La recherche au Laboratoire Cardinal

AXE DE RECHERCHE 1

La catalyse photorédox comme voie d’accès à des librairies de composés d’intérêt biologique.

 

La catalyse photorédox s’est imposée dans la dernière décennie comme un outil révolutionnaire pour la synthèse organique, tant dans la recherche académique que dans l’industrie pharmaceutique.  Ce type de catalyse, dans lequel le catalyseur est activé par l’action de la lumière visible, permet d’accéder, dans des conditions réactionnelles douces et sécuritaires, à des voies mécanistiques nécessitant généralement de la radiation UV ou d’autres voies d’activation hautement énergétiques. Notamment, la catalyse photorédox permet, dans un contexte contrôlé, le développement de réaction nécessitant la génération de radicaux libres ou ayant recours à un transfert d’énergie de type triplet-triplet. Un aspect déterminant à l’ascension fulgurante de la catalyse photorédox en synthèse organique est le fait qu’elle puisse être utilisée en tandem avec un système catalytique classique basé sur un métal de transition. Ce type de catalyse, qualifié de métallaphotorédox, a, entre autres choses, révolutionné les réactions de couplages croisés classiques en permettant de nouvelles combinaisons inédites de partenaires. En somme, en débloquant des voies mécanistiques inédites, la catalyse photorédox/métallaphotorédox permet d’envisager de nouvelles déconnections chimiques et l’activation de groupements fonctionnels selon des voies inédites.

 

Dans le cadre de cet axe de recherche, mon équipe et moi-même visons à tirer profit de la polyvalence et de la puissance de ce type d’activation afin de développer de nouvelles stratégies permettant d’accéder plus facilement à des librairies de composés difficiles d’accès, mais ayant un intérêt biologique. L’atteinte de cet objectif global peut s’effectuer de deux manières, soit par le développement de réactions inédites ou par l’application (l’extension) de réactions existantes à d’autres motifs moléculaires plus complexes. En parallèle, nous visons mettre à profit les librairies préparées via l’établissement de collaborations académiques ou industrielles.

 

 

 

AXE DE RECHERCHE 2

Synthèse totale et étude de l’activité biologique de produits naturels locaux et d’analogues

 

Bien que la chimie des produits naturels demeure un champ de recherche d’intérêt mondial, une grande part des travaux dans cette discipline demeurent concentrés sur l’étude d’un nombre restreint d’écosystèmes et certaines régions du globe demeurent peu investiguées. Les écosystèmes québécois (surtout subarctiques et arctiques) constituent des exemples notables de réservoirs sous-exploités en science des produits naturels. Étant soumise à des stress environnementaux de natures multiples, la biodiversité occupant ces régions présente un intérêt d’autant plus grand vu son potentiel à produire des métabolites secondaires couvrant un large spectre d’activités biologiques. Heureusement, de plus en plus de groupes de recherche s’intéressent à explorer la composition moléculaire des écosystèmes composant notre territoire québécois. Bien que ces efforts de recherche aient mené à l’identification de produits naturels d’intérêt, l’étude de l’activité biologique de ces molécules demeure la plupart du temps limité par leur faible abondance dans leur biomasse d’origine. En réponse à cette problématique, cet axe de recherche vise à accélérer l’avancement des connaissances et la mise en valeur de la diversité moléculaire des écosystèmes québécois via le développement de voies de synthèse chimique.

 

En plus, de faire la synthèse totale des molécules ciblées, nous travaillons, dans le cadre de cet axe de recherche, à développer un réseau de collaboratrices et de collaborateurs, de manière à nous impliquer directement dans l’étude des propriétés biologiques des produits naturels synthétisés. En ce sens, la synthèse d’analogues est également fréquemment réalisée dans le but de pouvoir mener des études de relation structure-activité.

 

Finalement, ce programme de recherche, bien qu’orienté sur l’obtention de molécules précises, peut également s’avérer un contexte favorable au développement de nouvelles réactions (ou de nouveaux systèmes réactionnels) permettant d’atteindre les structures ciblées plus efficacement.

 

 

AXE DE RECHERCHE 3

Valorisation de la biomasse locale pour des applications à haute valeur ajoutée et à impact environnemental positif

 

Les régions de l’Est du Québec (Bas-St-Laurent, Gaspésie, Côte-Nord) ont une industrie primaire importante. Bien que les produits générés par celle-ci soient essentiels à notre économie, la valeur de ceux-ci est généralement faible. Également, ces industries génèrent des quantités importantes de déchets (ou coproduits) dont la gestion peut être problématique. Considérant ces deux réalités, nous cherchons, dans le cadre de cet axe de recherche, à proposer des solutions permettant de générer plus de valeur pour ces industries selon deux approches. D’une part, nous travaillons à développer des applications à plus haute valeur ajoutée pour certaines biomasses. D’autre part, nous cherchons à transformer certains coproduits en produits d’intérêt commercial de plus grande valeur. Dans les deux cas, les applications visées s’inscrivent également dans une perspective de développement durable, soit d’offrir des alternatives biosourcées à des produits dommageables pour l’environnement.