Lignocellulosic biomass is believed to serve a prominent role in tomorrow’s sustainable energy and material development. Among the polysaccharide fractions of lignocellulosic biomass, the potential of hemicelluloses as a valuable material resource is increasingly recognized. Thanks to their hydrophilic structure, hemicelluloses are suitable substrates for hydrogel design. The work summarized in this thesis aims to develop feasible strategies for the conversion of O-acetyl galactoglucomannan (AcGGM), an ample hemicellulose in softwood, into hydrogels. Within this framework, four synthetic pathways targeting the formation of crosslinked hydrogel networks from pure or unrefined AcGGM fractions were developed.   Aqueous AcGGM-rich and lignin-containing side-stream process liquors of forest industry, known as softwood hydrolysates (SWHs) were formulated into highly swellable hydrogels by: i) allyl-functionalization of AcGGM chains of crude SWH to obtain a viable precursor for hydrogel synthesis via free-radical crosslinking, ii) directly incorporating unmodified SWH fractions into semi-interpenetrating polymer networks (semi-IPNs). SWH hydrogels and semi-IPNs were characterized with appreciable maximum swelling ratios of Qeq = 170 and Qeq = 225, respectively.   Rapid crosslinking of AcGGM through thiol-click chemistry was addressed by first imparting thiol functionality onto pure AcGGM chains in a one-pot procedure. The thiolated AcGGM proved to be a suitable substrate for the synthesis of hemicellulose hydrogels via thiol-ene and thiol Michael addition reactions. Finally, sequential full IPNs were developed by subjecting single network hydrogels of pure AcGGM to a second network formation. IPNs obtained through either free radical crosslinking or thiol-ene crosslinking exhibited higher shear storage moduli than their single network counterparts. / <p>QC 20161102</p>

La thèse porte sur le développement de stratégies non conventionnelles de peptides contraints et la modulation des structures secondaires pour augmenter la reconnaissance biologique de ces peptides.Les peptides jouent un rôle important dans de nombreux processus et sont donc d’un intérêt grandissant pour l’industrie pharmaceutique. Cependant, leur utilisation comme médicament reste limitée à cause de leur flexibilité conformationnelle, leur sensibilité aux protéases et leur faible biodisponibilité et pharmacodynamie. Dans ce contexte, la caractérisation des interactions ligands-récepteurs est cruciale pour comprendre les processus de reconnaissance et le design d’agonistes sélectifs, potentiels nouveaux médicaments. Ainsi, le développement d’outils portant des modifications structurales présente un intérêt grandissant pour trouver de nouveaux médicaments. Ces changements structuraux permettent d’affiner les conformations privilégiées et donc de comprendre la spécificité d’interactions par rapport à des sous-types de récepteurs ayant des propriétés physicochimiques et pharmacologiques particulières.Dans la première partie de ce travail, une stratégie optimisée pour la synthèse de fragments N-terminaux (1-34) de la séquence PTHrP.PTHrP(1-34)NH2 est décrite : H-Ala1-Val-Ser-Glu-His-Gln-Leu-Leu-His-Asp10-Lys-Gly-Lys-Ser-Ile-Gln-Asp-Leu-Arg-Arg20-Arg-Phe-Phe-Leu-His-His-Leu-Ile-Ala-Glu30-Ile-His-Thr-Ala-NH2. D’un point de vue synthètique, la formation de clusters dus à la présence de plusieurs résidus arginine, l’encombrement stérique, la longueur de la séquence et la présence de résidus hydrophobes dans la partie 19-28 du PTHrP rendent la synthèse difficile et donnent un enjeu important à la synthèse. C’est pourquoi, nous avons focalisé nos efforts sur l’optimisation du protocole opératoire. En particulier, nous avons montré l’intérêt d’utiliser une activation sous microondes pour la synthèse, avantages en termes de rendement et de pureté du peptide. La synthèse de PTHrP(1-34) a été optimisée à la fois sous activation par la temperature et sous microondes dans des conditions identiques. Les micoondes ont aussi été utilisé pour la synthèse de PTHrP(1-34)NH2. L’élongation de la chaine peptidique a été suivie par l’analyse UPLC-ESI-MS des fragments obtenus après micro clivage assisté par micro ondes. Cette stratégie nopus a permis , à travers la caractérisation des séquences délétées, d’identifier les points critiques de la synthèse, nécessitant les microondes. Dans la seconde partie de la thèse, ont été entreprises le design et la synthèse d’une série de cyclopeptides (i-to-i+5) 1,4- et 4,1-disubstitués pontés par un triazole, analogues de MTII. MTII, Ac-Nle4-c[Asp5-D-Phe7-Lys10]αMSH4-10-NH2 est un super agoniste agissant d’une manière non sélective des récepteurs de la mélanocortine MC1R, MC3R, MC4s, et MC5s. Ce peptide est caractérisé par un lien lactame entre les résidus Asp5 et Lys 10 stabilisant une structure β-turn, cruciale pour l’activité.Cependant MTII n’est pas sélectif des différents sous-type des récepteurs de la mélanocortine. L’importance particulière du système mélanocortine souligne le besoin de trouvé des analogues plus sélectifs, présentant une meilleure pharmacocinétique et une meilleure biodisponibilité. L’introduction du triazole [1,2,3] utilise dans nos analogues vise à stabiliser une conformation , à la place du lien lactame de MTII. La diversité est apportée par une variation de la position du triazole de i à i+5. Il est obtenu par une cycloaddition alcyne/azoture catalysée par le Cu(I) (CuAAC), générant très sélectivement l’adduit 1,4. Les analogues clickés de MTII présentant une position différente du triazole ont été synthétisé en phase solide et en solution. Les études conformationnelles et biologiques ont été conduites pour identifier l’analogue présentant la meilleure conformation β-turn conduisant à la meilleure activité biologique. / PhD Thesis of Chiara TESTANon conventional synthetic strategies of stapled peptides: modulation of secondary structures to optimise biological recognitionPeptides play an important role in many biologically relevant processes and are of outstanding interest in pharmaceutical research. However their use as drugs is limited by their conformational flexibility, instability to proteases, poor oral bioavailability, and pharmacodynamics. In this contest the characterization of ligand-receptor interactions is crucial to understand the biological processes and to design potent and selective agonist, which could be used as new drug candidates.Therefore, the development of an expansive toolbox of structural modifications that can be used to fine tune the predominant conformations to achieve modulation of specificity toward receptor subtypes, physicochemical and pharmacological properties continues to be of great interest in the development of peptide-based drugs.In the first part of the work it is described an optimized strategy for the synthesis of the N-terminal fragments (1-34) of PTHrP.PTHrP(1-34)NH2 sequence is: H-Ala1-Val-Ser-Glu-His-Gln-Leu-Leu-His-Asp10-Lys-Gly-Lys-Ser-Ile-Gln-Asp-Leu-Arg-Arg20-Arg-Phe-Phe-Leu-His-His-Leu-Ile-Ala-Glu30-Ile-His-Thr-Ala-NH2. Considering the presence of clusters of arginines, sterically hindered and hydrophobic amino acid residues in the 19-28 sequence of PTHrP, and the considerable length of the peptide, the synthesis of PTHrP(1-34)NH2 is quite challenging. Therefore we focused our effort in the optimization of a synthetic protocol for this peptide. In particular, we showed the advantages that the use of microwaves have, in obtaining the best results in terms of yield and purity of the final peptide. The synthesis of PTHrP(1-34) was performed following the conventional RT and the MW-assisted SPPS protocol. In both cases the synthesis was performed using the same instrument, the same excess of reagents and molar ratios.Microwaves have also been used to monitor the synthesis of the peptide PTHrP(1-34)NH2. In fact, during the elongation of the peptide chain were analyzed by UPLC-ESI-MS intermediate fragments obtained through micro-cleavages assisted by microwaves. This strategy has allowed us, through the characterization of sequences of deletion, to understand what are the critical points of the synthesis that may require the use of microwaves.In the second part of the thesis we reported the design and the synthesis of a series of (i-to-i+5) 1,4- and 4,1-disubstituted [1,2,3]triazole-bridged cyclopeptides, derived from the scaffold of MTII. MTII, Ac-Nle4-c[Asp5-D-Phe7-Lys10]αMSH4-10-NH2, is a potent long acting non-selective super-agonist of melanocortin receptors MC1R, MC3R, MC4s, and MC5s. This peptide is characterized by lactam bridge between residues Asp5 and Lys10 stabilizing a type-II β-turn structure, that is critical for its bioactivity. Nevertheless, MTII is not selective for the different subtype of melanocortin receptors. The particular importance of melanocortin system, underscores the unmet need for highly selective, pharmacokinetically diverse, and bioavailable agonists and antagonists analogs. The introduction of [1,2,3]triazole was aimed to stabilize a β-turn conformation replacing the lactam bridge of MTII with an i-to-i+5 side chain-to-side chain cyclization via CuI-catalyzed azido-to-alkyne 1,3-dipolar cycloaddition (CuAAC) generating 1,4- or 4,1-disubstituted [1,2,3]triazolyl-containing ring structures. Clicked MT-II analogs presenting different permutations of bridges, containing 4 or 5 methylenes, and a triazolyl moiety were synthesized by a combination of solid phase assembly of the peptide and in solution CuAAC. Conformational and biological studies were performed on the peptides synthesized to identify the location and direction of the [1,2,3]triazolyl in the bridge that best reproduce the β-turn conformation leading to highly potent and sel

L’objectif de la thèse était le développement de catalyseurs pour la cycloaddition entre alcynes et azotures catalysée par le cuivre(I) (CuAAC), une des réactions les plus importantes de la chimie moderne. Dans un premier temps, nous avons montré que le complexe de cuivre(II) [Cu(C186-tren)]Br2 pouvait être utilisé comme catalyseur pour cette réaction, et ceci sans ajout d’un réducteur sacrificiel externe de type ascorbate de sodium. Des études spectroscopiques (RPE, UV-visible) suggèrent que l’alcyne sert de « réducteur interne ». Dans un deuxième temps, l’utilisation d’un ligand tren portant trois groupements tert-butylbenzène (tBuBz3tren) a permis d’obtenir des complexes supramoléculaires de cuivre(II) solubles dans l’eau par formation de complexes d’inclusion avec des beta-cyclodextrines. Ces complexes se sont avérés être de bons catalyseurs pour la CuAAC, particulièrement en utilisant l’ascorbate de sodium comme réducteur. Nous avons ensuite préparé le complexe de cuivre(II), [Cu(tBuBz3tren)kétoprofénate]kétoprofénate, dont le contre-ion est l’anion kétoprofénate qui possède une fonction benzophénone comme photosensibilisateur. Sous irradiation à 365 nm, ce complexe est réduit très efficacement en cuivre(I) par transfert d’électron photo-induit. Nos études ont montré que le précatalyseur de cuivre(II) peut donc être activé très efficacement par la lumière pour générer une espèce cuivre(I) très réactive pour la cycloaddition de Huisgen. Le contrôle de l’activité catalytique du complexe a été testé dans le méthanol ou le toluène pour la réaction entre différents azotures et alcynes. Les triazoles correspondants ont été isolés avec d’excellents rendements par simple filtration. De plus, une fois la réaction initiée photochimiquement, il est possible de la stopper instantanément en introduisant de l’air dans le milieu réactionnel. Il s’agit du premier exemple de catalyseur photoactivable pour la chimie click. / This thesis focuses on the development of catalysts for the copper-catalyzed reaction between alkynes and azides (CuAAC), one of the most important reactions of modern chemistry. As a first step, we have shown that the copper(II) complex [Cu(C186-tren)]Br2 could be used as catalyst for this reaction, and this without adding an external sacrificial reductant such as sodium ascorbate. Spectroscopic studies (EPR, UV-visible) suggest that the alkyne serves as the "internal reductant" In a second step, the use of a tren ligand (tBuBz3tren) bearing three tert-butylbenzene groups allowed to obtain supramolecular copper(II) complexes that were soluble in water by formation of inclusion complexes with beta-cyclodextrins. These complexes proved to be good catalysts for CuAAC, particularly if using sodium ascorbate as the reductant. We then prepared the copper(II) complex, [Cu(tBuBz3tren)ketoprofenate]ketoprofenate, whose counter-ion is the ketoprofenate anion which contains a benzophenone function as a photosensitizer. Under irradiation at 365 nm, the complex is very effectively reduced to copper(I) by photoinduced electron transfer (PET). Our studies have shown that the copper(II) precatalyst can be very efficiently activated by light to generate a highly active copper(I) catalyst for the CuAAC. The control over the catalytic activity of the complex was tested in methanol or toluene for the reaction between various azides and alkynes. The corresponding triazoles were isolated with excellent yields by simple filtration. In addition, once the reaction is initiated photochemically, it is possible to instantly stopped it by introducing air into the reaction medium. Overall, this is the first example of a photoactivatable catalyst for click chemistry.

Mouse polyomavirus is a type species of Polyomaviridae family and serves as model for studying viral infection of human pathogenic polyomaviruses. Minor proteins of viral capsid have been found to be necessary for effective initiation of infection. In order to study their role in the early steps of infection we utilized the novel Cre-LoxP system for production of the viral mutant lacking both minor proteins. Virus produced this way was compared with virus produced by standard method and we found that both systems facilitate production of mutant virus with the comparable quality and quantity. The mutant virus contained reduced amount of viral DNA and formed virions with impaired stability. For further studies of intracellular virion trafficking we prepared virions with genomes modified by thymidine analogues 5- bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) and 5-Ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU) and optimized the methods for analogue detection. The viral genome become accessible for detection 4 hours post infection. For ultramicroscopic analysis of translocation of virus to the nucleus we used freeze substitution. All this methods will be utilized for detailed study of distinct steps in viral infection. Key words: Mouse polyomavirus, minor proteins,...

Les poly (3-hydroxyalcanoates) (PHAs) sont des polyesters aliphatiques produits et accumulés par des bactéries en tant que réserve de carbone et d'énergie. Ils sont constitués d'unités β-hydroxyesters et possèdent des chaînes latérales de longueur variable, pouvant être fonctionnalisées. Ils possèdent des propriétés de biodégradabilité et de biocompatibilité; ceci leur confère de vastes possibilités d'utilisation dans le domaine biomédical, notamment pour la mise au point de systèmes de libération contrôlée de principes actifs. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à la synthèse de copolymères amphiphiles de différentes architectures à base de PHAs, ainsi qu'à l'étude de leurs propriétés d'auto-association en milieu aqueux. Une méthode simple et efficace permettant le greffage d'oligomères de poly (éthylène glycol) (PEG) a tout d'abord été mise au point grâce à l'utilisation de la chimie « click ». Une série de copolymères diblocs bien définis PHA-b-PEG a ainsi pu être synthétisée par cycloaddition de Huisgen catalysée par le cuivre (CuAAC). Les copolymères diblocs à base de PHAs à moyennes chaînes latérales (PHA-mcl) ont montré leur capacité à s'auto-associer en milieu aqueux et à former des micelles monodisperses présentant une concentration micellaire critique très faible. Par la suite des copolymères de type greffés PHOU-g-PEG ont été synthétisés par addition thiol-ène. Les analyses par cryo microscopie électronique à transmission (cryo-TEM) ont montré que dans ce cas les copolymères s'auto-associaient en structures vésiculaires, ou polymersomes. Enfin, la synthèse de copolymères amphiphiles greffés porteurs de chaînes perfluorées PHOU-g-(F;PEG) a permis l'obtention de structures auto-associées plus complexes. Le cryo-TEM a en effet révélé la formation de micelles multicompartimentées, c'est à dire possédant un coeur présentant une séparation de phase entre les domaines hydrophobes et les domaines fluorés. Des tests biologiques préliminaires ont montré la cytocompatibilité de ces micelles / Poly (3-hydroxyalkanoates) are natural aliphatic polyesters produced and accumulated by many bacteria as carbon and energy supply. They consist of β-hydroxy ester units, with pendant side chains of different lengths that can be functionalized. Thanks to their biodegradability and biocompatibility, they are promising polymers for biomedical applications, especially for controlled drug delivery systems. In this context, we aimed to synthesize PHA-based amphiphilic copolymers with different molecular architectures, and to study their self-assembly in water. First, a simple and straightforward method using click chemistry has been used to graft poly(ethylene glycol) (PEG) oligomers. A series of well-defined diblock copolymers PHA-b-PEG has thus been synthesized using copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC). Medium chain length PHA-based diblock copolymers have shown their ability to self-assemble into stable micelles having very low critical micelle concentrations. Afterwards, amphiphilic graft copolymers PHOU-g-PEG have been synthesized using thiol-ene addition. In this case, cryo-electron microscopy (cryo-TEM) analysis revealed that graft copolymers self-assembled into vesicular morphologies, i.e. in polymersomes. Finally, the synthesis of amphiphilic graft copolymers bearing perfluorinated chains PHOU-g-(F;PEG) was performed. After aqueous self-assembly, cryo-TEM shown the formation of multicompartment micelles, i.e. with a core displaying segregated hydrophobic and fluorophilic domains. Moreover, these multicompartment micelles have shown their cytocompatibility

O-GlcNAcilação, ou modificação por O-GlcNAc, consiste na glicosilação de proteínas envolvidas em processos celulares fundamentais, e a sua desregulação tem sido associada a importantes doenças tais como diabetes tipo 2, doenças neurodegenerativas, cardiovasculares e câncer. A O-GlcNAcilação é regulada por duas enzimas: O-GlcNAc transferase (OGT) e O-GlcNAcase (OGA). Muitos inibidores da OGA descritos apresentam falta de seletividade entre a OGA e as isoenzimas Hex A e B lisossomais, o que pode ocasionar acúmulo de gangliosídeos no interior dos lisossomos e doenças neurodegenerativas. Desta forma, visando a obtenção de inibidores mais seletivos, foram propostos neste estudo a síntese e avaliação biológica de compostos derivados de N-acetilglicosamina, contendo na posição C-2 o anel 1,2,3-triazólico 1,4-di-substituído com diferentes cadeias laterais, na maioria contendo anéis aromáticos na sua extremidade, e a investigação da influência da extensão da cadeia entre os anéis na cavidade da OGA. Foram obtidos os derivados triazólicos 1, 2 (no estudo anterior) e 8a-j (no presente trabalho), em rendimentos bons a moderados, por meio da estratégia de click chemistry, envolvendo a reação de CuAAC entre o intermediário azido glicopiranosídeo 6, e dez diferentes alcinos, dos quais cinco foram previamente sintetizados (9 - 11, 14 e 15), e cinco disponíveis comercialmente. Para a síntese dos precursores acetilênicos 9 - 11, 14 e 15 foram utilizadas diferentes estratégias sintéticas de acordo com cada alcino, como, por exemplo, reações de substituição nucleofílica e aminação redutiva. Os derivados triazólicos foram obtidos como mistura de anômeros ?:? na proporção de 10:1, respectivamente. Devido à seletividade da enzima OGA apenas para substratos ?, os compostos 8a-h foram purificados por CLAE-DAD para separação das misturas. Posteriormente, foi possível realizar a cristalização do azido 6 em etanol, com consequente separação do anômero ? deste intermediário, o que auxiliou na etapa sintética dos derivados 8i e 8j como anômeros puros. Os ensaios de MTT não evidenciaram citotoxicidade para os compostos, avaliados em 1,0 ?M. Os ensaios de western blot e enzimáticos dos derivados 1, 2 e 8a-j demonstraram que apenas os compostos 1, 8i e 8j foram ativos para OGA, com valores de IC50 de 0,49, 0,52 e 0,72 ?M, respectivamente. A partir deste resultado, foi possível sugerir que a extensão ideal da cadeia ligada entre os anéis triazólico e aromático é de dois carbonos (1), podendo acomodar um heteroátomo de nitrogênio (8i) ou oxigênio (8j). Ademais, os ensaios enzimáticos dos compostos 1, 8i e 8j, avaliados para as Hex A e B, apresentaram IC50 de 550, 569 e 571 ?M, respectivamente, sugerindo alta seletividade destes compostos para a OGA em detrimento das isoenzimas lisossomais. Com o trabalho desenvolvido em parceria com a Dra. Nuria E. Campillo (CSIC) foram planejados novos derivados não-carboidratos capazes de realizar interações com importantes resíduos do sítio catalítico da OGA e com potencial atividade biológica. / O-GlcNAcylation, or O-GlcNAc modification, consists of the glycosylation of proteins involved in fundamental cellular processes, and its deregulation has been linked to important diseases such as type 2 diabetes, neurodegenerative, cardiovascular diseases, and cancer. O-GlcNAcylation is regulated by two enzymes: O-GlcNAc transferase (OGT) and O-GlcNAcase (OGA). Many OGA inhibitors described exhibit lack of selectivity between OGA and the lysosomal isoenzymes Hex A and B, which can result in the accumulation of gangliosides within the lysosomes and neurodegenerative diseases. Therefore, aiming to obtain more selective inhibitors, this study proposed the synthesis and biological evaluation of N-acetylglucosamine derivatives, containing at the C-2 position the 1,4-di-substituted 1,2,3-triazole ring bearing different side chains, most of them containing aromatic ring at their end, and the investigation of the side chain extension influence between the rings into OGA active site pocket. It was obtained the triazole derivatives 1, 2 (in the previous study) and 8a-j (in the current project) in good to moderate yield through the click chemistry strategy, involving the CuAAC reaction between azide glucopyranoside intermediate 6 and ten different alkynes, which five were previously synthetized (9 - 11, 14 and 15), and five commercial available. For the synthesis of the acetylenic precursors 9 - 11, 14 and 15 it was employed different synthetic strategies according to each alkyne, for example nucleophilic substitution reactions and reductive amination. The triazole derivatives were obtained as a mixture of ?:? anomers in the proportion of 10:1, respectively. Due to the OGA selectivity to ? substrates, compounds 8a-h were purified by HPLC-DAD in order to separate the mixtures. Later in this study, it was possible to obtain the crystallization of azide 6 in ethanol, resulting in the separation of the ? anomer from this precursor, which assisted in the synthetic step of the derivatives 8i and 8j as pure anomers. The MTT assays did not show cytotoxicity for the synthesized compounds, evaluated at 1.0 ?M. The western blot and the enzymatic assays, evaluated for compounds 1, 2 and 8a-j, demonstrated that only compounds 1, 8i e 8j were active towards OGA, with IC50 values of 0.49, 0.52 e 0.72 ?M, respectively. From this result, it was possible to suggest that the ideal side chain extension linked between the triazole and aromatic rings is of two-carbon atoms (1), being able to accommodate one heteroatom of nitrogen (8i) or oxygen (8j). Furthermore, the enzymatic assays, evaluated for compounds 1, 8i e 8j against Hex A and B, exihibted IC50 of 550, 569 e 571 ?M, respectively, suggesting a high selectivity of these compounds to OGA rather than the two lysosomal isoenzymes. In the project developed in partnership with Dra. Nuria E. Campillo (CSIC) it was designed new non-carbohydrates compounds capable of interacting with important residues of the OGA catalytic site with potential biological activity.

No presente trabalho, foi desenvolvida uma metodologia sintética para a funcionalização de um monossacarídeo derivado da D-glicose através do Rearranjo de Ferrier, utilizando-se um sal de organotrifluoroborato de potássio como nucleófilo. Em seguida, foi feita a reação de cicloadição azida-acetileno com cobre, através de estratégias simples e eficientes, que seguem a filosofia da click chemistry, permitindo a preparação de uma série de compostos com grande diversidade estrutural, possuindo dois anéis heterocíclicos e diversos substituintes, com promissora atividade biológica. Dando continuidade ao projeto, foi feita a metanólise dos grupamentos acetila, com carbonato de potássio e metanol. Assim, as novas moléculas adquirem maior hidrofilicidade e podem ser enviadas para novos testes biológicos, para fins de comparação com as anteriores. A partir dos compostos desprotegidos, foi feita a mesilação seletiva da hidroxila primária do açúcar e a substituição com selenolato de sódio, com a obtenção de seleno-carboidratos inéditos. Em uma segunda etapa do trabalho, exploramos a reatividade do núcleo triazólico, com a reação de troca Te/Li seguida de captura por eletrófilo. O material de partida foi sintetizado a partir do fenil acetileno. Com o triazol telurado em mãos, partimos para as reações de troca e captura por eletrófilo. Utilizamos diferentes tipos de eletrófilos, como aldeídos, cetonas, iodetos, dentre outros. / We developed a synthetic methodology for the functionalization of a monosaccharide derived from D-glucose, using the Ferrier rearrangement with a potassium organotrifluoroborate salt as the nucleophile. This way, a series of coumpounds with high structural diversity and two heterocyclic rings having different substituents were produced, using the azide-acetylene cycloaddition reaction. Through this simple and efficient methodology, that follows the \"click chemistry\" philosophy, we could synthesize molecules with promising biological activity. Continuing the project, we performed the methanolysis of the acetyl groups, with potassium carbonate and methanol. Thus, the new molecules become more hydrophilic and could be sent to new biological tests, for a comparison with the previous ones. From the deprotected compounds, we were able to mesilate the primary hydroxyl and substitute it with sodium selenolate, obtaining novel selenium-carbohydrates. In a second part of our work, we were able to exploit the triazole reactivity trough the Te/Li exchange reaction followed by the electrophile capture. The starting material was obtained from phenyl acetylene. With the teluratte in our hands, we set out to the exchange reactions, using several types of electrophiles, such as aldehydes, ketones, iodide, among others.

L’imagerie moléculaire est aujourd’hui un outil non-invasif essentiel pour le diagnostic de nombreuses pathologies. Les traceurs technétiés sont actuellement les plus répandus car le 99mTc est facilement disponible, abordable et présente des caractéristiques idéales pour l’imagerie. Néanmoins, le développement de traceurs efficaces nécessite un long et coûteux processus d’optimisation souvent empirique. Dans ce contexte, nous avons entrepris le développement d’une plateforme technétiée conçue pour présenter au sein de sa structure de nombreux sites potentiels de fonctionnalisation et compatible avec une approche combinatoire.Dans un premier temps, un ensemble de 12 ligands N3X (X = N, O, S) a été préparé. Chacun d’entre eux présente dans sa structure un motif triazole introduit par chimie-click et intervenant dans la complexation du métal par un de ses atomes d’azote. Nous avons ensuite évalué l’aptitude de ces ligands à chélater le cœur oxotechnétium dans des conditions douces (5 min, température ambiante) compatible avec une utilisation en milieu hospitalier. Le complexe TriaS-99mTc a été formé quantitativement et sa stabilité en plasma murin a été étudiée. Il s’est révélé stable à plus de 90% dans le plasma murin après 6h d’incubation. L’étude in vivo de ce complexe a par la suite révélé une élimination efficace du milieu circulant par la voie urinaire avec une dégradation minoritaire.A titre d’illustration, nous avons ensuite engagé la structure TriaS dans deux approches distinctes pour le développement de traceurs de la néoangiogenèse tumorale en ciblant l’intégrine αvβ3. D’une part, dans le cadre d’une approche intégrée, plusieurs complexes fonctionnalisés, mimes de RGD, ont été obtenus. Dans chaque cas, l’adjonction de groupements fonctionnels n’a pas affecté l’efficacité de la chélation. En outre la stabilité en plasma est maintenue à un niveau très correct. D’autre part, nous avons développé une approche bifonctionnelle dans laquelle le motif c(RGDfK) joue le rôle de molécule ciblante. Dans ce cas, un motif variable (ici un PEG) peut être introduit par chimie combinatoire pour moduler la solubilité, la biodistribution, et l’excrétion des traceurs. / Molecular imaging is an essential non-invasive tool usable for diagnosis and characterisation of many diseases. Technetium-based tracers are the most popular ones due to disponibility, cost and radiochemical properties of 99mTc. Nevertheless, effective tracers development requires a long, expensive, and mainly empirical optimisation process. This context prompted us tu carry on the development of a new technetium structure which exhibits lots of potential functionalisation spots compatible with a combinatorial approach. We synthesised 12 N3X (X = N, O, S) different ligands. Each of them includes a triazole moiety, (formed via a click-chemistry reaction), which is involved in the metal complexation that implies one of its nitrogen atoms. Then we evaluated their ability to readily form oxotechnetium complexes in conditions that are compatible with medical use in hospital. One complex was formed in quantitative yields and its stability in mice plasma was investigated. A complex called TriaS-99mTc, stable to more than 90% after 6h incubation, was selected. In vivo study of TriaS-99mTc revealed an efficient blood clearance via the urinary excretion pathway with very low degradation. As an application, we used this structure for the development of tracers that target integrin αvβ3, a known biomarker of tumor neoangiogenesis. First, we synthesised functionnalised TriaS-based integrated complexes. Fonctionnal modification of TriaS by addition of side chains and substituents did not affect its ability to chelate oxotechnetium quantitatively. In addition, its stability in mice plasma was satisfactory. We also developped a bifonctionnal approach using c(RGDfK) peptide as the targeting biomolecule. In this way, a variable moiety (herein a PEG moiety) can be inserted in the structure through click-chemistry in order to modulate tracers solubility, biodistribution and excretion.

Cette étude concerne le développement d’un dispositif innovant de type biocapteur, pour le diagnostic et le traitement local de cancers précoces. Cette technologie vise à diagnostiquer au plus tôt certains cancers, afin de les traiter de façon beaucoup plus efficace, en comparaison avec les techniques actuelles, souvent longues et mutilantes. Des microplots de silice mésoporeuse, fonctionnalisés azotures, sont déposés par impression jet d’encre (IJP) à la surface de fibres optiques. Le matériau présente une porosité auto-organisée, grâce au mécanisme d’auto-assemblage induit par évaporation (EISA). Par la suite, les microplots azotures sont fonctionnalisés spécifiquement par chimie click (click chemistry) par reaction avec des molécules alcynes. Dans le cas du diagnostic, cette fonctionnalisation permet le greffage de protéines et d’anticorps capables de reconnaître les marqueurs surexprimés à la surface des cellules cancéreuses. Les protéines et anticorps sont préalablement marqués par des fluorochromes, pour induire un transfert d’énergie (effet FRET ou Fluorescence Resonance Energy Transfer) lors de la reconnaissance des marqueurs cancéreux. Le principe de détection du dispositif repose ainsi sur une modification de la signature de fluorescence. Dans le cas de la thérapie, des photosensibilisateurs (PS) sont greffés sur les microplots pour permettre un traitement local par photothérapie dynamique (PDT).L’objectif global de l’étude vise à améliorer la sensibilité de détection du dispositif pour le diagnostic et à montrer l’efficacité de traitement dans le cas de la thérapie. Pour cela, les protocoles de réaction click et de greffage des protéines ont été optimisés et l’influence de la structuration de la porosité a été étudiée. Enfin, la sensibilité du dispositif a été caractérisée en fonction de plusieurs paramètres (type de matériaux, type de cellules cancéreuses, etc.). / This study focuses on the development of a new biosensor device for the diagnosis and local treatment of precocious tumors. This technology aims to diagnose cancers at an early stage to increase the treatment efficiency compared to existing techniques that are usually damaging. Mesoporous silica microdots with azide functions are deposited onto the surface of optical fibers using the inkjet-printing (IJP) process. The material shows a self-organized porosity, due to the evaporation-induced self-assembly (EISA) mechanism. Then, the azide microdots can be further functionalized specifically using click chemistry by reaction with alkyne precursors. For the diagnosis, the functionalization allows the grafting of proteins and antibodies capable of recognizing the increase in marker concentration at the surface of cancerous cells. These proteins and antibodies are labelled with fluorophores to induce a fluorescence energy transfer (FRET, Fluorescence Resonance Energy Transfer) with the recognition of tumorous markers. The detection principle is based on the modification change of the fluorescence signature. For the therapy, photosensitizers (PS) are anchored onto the microdots to allow the local treatment using photodynamic therapy (PDT). The main aim of this study was to optimize the device sensitivity concerning the diagnosis step, and to show the treatment efficiency concerning the therapy step. On that purpose, the protocols of click reaction and the grafting of proteins have been optimized, which are also influenced by the porosity organization that has been studied. Finally, the device sensitivity has been characterized as a function of multiple factors (materials, cancer cells type, etc.).

Le design et l’ingénierie de nanoparticules d’or (AuNPs) polyfonctionnelles suscitent un intérêt considérable en vue d’applications en nanomédecine, reconnaissance moléculaire, dans le domaine des capteurs et en catalyse dans un environnement aqueux. Cette thèse a été dédiée à une variété de fonctionnalisations, en particulier à l’aide de la méthode “click” impliquant la catalyse par le cui vre (I) de lacycloaddition des alcynes terminaux avec les azotures avec le catalyseur [Cu(hexabenzyltren)] Br pour l’introduction de polyéthylène glycol, carborane,ferrocène, coumarine, cyclodextrine, médicaments et molécules fluorescentes sur les AuNPs. Les ligands dits “click”, c’est-à-dire des 1,2,3-triazoles fonctionnalisés en positions 1,4 et formés de cette façon ont été ici largement utilisés afin de stabiliser des AuNPs pour des applications biomédicales et catalytiques en collaboration. / The design and molecular engineering of multi-functional gold nanoparticles (AuNPs) is of considerable interest towards applications in nanomedicine, molecular recognition, sensing and catalysis in aqueous environments. This thesis has been devoted to a variety of functionnalizations, in particular with the copper(I)-catalyzed Alkyne Azide cycloaddition (CuAAC) using thecatalyst [Cu(I)(hexabenzyltren] Br for the introduction of polyethylene glycol,carborane, ferrocene, coumarin, cyclodextrin, drugs and fluorescent probes. The so called “clicked” ligands, 1,4 -bifunctional triazoles, that were formed in this way have been exensively used to stabilize AuNPs for biomedical and catalytic collaborative applications.