Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans le contexte de la recherche de molécules actives agissant spécifiquement sur des microorganismes pathogènes tels que les mycobactéries, la biosynthèse du galactofuranose (Galf) constitue une cible chimiothérapeutique intéressante. Notre approche consiste à concevoir et synthétiser des iminosucres originaux comme inhibiteurs potentiels et/ou sondes mécanistiques des enzymes mises en jeu : l'UDP-Galp mutase (UGM) et les Galf transférases (GlfT). Pour cela nous avons développé deux approches stéréodivergentes conduisant à des imino-C-galactosides originaux.<br>Nous avons mis au point une méthodologie performante basée sur l'addition de nucléophiles silylés, assistée par acide de Lewis, sur une N-glucosylamine protégée qui a permis la synthèse d'une petite librairie de dérivés alpha-1,4-didésoxy-1,4-imino-D-galactitols substitués en position C-1. L'utilisation de séquences synthétiques convergentes, notamment une métathèse croisée, nous a ensuite conduits à des analogues de l'UDP-Galf possédant un squelette iminosucre diversement lié à l'UridineMonoPhosphate.<br>D'autre part, la cycloaddition 1,3-dipolaire entre un phosphonate fonctionnalisé et une nitrone cyclique de configuration D-galacto a conduit régio- et stéréosélectivement à l'isoxazolidine, analogue de l'UDP-Galf et précurseur d'UMP-beta-1,4-iminogalactitol. Cette approche concise et efficace permet également l'obtention d'analogues disaccharidiques du Galf. En effet, nous avons constaté qu'une nitrone polyhydroxylée non protégée réagit facilement, dans l'eau, avec des oléfines de sucre pour conduire au cycloadduit correspondant, précurseur d'imino-disaccharide.<br>L'évaluation biologique de ces composés comme inhibiteurs de l'UGM et de GlfT2 a montré qu'un analogue de l'UDP-Galf présente une activité intéressante de GlfT2.

Ce mémoire est subdivise en deux parties. La première partie concerne la synthèse de pyrazoles présentant un intérêt sur le plan agrochimique. En effet, le noyau pyrazole est présent dans de nombreux composes ayant des activités biologiques diverses et en particulier antifongique. Au cours de ce travail, nous avons développé diverses approches convergentes de pyrazoles diversement substitués au moyen de réactions de couplages croisés pallado-catalyses sélectifs et séquentiels à partir de pyrazoles possédant différents points d'encrages. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la synthèse de diverses furopyridones en tant qu'analogues de produits naturels possédant une activité antifongique, et notamment le Cladobotryal. Dans ce but, diverses alcynylpyridones ont été synthétisées et mises en jeu dans divers processus de cyclisation pour atteindre de manière divergente une série de furo[3,2-c]pyridin-4-ones, furo[3,2-c]pyridin-6-ones et furo[2,3-b]pyridin-4-ones

La toxoplasmose est une anthropozoonose ubiquitaire causée par Toxoplasma gondii. Malgré de nombreuses recherches, l'arsenal thérapeutique reste très restreint. L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est la synthèse de carbazolequinones et l'évaluation de leur efficacité sur T. gondii. Les carbazolequinones naturelles comme les calothrixines ont des propriétés antiparasitaires et cytotoxiques. La synthèse de para- et ortho-quinones de type benzo-, isoxazolo- et triazolo-carbazolequinones a été réalisée par application des réactions de cycloaddition [4+2] ou 1,3-dipolaires régiosélectives. La stratégie de synthèse à partir de dipolarophiles monobromés permet en effet, d'accéder sélectivement au régioisomère souhaité. Les attributions de structure des régiosiomères ont été confirmées par RMN 1H NOE et par une étude des corrélations 1H -13C HMBC. Concernant l'évaluation biologique in vitro, les composés inhibent la croissance de T. gondii comme la sulfadiazine et la pyriméthamine, avec une cytotoxicité sur les cellules myélomonocytiques THP1. Aucun des composés synthétisés n'inhibent la PNP, enzyme clé de la voie de sauvetage des purines, seule voie d'accès pour le parasite aux bases puriques. L'inhibition de la croissance de T. gondii par nos composés n'est pas liée directement liée à l'inhibition de la PNP.

Le virus de l'hépatite C est un problème de santé publique majeur, puisque 180 millions de personnes sont chroniquement infectées dans le monde, et sont susceptibles de présenter une cirrhose ou un cancer du foie. Un seul traitement a été approuvé, à base de Ribavirine et d'interféron alpha, mais il permet de traiter moins de 50 % des personnes infectées, et présente de nombreux effets secondaires. Devant ce constat, il parait urgent d'aboutir à une polythérapie plus adaptée. En dépit du succès des nucléosides en chimie antivirale, visant plusieurs enzymes clefs intervenant dans la réplication virale, peu d'entre eux ont été conçus pour viser l'ARN polymérase ARN dépendante nécessaire au VHC. Dans cette optique, de nouveaux dérivés carbocycliques de la Ribavirine, et des dérivés nucléosidiques du type 5-haloéthynyl- ou 5-(1,2-dihalo)vinyluracile, ont été synthétisés en utilisant deux méthodes : la réaction de Sonogashira et la cyclisation 1,3-dipolaire. Ce sont des outils puissants de la chimie organique qui permettent l'accès à de nouvelles structures nucléosidiques et la réalisation de modifications chimiques ultérieures. Les nouveaux composés ainsi préparés ont été testés pour leur activité antivirale.

A la suite des nombreux travaux sur l'inhibition de la glycogène phosphorylase (GP) menés au laboratoire et au travers de diverses collaborations, cette thèse décrit en cinq chapitres suivis d'une partie expérimentale détaillée, les dernières avancées en termes de synthèse et d'évaluation biologique des inhibiteurs du site catalytique de la GP. La chapitre I de ce manuscrit est consacrée à la présentation des diabètes et plus particulièrement du diabète de type II dont le traitement, motivation première de ce projet, repose sur la connaissance des mécanismes complexes régulant la glycémie. Les différents inhibiteurs synthétisés sont classés par famille selon leur structure qui associe un aglycone hétérocyclique, susceptible d'affinité pour le canal β proche du site actif de l'enzyme, avec un motif glycopyranosidique, ou glycopyranosylidène dans le cas des motifs spiro. Le chapitre II est consacré aux inhibiteurs spiro-bicycliques tels que les glucopyranosylidène-spiro-1,4,2-oxathiazoles et les glucopyranosylidène-spiro-isoxazolines. Le chapitre III décrit la synthèse de C- et N-glycosyles hétérocycles, principalement des glycopyranosyl-1,2,3-triazoles. Enfin le chapitre IV décrit la fonctionnalisation de 5-halogéno-1,2,3-triazoles 4-substitués par couplages pallado-catalysés qui ont constitué un développement imprévu mais original des travaux. Pour terminer, le chapitre V décrit l'évaluation des molécules préparées en tant qu'inhibiteurs de la glycogène phosphorylase. Les expériences et résultats d'enzymologie, de cristallographie ainsi que les tests cellulaires in vitro et in vivo sur le rat sont présentés

La Ribavirine est un analogue nucléosidique de la guanosine constitué d'un ribose et d'un noyau triazole. Cet antiviral, synthétisé en 1970, possède une activité contre différents virus comme le virus respiratoire syncytial chez les enfants en détresse respiratoire, les virus des hépatites B et E, ainsi que contre certains cancers et leucémies. Elle est surtout connue pour son utilisation dans le traitement de l'hépatite C, en combinaison avec l'Interféron. Cependant, l'efficacité de cette thérapie est limitée à certains génotypes du virus et les effets secondaires résultants sont nombreux. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver d'autres analogues actifs contre l'hépatite C et moins toxiques afin d'offrir un traitement aux 170 millions d'individus atteints de cette maladie chronique et pouvant évoluer vers des cirrhoses et des cancers du foie. Par une méthodologie d'alcynylglycosylation médiée à l'indium suivie d'une cycloaddition 1,3 dipolaire, des C-nucléosides analogues de la Ribavirine ont été synthétisés. L'un deux, SRO-91, a montré une activité antivirale comparable à celle de la Ribavirine vis-à-vis de l'ARN polymérase du virus de l'hépatite C. L'objectif de cette thèse est donc de synthétiser d'autres C-nucléosides analogues sur le modèle de SRO-91. Des modifications ont été effectuées autant sur le ribose que sur le noyau triazole. Concernant les transformations du ribose, nous nous sommes intéressés à la position C2', notamment en introduisant une quaternisation avec différents groupements (CH3, CF3, F ...) ou bien en désoxygénant cette position. Cette thèse décrit les différentes stratégies explorées pour la synthèse de plusieurs de ces C-nucléosides dont les activités antivirales seront étudiées ultérieurement.

La Ribavirine est un analogue nucléosidique de la guanosine constitué d'un ribose et d'un noyau triazole. Cet antiviral, synthétisé en 1970, possède une activité contre différents virus comme le virus respiratoire syncytial chez les enfants en détresse respiratoire, les virus des hépatites B et E, ainsi que contre certains cancers et leucémies. Elle est surtout connue pour son utilisation dans le traitement de l'hépatite C, en combinaison avec l'Interféron. Cependant, l'efficacité de cette thérapie est limitée à certains génotypes du virus et les effets secondaires résultants sont nombreux. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver d'autres analogues actifs contre l'hépatite C et moins toxiques afin d'offrir un traitement aux 170 millions d'individus atteints de cette maladie chronique et pouvant évoluer vers des cirrhoses et des cancers du foie. Par une méthodologie d'alcynylglycosylation médiée à l'indium suivie d'une cycloaddition 1,3 dipolaire, des C-nucléosides analogues de la Ribavirine ont été synthétisés. L'un deux, SRO-91, a montré une activité antivirale comparable à celle de la Ribavirine vis-à-vis de l'ARN polymérase du virus de l'hépatite C. L'objectif de cette thèse est donc de synthétiser d'autres C-nucléosides analogues sur le modèle de SRO-91. Des modifications ont été effectuées autant sur le ribose que sur le noyau triazole. Concernant les transformations du ribose, nous nous sommes intéressés à la position C2', notamment en introduisant une quaternisation avec différents groupements (CH3, CF3, F …) ou bien en désoxygénant cette position. Cette thèse décrit les différentes stratégies explorées pour la synthèse de plusieurs de ces C-nucléosides dont les activités antivirales seront étudiées ultérieurement. / Ribavirin is a nucleosidic analogue of guanosine composed of a ribose and a triazole ring. This antiviral compound, synthesized in 1970, exhibits an activity against a broad-range of viruses such as respiratory syncytial virus in respiratory distress children, hepatitis B and E viruses as well as some cancers and leukemia. It is especially known for its use in hepatitis C treatment in combination with Interferon. However, the efficiency of this therapy is limited to a few genotypes of the virus and leads to numerous side effects. Therefore, finding new efficient and less toxic analogs is necessary to treat the 170 million individuals that are chronically infected and at risk of developing cirrhosis and liver cancer. Thanks to a methodology of indium mediated alcynylglycosylation followed by a 1,3-dipolar cycloaddition, C-nucleosides analogs of Ribavirin have been synthesized. Among them, SRO-91, showed a comparable activity to Ribavirin towards hepatitis C virus ARN polymerase. This thesis' objective is to synthesize other C-nucleosides analogs based on SRO-91 model. Modifications have been made on the triazole ring as well as on the ribose. In regards to the ribose transformations, we have been interested into the C2' position, in particular by introducing a quaternisation with different moieties (CH3, CF3, F …) or by deoxygenating this position. This thesis describes the different strategies explored for the synthesis of some of these C-nucleosides whose antiviral activities will be studied later.

Lors de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à de nouveaux développements méthodologiques en cycloaddition 1,3-dipolaire de nitrones suivant deux axes principaux :<br />• l'étude de la réactivité des N-alcényloxazolidin-2-ones en tant que nouveaux dipolarophiles aza-substitués en cycloaddition 1,3-dipolaire à demande inverse vis-à-vis de nitrones.<br />• la mise en jeu de nitrones aspartiques originales en cycloaddition vis-à-vis de différents alcènes pour fournir des précurseurs d'aspartates α-substitués par une chaîne fonctionnelle.<br />Dans un premier temps, nous avons mis au point deux méthodes inspirées de celles de la littérature en partant d'une oxazolidin-2-ones pour synthétiser les N-alcényloxazolidin-2-ones: (i) vinylation cupro-catalysée utilisant un bromure d'alcényle, (ii) condensation avec un aldéhyde. Ces méthodes simples, générales, directes et à hauts rendements nous ont permis d'accéder aux N-alcényloxazolidin-2-ones de structure diverse.<br />Ces N-alcényloxazolidin-2-ones ont montré une grande réactivité en tant que dipolarophile vis-à-vis de diverses nitrones dans différentes conditions : thermiques (avec/sans solvant) et promues par TMSOTf. Les 5-aza-isoxazolidines diversement substituées originales ont été obtenues avec des rendements élevés mais de faibles stéréosélectivités. Cette limitation − due à l'instabilité configurationnelle des nitrones activées et à la flexibilité conformationnelle des N-alcényloxazolidin-2-ones − a été résolue par utilisation de la nitrone chirale à géométrie fixe de Tamura : les adduits trans-β sont obtenus avec d'excellents sélectivités<br />La tranformation des adduits issus de la N-benzyl-α-carbonyloxyéthylnitrone en dérivés aspartates carboxy-différenciés a été ensuite étudiée par une séquence en deux étapes (i) ouverture du cycle isoxazolidinique en aspartimide via N-quaternarisation par benzylation (ii) attaque chimiosélective d'un hétéronucléophile sur la fonction amide. Les aspartates carboxy-différenciés ont été obtenus avec de bons rendements, des excès énantiomériques élevés en version non-racémique, et un grand degré de diversité fontionnelle en ω (ester, amide, acide).<br />L'étude a été étendu à la cycloaddition 1,3-dipolaire des N-vinyloxazolidin-2-ones β,β-difluorées originales avec la N-benzyl-α-carbonyloxyéthylnitrone : les 4,4-difluoro-5-aza-isoxazolidines sont obtenues avec de bons rendements malgré une faible stéréosélectivité probablement due à un mécanisme non-concerté.<br />Notre étude a été complétée par l'accès à des dérivés d'α-aminoacides α,α-disubstitués via cycloaddition 1,3-dipolaire mettant en jeu de nouvelles nitrones aspartiques d'une stablilité configurationnelle inédite. Ce type de nitrones − préparé facilement par addition d'une N-benzylhydroxylamine sur un acétylènedicarboxylate – a montré une grande réactivité vis-à-vis d'une large gamme d'alcènes de différents natures électroniques. Les adduits issus des éthers vinyliques ont été obtenus avec de hauts sélectivités trans. L'extension asymétrique utilisant soit un éther vinylique chiral , soit une nitrone chirale a été effectuée et a permis l'obtention facile des adduits diastéréomériquement enrichis. A partie de ces adduits, un premier accès réussi aux dérivés aminoacides α,α-disubstitués a été réalisé en trois étapes. La diversification de cette méthodologie a été effectuée en utilisant une nitrone aspartique carboxy-différenciée.