Etude DFT de l’activité anticancéreuse des dérivés nanostructures du fullerène. Exemple d’élimination de l’agent cancérigène Benzo alpha Pyrène (BaP) des systèmes biologiques

Abstract

Dans le contexte de ce mémoire, la cycloaddition [2+2] des fullerènes avec l’agent cancérigène BaPe, a été examinée en utilisant la méthode DFT, dans le but d’inhiber le processus cancérigène de ce dernier. Dans la 1iere étape de cette étude, l’augmentation du caractère électrophile des réactifs par la fonctionnalisation avec des groupements électro-attracteurs a été montrée par des calculs des indices globaux de la DFT conceptuelle. De plus, la plus grande électrophilie du C60CONH2 et par conséquent le choix approprié pour la réaction d’inhibition du processus cancérigène du BaPe selon une cycloaddition [2+2] a été déduit. Dans la 2ème étape d’étude et par la fonctionnalisation du C60, une augmentation du moment dipolaire et par conséquent de la solubilité de ces réactifs a été montrée. Egalement, une amélioration importante de cette solubilité pour ces réactifs par la cycloaddition [2+2] avec le BaPe en augmentant le moment dipolaire a été noté. Dans la 3ème étape d’étude, L’interaction électrophile -nucléophile la plus favorisée entre le C2(le site adjacent du substituant porté par le fullerène qui est le site le plus électrophile dans la molécule du C60 et ces dérivés) et le C3(le C le plus nucléophile dans le BaPe) a été rationalisée. Dans la 4ème étape d’étude, en phase gazeuse, un mécanisme concerté synchrone dans le cas du fullerène non substitué et concerté très asynchrone par la fonctionnalisation a été démontré pour ce type de cycloaddition du fullerène. De plus une insuffisance des calculs pour la prédiction de l’inhibition du processus mutagène en formant le complexe C60CONH2 -2,5 BaPe (le produit majoritaire) a été remarquée et donc l'inclusion des effets de solvant biologique (l’eau) était obligatoire. Dans la dernière étape d’étude et en présence de l’eau, une diminution significative des barrières d’activation et des énergies de réactions par rapport à celles de la phase gazeuse a été montrée, par conséquent, une préférence cinétique et thermodynamique des complexes de cette cycloaddition, en particulier C60CONH2 -2,5BaPe a été déduit en présence de l'eau comme solvant. Finalement, les constations expérimentales qui disent que le cycloadduit C60CONH2 -2,5 BaPe est suggéré comme un composé favorable pour l'activité anticancéreuse biologique ont été justifiées