Les isotopes du carbone (¹¹C, ¹³C, ¹⁴C) sont des outils essentiels pour suivre le destin des médicaments, explorer leur métabolisme ou encore visualiser leur distribution dans l'organisme ou dans l'environnement. Leur incorporation dans des composés organiques de type nitriles est largement explorée en chimie, les nitriles étant présents dans de nombreux principes actifs et produits agrochimiques. Cette incorporation repose sur l'utilisation, comme source d'isotope de carbone, de cyanure radioactif hautement toxique et pour lequel les procédés anciens de synthèse sont dangereux et coûteux.

E​​t si on pouvait trouver une autre source de carbone que le cyanure ?

Le laboratoire de marquage au carbone 14 du SCBM (DMTS) en collaboration avec le laboratoire BioMaps (département SHFJ) a mis au point une approche innovante pour contourner ces limites. Dans une étude publiée dans JACS, les chercheurs décrivent une méthode douce, rapide et versatile permettant de transformer directement le dioxyde de carbone marqué (¹³C-CO₂, ¹⁴C-CO₂ ou ¹¹C-CO₂) en agents de cyanation électrophiles utilisables pour la synthèse de nitriles marqués (arènes, indoles, acides boroniques). Cette réaction se déroule à relativement basse température et à pression atmosphérique, sans manipulation de cyanure, rendant la démarche bien plus sûre et accessible.

Cette stratégie en deux étapes repose sur une séquence Staudinger/Aza-Wittig (SAW) pour convertir le CO₂ en urée marquée, puis sur une déshydratation douce pour obtenir les agents de cyanation électrophiles isotopiques qui, par des réactions catalytiques au rhodium ou au nickel, servent au marquage d'une large variété de molécules.

Les auteurs démontrent aussi une première mondiale : un échange direct d'isotopes du carbone (CIE) sur des nitriles existants, ouvrant la voie à un ré-étiquetage rapide de composés complexes.

La méthode est compatible avec tous les isotopes du carbone, y compris le carbone 11 indispensable pour une utilisation des produits radiomarqués en imagerie TEP, pour lequel des ajustements sont nécessaires, notamment pour aller suffisamment vite étant donné son temps de demi-vie très court. Comme preuve de concept, le procédé complet a été automatisé pour la production d'un radiotraceur modèle.

Financement européen
Ce travail a été réalisé dans le cadre de l'ERC Consolidator Grant FASTLABEX de Davide Audisio.

Contacts Institut des scie​​nces du vivant Frédéric-Joliot :

David​​​e Audisio (davide.audisio@cea.fr)

Fabien C​aillé (fabien.caille@cea.fr) ​