que la mobilité plus élevée des molécules plus longues est causée par l'action du moment de force sur les molécules près de l'entrée du canal. Nos résultats montrent que cette hypothèse n'est pas tout à fait vraie. Il est vrai que le moment de force a un rôle, mais pas de la façon présentée par Laachi et al. Selon nos résultats, le moment de force ne devient important que lorsque la molécule est à distance d'interagir avec les parois du système, et non avant son arrivée à l'entrée du canal. De plus, nous avons regardé en plus grand détails les temps de transit dans deux différentes sections du systèmes pour mieux décrire le potentiel de séparation. Ces résultats montrent que les temps varient grandement en fonction du champ électrique : à champs faibles, le temps d'entrée dans le canal domine alors qu'à champs forts, le temps de transport à travers le puits est plus grand.

• Recherche de nouvelles interactions fondamentales par interférence quantique à basse énergie
  Jean-Francois Rajotte (MIT - Massachusetts Institute of Technology)

  La recherche de nouvelles interactions fondamentales se fait traditionnellement par la construction d'accélérateurs de plus en plus puissants. Le raisonnement est simple, par la fameuse relation E=mc2, l'énergie de ces particules accélérées sera transformée, lors de collisions, en masse de particules jusqu'ici trop massives pour avoir été produites dans les accélérateurs de plus faibles énergies. Ces particules peuvent être les messagères de nouvelles forces pouvant élucider certains mystères persistants de l'univers tel la matière sombre et l’asymétrie matière-antimatière. La production de particules par de hautes énergies est techniquement de plus en plus difficile. Pourtant, la nature est beaucoup plus généreuse qu'il n'y parait, grâce, notamment, au caractère quantique des interactions. Par le principe d'incertitude, la conservation d'énergie peut être violée pour temps très court, le temps d'une interaction. La trace de ces interactions serait perdue dans la mer des interactions électromagnétiques si ce n’était de sa signature particulière de violation de la parité. L’interférence quantique nous permet d’isoler ce signal distinct dont la seule source connue est l’interaction faible et peut être calculée avec une extrême précision. L’expérience Qweak, à forte participation canadienne, mesure ce signal d’interférence avec une précision dépassant une partie par million. Toute divergence avec le Modèle Standard sera une signature de nouvelle interaction.

• Utilisation de réactifs d’organobismuth dans des réactions de formation de liens C-C, C-N et C-O
  Alexandre Gagnon (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Le développement de nouvelles méthodologies de synthèse qui permettent la construction de liens C-C, C-N et C-O est essentiel dans la préparation de molécules d’intérêt pharmaceutique. Les organobismuths ont trouvé plusieurs applications en chimie organique, en partie dû aux faibles coûts et la faible toxicité associés à ce métal et dû à leur réactivité unique. Au cours de cette présentation, nos travaux sur le développement de nouveaux réactifs de type organobismuth et leur utilisation dans des réactions catalysées par des métaux de transition seront illustrés.

• Progrès vers la synthèse d’allocolchicinoïdes
  Pierre-Luc BOUDREAULT (Université Laval), Sébastien Cardinal (Université Laval), Normand VOYER (Université Laval)

  Une méthodologie inédite de synthèse énantiosélective d’arylglycines protégés a précédemment été reportée par notre groupe. Celle-ci permet la synthèse de ces acides α-aminés non-naturels par l’introduction de l’acide carboxylique sur un carbanion benzylique d’une benzylamine convenablement protégée. L’énantiosélectivité de cette réaction est induite par l’utilisation, en guise de base chirale, d’un complexe sec-butyllithium/(-)-spartéine.Le potentiel de cette méthodologie va bien au-delà de la synthèse d’acides aminés. En effet, elle pourrait être exploitée, pour introduire une liaison carbone-carbone énantiosélective en position benzylique en α d’un atome d’azote. C’est dans cette optique que notre groupe a investigué la synthèse de l’allocolchicine, un produit naturel reconnu pour son activité antimitotique et présentant exactement le motif auquel notre méthode nous donne accès. La stratégie de synthèse envisagée se veut convergente de manière à pouvoir donner accès à une variété d’allocolchicinoïdes par le choix de divers patrons de substitutions sur les deux noyaux aromatiques. L’étape clé du plan de synthèse consiste en la formation énantiosélective du cycle à sept carbones en exploitant notre méthodologie avec s-BuLi / (-)-spartéine. L’autre étape clé du plan de synthèse vise la formation du motif biaryl par couplage de Suzuki-Miyaura. Les progrès réalisés dans la synthèse de composés modèles à l’allocolchicine seront présentés.

• Réaction de polycyclysation oxydative et son application en synthèse
  Jean-Christophe ANDREZ (UQAM - Université du Québec à Montréal), Sylvain CANESI (UQAM - Université du Québec à Montréal), Samuel Desjardins (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Une nouvelle réaction de Prins oxydative a été développée au laboratoire¹. Cette réaction permet de transformer de simples substrats tels que des phénols en composés hautement fonctionnalisés grâce à un réactif d’iode hypervalent. Cette stratégie est en accord avec le concept ‘’d’umpolung aromatique’’ et évite l’emploi de métaux lourds toxiques pour l’environnement. Une application de cette méthodologie à un dérivé phénolique contenant une chaîne latérale poly-insaturée permet d’obtenir, en une seule étape et stéréosélectivement, des polycycles intéressants tel le squelette des kaurènes. Une première approche vers la synthèse totale du ent-kaurène à partir d’une polycylysation oxydante est présentement en cours au laboratoire.

  1) Desjardins Samuel, Andrez Jean-Christophe, Canesi Sylvain. Org. Lett. 2011, 13, 3406 – 3409

• Migrations d’alkyles par voie oxydative : développements et applications en synthèse totale
  Marc-André BEAULIEU (UQAM - Université du Québec à Montréal), Amandine GUÉRINOT (UQAM - Université du Québec à Montréal), Kimiaka Chantal Guerard (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Le traitement de divers phénols en présence d’un réactif à base d’iode hypervalent permet la formation d’un ion phénoxonium, une espèce hautement électrophile, pouvant réagir avec une variété de nucléophiles. Ce processus, en accord avec le concept d’ «umpolung aromatique », permet de former des squelettes hautement fonctionnalisés, retrouvés dans de nombreux composés naturels possédant des activités biologiques intéressantes. Une version oxydative de la réaction de Pinacol, impliquant des migrations d’alkyles 1-2 ainsi que 1-3, a été effectuée sur des phénols substitués peu couteux. Ces transformations permettent d’utiliser les insaturations du système aromatique dans le but d’obtenir une structure polyfonctionnalisée, constituée d’une diénone prochirale, d’un carbone quaternaire lié jusqu’à quatre centres Sp², ainsi qu’une fonction carbonyle, ou son précurseur. Afin d’illustrer le potentiel de cette méthode, une application à la synthèse totale d’alcaloïdes naturels bioactifs sera abordée.

• Synthèse énantiosélective de la (+)-fortucine
  Marc-André Beaulieu (UQAM - Université du Québec à Montréal), Sylvain CANESI (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  La (+)-fortucine est un alcaloïde naturel de la famille des lycorines et a été isolée de l’espèce Fortune narcissus, une plante herbacée vivace de la famille des Amaryllidaceae. Seulement une synthèse de cette molécule, publiée par le groupe de Zard en 2008, a été reportée dans la littérature jusqu’à maintenant.[1] Ce type d’alcaloïde présente, comme la plupart des lycorines, des activités biologiques intéressantes, notamment celle d’inhiber la croissance de certaines cellules tumorales. Une synthèse
  énantiosélective de cette molécule a récemment été entreprise au laboratoire à partir d’un acide aminé. Une cyclo-oxydation diastéréosélective à l’aide d’un réactif d’iode hypervalent, une réaction de couplage de Heck intramoléculaire et diastéréosélective ainsi qu’une isomérisation de la double liaison figurent parmi les étapes clés de cette synthèse.

  [1] A.Biechy, S. Hachisu, B. Quiclet-Sire, S. Z. Zard*. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1436-1438