Les aminosides

Nous avons également utilisé la néomycine et la kanamycine en tant qu’auxiliaires de micellisation. Elles sont de nature similaire aux oligochitosans mais s’en distinguent par des masses molaires plus faibles, des densités de charge et des pKa différents. Des études précédentes avaient démontré qu’en présence de DHBC de charge opposée, elles forment des micelles PIC qui permettent la mésostructuration de matériaux siliciques ordonnés.^71,119 Ces auxiliaires de micellisation sont des molécules très pures, destinées à la culture cellulaire, ils semblent donc parfaitement adaptés pour notre étude où la détermination très fine de la composition exacte est essentielle.

2.2.1. Source, structure et applications

Les aminosides, également appelés aminoglycosides, sont une famille d’antibiotiques comprenant la kanamycine, la néomycine, la paromomycine, la streptomycine, la tobramycine, la gentamicine, l’amikacine, la nétilmicine, etc. La majorité d’entre eux sont des molécules naturelles extraites de cultures de bactéries de la famille des actinomycètes (du genre Streptomyces, ou Micromonospora distingués par le suffixe –mycine et –micine respectivement) ou en sont dérivées par hémisynthèse. Ces antibiotiques possèdent une

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79 structure chimique de base commune, construite autour d’un cycle central de type 2-desoxystreptamine (Figure 42), disubstitué en position 4,5 ou 4,6 par des sucres aminés liés par des ponts glycosidiques. Les molécules utilisées dans ce travail sont la néomycine (NM, disubstituée en 4,5) et la kanamycine (KM, disubstituée en 4,6) (Figure 43).

Figure 42 : Structure de la 2-desoxystreptamine pouvant être disubstituée en position 4,5 ou 4,6 (R1, R2, R3) par des sucres aminés. La numérotation classique des atomes de carbone est utilisée.

Les aminosides sont des antibiotiques utilisés cliniquement pour traiter un large spectre d’infections causées par de nombreuses souches bactériennes gram⁺ (staphylocoque mais qui devient résistant) et gram^- (Eschericha coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus species, Acinetobacter species, Serratia marsescens, Enterobacter aerogens, Mycobacterium tuberculosis). La gentamicine est un des aminosides les plus actifs, elle est utilisée dans le traitement de la peste ; la streptomycine est quant à elle indiquée dans la prise en charge de la tuberculose. Les aminosides possèdent une synergie intéressante avec de nombreux antibiotiques pour traiter des infections sévères à germes sensibles, notamment rénales, urinaires, génitales, respiratoires, ostéo-articulaires, cutanées, septicémiques.

Figure 43 : Formules de la néomycine (NM) et de la kanamycine (KM). La numérotation classique des atomes de carbone est utilisée.

80 2.2.2. Caractérisation de la néomycine et la kanamycine

Compositions

Les différents antibiotiques aminosides utilisés dans ce travail proviennent de chez Sigma-Aldrich, et sont des poudres sous forme de sels de sulfate. Les compositions annoncées sont les suivantes :

- néomycine B (NM) ; C₂₃H₄₆N₆O₁₃, 3H₂SO₄, 7H₂O ; CAS: 1405-10-3; lot n° 071M0117V - kanamycine A (KM) ; C18H36N4O11, 2H2SO4 ; CAS : 64013-70-3; lot n° BCBC5819V

Les masses et les structures de ces deux antibiotiques ont été vérifiées par spectrométrie de masse MALDI-TOF durant la thèse de E. Molina et sont conformes à celles annoncées par le fournisseur.

Les nombres de molécules de sulfate et d’eau sont déterminés à partir des résultats d’analyses élémentaires (N, C, S) et thermogravimétriques respectivement (Tableau 5).

Tableau 5 : Résultats des analyses élémentaires (AE) et thermogravimétrique (ATG) des aminosides KM et NM conformes à celles annoncées par le fournisseur. Un déficit en contre-ions SO4

a cependant été observé pour chacune des aminosides. Les nombres de molécules d’eau d’hydratation ont pu être déterminés et les formules molaires suivantes ont ainsi été établies :

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- néomycine B (NM) ; C₂₃H₄₆N₆O₁₃; ( H₂SO₄)_2,7; (H₂O)_7,6 - kanamycine A (KM) ; C18H36N4O11, (H2SO4)1,7; (H2O)5,5

Connaissant le nombre de groupes amines dans la KM et la NM (quatre et six respectivement), la masse molaire moyenne de chacune des aminosides avec leur contre-ions et l’eau qu’ils contiennent et calculée à partir des %N issus des AE :

- 989,4 g.mol^-1 pour la néomycine - 733,9 g.mol^-1 pour la kanamycine

On détermine également les densités de charges des deux aminosides (toujours avec contre-ions et eau) grâce aux %N déterminés par AE :

- 6,1 meqN.g^-1 pour la néomycine - 5,5 meqN.g^-1 pour la kanamycine

pKa des aminosides

Ces molécules polyaminées présentent un caractère basique (pK_a issus de la littérature et répertoriés dans le Tableau 6). Les pKa s’étendent de 5,7 à 8,8 pour la NM et de 6,2 à 7,6 pour la KM.

Tableau 6 : pKa des fonctions amines de laNM et de la KM relevés dans la littérature. Les sites aminés (N-) sont notés de la même façon que les atomes de carbone auxquels ils sont directement liés.

P.A. pK_a Ref

NM N-1 :8,0 ; N-3 : 5,7 ; N-2' : 7,6 ; N-6' : 8,6 ; N-2"' : 7,6 ; N6"' : 8,8 ^120,121

KM N-1 : 7,4 ; N-3 : 6,2 ; N-6' : 7,6 ; N-3"' : 7,4 ^122,123

2.3. Conclusion

Cette partie nous a permis de décrire les caractéristiques des polyamines utilisées dans ce travail de thèse. Nous disposons donc de quatre oligoamines différentes, qui se distinguent par des natures, densités de charge, pKa et tailles différentes. Les deux OC sont de tailles et de compositions différentes (degré de désacétylation DDA et contre-ions différents). Dans le

82 cas de la néomycine et de la kanamycine, les structures ont été confirmées par spectrométrie MALDI-TOF, un déficit de contre-ions SO42-

a été observé pour chacun des aminosides.

Le Tableau 7 récapitule les propriétés des quatre oligoamines étudiées dans cette partie. Nous précisons les caractéristiques des oligoamines telles qu’elles sont fournies, avec leurs différents contre-ions (C.I) et l’eau, mais également celles des polyions seuls sans contre-ions qui seront intéressantes pour la caractérisation des systèmes préparés avec les différentes OA. Les DP correspondent au nombre de cycles dans le cas de la NM et de la KM.

Tableau 7: Tableau récapitulatif des propriétés des quatre oligoamines étudiées

OC 2,5k OC 5k NM KM

formule

(OCDA)0,97(OCA)0,03

(lact.)0,55 (Cl)0,48 (H2O)0,85

(OCDA)0,88(OCA)0,12

(Acét.)0,69 H2O)0,77

NM (H2SO4)2,7

(H2O)7,6

KM (H2SO4)1,7

(H2O)5,5

Mp tot.

(polyion+C.I.+eau) 2710 5810 989,4 733,9

Mp polyion 1910 4640 620,9 488,5

DP 11 17 4 3

pKa 6,7 6,3 5,7 ; 7,6 ; 7,6 ;

8,0 ; 8,6 ; 8,8

6,2 ; 7,4 ; 7,4 ; 7,6 megN/g tot.

(polyion+C.I.+eau) 3,8 4,3 6,1 5,5

megN/g polyion 5,7 5,5 9,7 8,3

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