Ce travail décrit la synthèse, l’étude structurale et une première évaluation des propriétés biologiques d’une nouvelle famille de mimes de l’arginine issus de motifs pyridine et pyrazine. Pour cela, nous avons mis au point la synthèse de nouveaux peptidomimétiques dans lequels la fonction amidine est remplacée par une amidoxime mime potentiel du résidu arginine. La fonctionnalisation chimique de ces motifs a permis à partir de la pyridine (ou pyrazine) 2,3-disubstituée l’obtention de nouveaux coudes non-peptidiques possédant des motifs amidoximes estérifiés par des acides aminés ou modifiés par des hydrazides d'acides aminés, des N-acylamidrazones et des résidus de 1,2,4-oxadiazole et de 1,2,4-triazole. L’analyse structurale réalisée par RMN, IR, modélisation moléculaire et par XRD a confirmé les propriétés des hétérocycles pyridine et pyrazine, en particulier dans la stabilisation des conformations et le noyau pyrazine qui semble jouer un rôle essentiel sur la stabilisation de la conformation. L’étude d'un nouveau pseudotripeptide à base de pyrazine-ProlylPhenylalanine a révélé la formation d'une liaison hydrogène entre le proton du groupe OH et l'oxygène du carbonyle de la phénylalanine C-terminale. La liaison hydrogène, ferme un pseudocycle à 7 atomes (C7). De plus, une augmentation considérable du rotamère trans (jusqu'à 98%) dans un solvant faiblement polaire (CHCl3) a été observée. Enfin, les premières amidoximes testées ont permis de révéler la libération de NO en concentration suffisante pour produire un effet pharmacologique / This work describes the synthesis, structural study and preliminary biological evaluation of new variety of pyridine and pyrazine-based arginine mimics. Initially, we have developed a convenient synthesis of new peptidomimetics with amidoxime function as a replacement of amidine one. The latter can imitate arginine residue in biological structures. Chemical functionalization of these scaffolds led to novel 2,3-disubstituted pyridine(pyrazine) turn structures bearing amidoximes esterified with amino acid or modified with amino acid hydrazides, N-acylamidrazones, 1,2,4-oxadiazole and 1,2,4-triazole residues. Additionally, all structures were analyzed by NMR, IR, molecular modelling and XRD. Conformational studies confirmed that pyridine and pyrazine heterocycles can be used to increase rigidity and the pyrazine core has stronger effect on conformation stabilization. Examination of a new ProPhe pyrazine-based pseudotripeptide revealed the hydrogen bond formation between the proton of the OH and the carbonyl oxygen of the C-terminal phenylalanine. This hydrogen bond adopts a seven-membered ?-turn conformation. Therefore, a dramatic increase of the trans rotamer up to 98% was observed in weakly polar solvent, which is CHCl3. Finally, preliminary results of the NO release assay on amidoximes demonstrated sufficient values for pharmacological effect

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le contexte général de l’essor de la biocatalyse et de son utilisation en synthèse organique. Le thème principal porte sur l’étude et le développement de différentes voies d’accès stéréosélectives à des acides alpha-aminés bêta-hydroxylés substitués. L’utilisation d’un biocatalyseur permettant d’accéder à des acides alpha-aminés bêta-hydroxylés par une aldolisation entre la glycine et divers aldéhydes, en présence de phosphate de pyridoxal, a été étudiée. Des aldéhydes aliphatiques, aromatiques et hétéroaromatiques ont pu être impliqués avec succès comme partenaires électrophiles dans ces réactions qui permettent un excellent contrôle de la configuration du carbone asymétrique créé en alpha du groupe carbonyle mais s’effectuent généralement avec des diastéréosélectivités plus modestes. Par ailleurs, un dédoublement cinétique enzymatique d’esters alpha,bêta-dihydroxylés, précurseurs d’acides alpha-aminés bêta-hydroxylés substitués en alpha, a été étudié. La méthode développée repose sur la monoacylation d’esters alpha,bêta-dihydroxylés, acycliques ou cycliques, en présence d’une lipase et d’un donneur d’acyle. De façon indépendante, la mise au point de séquences réactionnelles monotopes faisant intervenir une étape d’oxydation biocatalytique a été étudiée pour accéder à des composés aminés hautement fonctionnalisés. / The research work presented in this manuscript pertains to the field of biocatalysis and some applications in organic synthesis. The main subject is the development of stereoselective synthetic methods allowing access to substituted alpha-amino beta-hydroxy acids. The use of a biocatalyst enabling the preparation of optically enriched alpha-amino beta-hydroxy acids in a single step from glycine by an aldol reaction, in the presence of pyridoxal phosphate, was investigated. Aliphatic, aromatic and heteroaromatic aldehydes could be successfully used as electrophilic partners in such reactions that allow an excellent control of the stereocenter created at the alpha position of the carbonyl group whereas moderate levels of diastereoselectivity were generally observed. The enzymatic kinetic resolution of acyclic or cyclic alpha,beta-dihydroxy esters, which are precursors of alpha-substituted alpha-amino beta-hydroxy acids, was also achieved by monoacylation in the presence of a lipase and an acyl donor. Independently, a one-pot sequence involving a biocatalytic oxidation was developed to access highly functionalized nitrogen containing compounds.

Le développement anarchique de tumeurs peut conduire à la formation de régions hypoxiques carencées en nutriments. A cause de l’instabilité génétique des cellules cancéreuses, certaines peuvent développer des résistances à ces conditions proapoptotiques. Parmi ces mécanismes de résistance, ceux impliqués dans la survie des cellules face à la carence prolongée en acides aminés n’ont pas été élucidés. La carence en acides aminés est particulièrement délétère pour les cellules de par leur importance dans le métabolisme cellulaire et l’impossibilité pour 9 d’entre eux d’être synthétisée de novo. L’objectif de ce travail était de déterminer les mécanismes permettant aux cellules cancéreuses de survivre face à la carence prolongée en acides aminés. Pour cela, nous avons développé un outil cellulaire par génétique fonctionnelle. Des fibroblastes embryonnaires de souris ont été soumis à une pression de sélection en les cultivant dans un milieu fortement carencé en acides aminés pendant plusieurs mois. Des clones capables de survivre et de proliférer dans ce milieu ont été générés. Le travail de thèse a d’abord consisté à caractériser la résistance de plusieurs clones à la carence en acides aminés et notamment, les voies de signalisation régulées par cette situation. Parmi ces dernières, nous avons pu observer que les clones par rapport aux cellules parentales présentaient une altération de la voie GCN2, et plus précisément, une sous-expression d’un des acteurs majeurs de cette voie, la protéine ATF4. Par des expériences de shRNA, nous avons pu mettre en évidence que cette sous-expression favorisait la survie des clones en milieu carencé en acides aminés. L’association entre survie et sous-expression d’ATF4 a également pu être faite dans une lignée de cancer du pancréas, BxPC-3. En rétablissant l’expression d’ATF4, les cellules résistantes redevenaient sensibles aux effets apoptotiques de la carence en acides aminés, confirmant le rôle apoptotique d’ATF4 lors de carence en acides aminés prolongée. Nous nous sommes également intéressés aux mécanismes que les cellules utilisaient pour se fournir en acides aminés à partir des protéines du milieu extracellulaire. Nous avons pu identifier qu’une des lignées de clones présentait un fort niveau de macropinocytose et que son inhibition lors de carence en acides aminés diminuait ses capacités de survie lors de carences en acides aminés. Notre approche a ainsi pu mettre en évidence des mécanismes de résistances des cellules à la carence en acides aminés. Ces mécanismes ont ensuite pu être observés dans des lignées cancéreuses, confirmant la pertinence de notre modèle pour l’identification de tels mécanismes. / Tumor development can be characterized by the formation of hypoxic area deprived in nutrients. Due to their genetic instability, tumor cells can become resistant to this apoptotic condition. Among the resistance mechanisms, those involved in cell survival against amino acids restriction is poorly known. Amino acids deprivation is particularly deleterious as nine of them cannot be synthetized de novo. The aim of this work was to identify the mechanisms by which tumor cells can survive to long-term amino acids deprivation. For that purpose, we exerted a selective pressure on mouse embryonic fibroblast by exposing them to amino acids deprivation for several months. We generated clones able to survive and proliferate in deprived amino acids medium. Firstly, we characterized the capacity of proliferation and survival of several resistant clones in amino acid deprivation condition. Secondly, we studied several signaling pathways which are regulated during this condition. We have found that every clones present an alteration of the GCN2 pathway, and notably, a low expression of its major actor, the protein ATF4, when compared to the parental cells. We have shown with shRNA experiment that this underexpression promotes cell survival during amino acid deprivation. The association between decreased expression of ATF4 and better survival in amino acid deprivation condition was also found in a pancreatic cancer cell line, BxPC-3. ATF4 overexpression in this resistant cell line restores the apoptotic effect of ATF4 during amino acid deprivation. We have also studied how cells can provide themselves in amino acids from the extracellular environment. We have observed that one of the clone cell line presents a high level of macropinocytosis and that, the inhibition of this mechanism decreases its survival during amino acid deprivation. Thanks to our approach, we were able to highlight mechanisms which confers to cell resistance to amino acid deprivation. By observing those mechanisms in cancer cell lines, we confirmed the relevance of our approach to identify such mechanisms.

La détection des nutriments extracellulaires est cruciale pour une croissance cellulaire optimale. Certaines protéines de la catégorie des transporteurs membranaires sont dépourvues d’activité de transport et agissent plutôt comme senseurs des nutriments externes. Les senseurs de glucose Snf3 et Rgt2 ainsi que le senseur des acides aminés Ssy1 de la levure sont les représentants les mieux connus de cette classe de senseurs. Au cours de ce travail, nous nous sommes concentrés sur la voie de signalisation activée par Ssy1, le senseur d’acides aminés extracellulaires. L’activation de cette voie conduit à l’induction transcriptionnelle de plusieurs gènes codant pour des perméases d’acides aminés. La protéine Ssy1 insérée dans la membrane plasmique est associée à une protéine membranaire périphérique, Ptr3, elle-même associée à une endoprotéase, la protéine Ssy5. La protéine Ssy1 détecte la présence d’acides aminés dans le milieu, ce qui conduit à l’activation Ptr3-dépendante de l’endoprotéase Ssy5 selon un processus nécessitant également la présence du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1. Une fois activée, l’endoprotéase Ssy5 catalyse le clivage endoprotéolytique des facteurs de transcription Stp1 et Stp2. Les facteurs Stp1 et Stp2 ainsi libérés de leur extrémité N-terminale inhibitrice migrent alors du cytoplasme vers le noyau où ils activent, avec l’aide du facteur de transcription Uga35, la transcription du gène AGP1 et d’autres gènes de perméases d’acides aminés. Au début de ce travail, le rôle précis du facteur Ptr3 ainsi que le mécanisme d’activation de l’endoprotéase Ssy5 par les acides aminés n’étaient pas encore connus. Il en était de même du mode d’action du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1 au niveau du complexe Ssy1-Ptr3-Ssy5. <p>Dans ce travail de thèse, nous avons pu montrer par des analyses bioinformatiques que la protéine Ptr3 possède deux régions très conservées. La partie N-terminale contient un domaine présentant les caractéristiques à la fois du domaine RING et du domaine U-Box. La partie C-terminale contient quant à elle sept répétitions WD40 qui confèrent généralement une structure en tonneau créant une zone d’interaction avec d’autres protéines. Nous proposons que cette région constitue probablement la plate forme d’interaction avec Ssy1, Ssy5 et elle-même. Notre étude a montré que la région formée des sept répétitions WD40 est essentielle et suffisante pour la fonction de Ptr3 dans la transmission du signal. Nous avons ensuite mis en évidence que la protéine Ptr3 est instable. Ce résultat suggérait un rôle éventuel du complexe ubiquitine ligase SCFGrr1 dans l’ubiquitination de Ptr3. Cependant, nos travaux ne nous ont pas permis d’établir clairement que la protéine Ptr3 est ubiquitinée par le complexe SCFGrr1. Nous nous sommes alors tournés vers l’endoprotéase Ssy5 comme cible potentielle de ce complexe. Au moment d’entamer nos expériences, le mécanisme d’activation de l’endoprotéase Ssy5 suite à la détection des acides aminés par Ssy1 demeurait encore inconnu. Nos résultats ont permis de montrer que le pro-domaine N-terminal de l’endoprotéase Ssy5 subit une ubiquitination catalysée par le complexe SCFGrr1 en réponse aux acides aminés. Nous proposons que cette modification permet la levée de l’inhibition exercée par ce pro-domaine sur le domaine catalytique C-terminal de l’endoprotéase et par conséquent permet le clivage endoprotéolytique des facteurs Stp1 et Stp2. <p>La perméase générale des acides aminés, Gap1, est la principale voie d’entrée des acides aminés quand les cellules sont cultivées sur un milieu pauvre en azote. Si la concentration en acides aminés du milieu devient plus élevée, la perméase Gap1 est ubiquitinée et emportée dans des vésicules d’endocytose pour être dégradée. En parallèle, l’expression des gènes d’autres perméases d’acides aminés, tel que AGP1, est induite via la voie de signalisation Ssy1. Les perméases ainsi synthétisées rejoignent la membrane plasmique pour assurer l’entrée des acides aminés dans la cellule. Des études antérieures de notre laboratoire avaient révélé que la stabilisation de la perméase Gap1 à la membrane plasmique a pour effet d’empêcher l’induction du gène AGP1 via la voie Ssy1. Pour étudier ce phénomène, nous avons commencé par mieux caractériser les facteurs de transcription Stp1 et Stp2 ce qui nous a permis de montrer que ces deux protéines – considérées jusqu’ici comme étant de fonction redondante – sont activées dans des conditions différentes de disponibilité en acides aminés externes. Nous avons ensuite pu montrer que l’inhibition exercée par la perméase Gap1 sur l’induction d’AGP1 se produit non pas aux étapes de clivage endoprotéolytique ou de translocation dans le noyau des facteurs Stp, mais bien au niveau de leur recrutement au promoteur du gène cible.<p>Finalement, nous présentons un modèle de la voie de signalisation Ssy1 rassemblant l’ensemble de nos résultats. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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L’obésité est devenue une véritable épidémie mondiale qui résulte principalement de la surnutrition mais peut également avoir une origine iatrogène, par la prise au long cours de glucocorticoïdes (GC). Le but de ce travail a été d’identifier les mécanismes impliqués dans la survenue et dans le développement de l’obésité nutritionnelle et induite par les GC. Le modèle d’obésité induite par un régime hyperlipidique a permis de caractériser des perturbations intestinales associées: une capacité d’absorption des acides aminés élevée, un temps de transit ralenti et une perméabilité intestinale augmentée ainsi qu’une flore intestinale altérée qui pourraient concourir à moduler la balance azotée et énergétique.Parallèlement, le second modèle de diabète et d’obésité cortico-induits a révélé des effets différentiels des GCs selon les dépôts adipeux : une hyperplasie adipocytaire et une invasion précoce des macrophages spécifiquement au niveau viscéral ainsi qu’une polarisation macrophagique distincte entre les dépôts viscéraux et sous-cutanés. L’accumulation des macrophages viscéraux est responsable tout au moins partiellement de l’insulino-résistance induite par les GC. D’autre part, en terme d’homéostasie glucidique, le traitement par GC provoque des réponses différentes sur deux fonds génétiques distincts ce qui s’explique par une adaptation pancréatique souche-dépendante. L’ensemble de ce travail met en exergue différents mécanismes d’adaptation des organes périphériques à l’obésité. / Obesity becomes a worldwide epidemic due to over-nutrition, but also to drug treatments, particularly glucocorticoids (GCs). The aim of this work was to identify the mechanisms involved in obesity induced by high-fat diet or by GCs. High-fat diet-induced obesity model was used to characterize intestinal disturbances: an elevated amino acids absorption capacity, a delayed transit time and an increased intestinal permeability and an altered gut microbiota, which can further modulate nitrogen and energy balance. Meanwhile, GC-induced obesity model revealed differential effects of GCs on fat depots. Adipogenesis and an early increased macrophage infiltration were restricted to visceral adipose tissue with a differential macrophage polarization between visceral and subcutaneous fat pads. Visceral macrophage infiltration was responsible for GC-induced insulin resistance. Moreover, GC exposure resulted in opposite phenotypes of glucose metabolism in two distinct genetic murine backgrounds that could be explained by a strain-dependent pancreatic adaptation. Taken together, our work highlights adaptive mechanisms of peripheral organs during obesity.

La fluorooléfine (CF=CH), motif isostère et isoélectronique de la liaison amide, peut être utilisé comme mime efficace de la liaison peptidique. De plus, ce motif confère une meilleure résistance à la dégradation enzymatique comparé à la liaison peptidique. Cette thèse s’inscrit dans notre programme de développement de nouvelles méthodologies d’accès aux fluoropseudopeptides. Dans une première partie, nous appliquons diverses stratégies originales du laboratoire vers la synthèse d’un analogue du neuropeptide 26RFa. Dans une seconde partie est présentée une stratégie générale vers l’accès à des pseudopeptides possédant un motif proline, un acide aminé extrêmement important. Ainsi, la synthèse asymétrique d’analogues fluorés de dipeptide incluant l’unité proline (AA-[(Z) ou (E)CF=C]-Pro), de conformation cisoïde ou transoïde, a été développée. Enfin, nous avons étendu cette méthodologie à la synthèse d’un analogue de l’Enalapril®, molécule biologiquement active. / The Fluoroolefin moiety (CF=CH) can be used as an effective peptide bond mimic due to isoelectronic and isosteric properties. Moreover, this moiety provides better resistance to enzymatic degradation compared to native peptide bond. This thesis is part of our program aiming at developing new methodologies towards fluoropseudopeptides. In a first part, we apply various innovative strategies from the laboratory to the synthesis of an analog of neuropeptide 26RFa. In the second part is presented an overall strategy towards fluorinated pseudopeptide including a proline residue, an amino acid extremely important. Thus, the asymmetric synthesis of fluorinated dipeptide analogues AA-[(Z) or (E) CF=C]-Pro, under cisoid or transoid conformation, has been developed. Finally, we extend this methodology to the synthesis of an analogue of biologically active Enalapril®.

An increase in myofibrillar protein accretion can occur in the very early post-exercise period and can be potentiated by dietary protein intakes. The positive effect of nutrition on net muscle protein balance is credited to essential amino acids (EAAs), and particularly to the branched-chain amino acid leucine. Thus, leucine plays a key role in feeding-induced muscle protein synthesis by its unique ability to activate signalling pathways modulating translational initiation (Dreyer et al. 2008). Furthermore, strength exercise induces important disturbances in protein turnover, especially in novice athletes, and unaccustomed physical exercise, particularly repeated eccentric muscle contractions, induces muscle soreness and alterations in muscle cellular structure. Still, muscle strength gains induced by resistance training are mainly attributed to neural adaptations in the initial part of training, and subsequently to changes in the force capacity of muscle fibres due to hypertrophy (Duchateau et al. 2006; Sale, 1988). Since acute post-exercise muscle protein accretion does not inform on chronic muscle adaptations, the main purpose of this work is to test the effectiveness of an EAA supplementation on muscle hypertrophy and strength gains in response to resistance training, and on repair-oriented remodelling of disrupted muscle fibres in the early recovery period of an unaccustomed exercise. The first investigations aim at evaluating the effects of an EAA supplementation on muscle mass, architecture, and strength in the early stages of a heavy-load training programme, and at establishing if the enrichment of the supplement with leucine induces greater improvements in these muscle functional adaptations. In a second part, central and peripheral adaptations are examined following training to compare whether EAA supplementation modifies the relative contribution of neural and muscular factors to the increase in muscle torque, and promotes adaptations in muscle mechanical and contractile properties. The purpose of the third investigation is to study the potential effects of an EAA supplementation on the reduction in the efflux of indirect markers of muscle damage and the delayed onset muscle soreness in the week following a heavy-load eccentric training session.In the first and in the second investigation, young males trained for 12 weeks. They were divided into a placebo (PLA) group (n = 14), an EAA group (n = 15) and a leucine (LEU) group (n = 14). At baseline, daily food intakes and nitrogenous balance were assessed with a food questionnaire over 7 days and two 24h urine collections. The effect of training on muscle mass was assessed by anthropometric techniques. Muscle thickness and pennation angle were recorded by ultrasonography of the medial gastrocnemius (MG). Maximal strength during squat and bench press exercises was tested on an isokinetic ergometer. The torque produced by the plantar flexors and the surface electromyogram (EMG) from the soleus (Sol) and MG were recorded during maximal voluntary isometric contractions (MVC). Central activation was tested by the superimposed electrical stimulation method during MVC and by computing the ratio between voluntary average EMG and compound muscle action potential (M wave) induced by electrical stimulation (average EMG/M-wave). Contractile properties of the plantar flexor muscles were investigated by recording the mechanical responses to single and paired maximal stimuli. In the third investigation, young males performed a bench press exercise in eccentric condition. They were subdivided into a PLA group (n=11) and an EAA group (n=12). The effect of the training session was assessed by analysing two indirect markers of muscle damage, namely creatine kinase (CK) and myoglobin (Mb). Plasma concentrations were measured before, immediately after, and on post-workout days 1, 2, 3, 4 and 7. Muscle soreness was evaluated by a visual analogic scale (VAS) at the same time points as the markers of muscle damage.Resistance training resulted in significant increases in muscle mass and strength in all PLA, EAA and LEU groups with no statistical differences between groups. A positive linear regression was found between nitrogen balance and the increase in muscle mass in the PLA group only. When strength was normalised to skeletal muscle mass, negative linear regressions were observed between the normalised initial strength and the increase in muscle strength in both EAA and LEU groups. EAA and LEU ingestion induced changes in MG muscle architecture in response to training. After training, plantar flexor torque recorded during MVC was increased in PLA, EAA and LEU groups. Central activation level was enhanced with no effect of EAA supplementation. Twitch torque evoked by single and paired supramaximal stimuli, maximal rate of torque development to single stimulus and rate of torque relaxation to single and paired stimulus were significantly improved in the LEU group in response to training. The eccentric training session induced a significant increase in muscle soreness in both PLA and EAA groups. Plasma CK release increased significantly at D+3 and D+4 and Mb efflux rose at D+3 in PLA group only. No statistical differences were observed between groups for the two indirect markers of muscle damage. Gaussian distribution was found to be the best fit model for plasma Mb and CK concentration curves. F-test showed that individual curves were statistically distinguishable when comparing the best-fit values of the three parameters (area, SD and mean) between PLA and EAA group data sets (P < 0.01).In summary, the data indicates that EAA supplementation results in similar muscle mass and strength adaptations in response to resistance training with no additional effect by the enrichment of the supplement with LEU. However, the nutritional interventions appear to be more effective in subject having a lower initial nitrogen balance and/or a lower initial strength, potentially by promoting changes in muscle architecture. EAA ingestion does not potentiate neural adaptations, but leucine-enriched EAA supplementation may induce earlier peripheral adaptations, resulting in enhanced torque production and transmission. Finally, EAA supplementation could have minor effects on the overall plasmatic release of indirect markers of muscle damage during the recovery period without any impact on delayed onset muscle soreness. / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / De nouveaux catalyseurs peuvent être générés par la construction de peptides, incorporant des acides aminés naturels et conformationnellement restreints, dans l’objectif de mimer les aspects structuraux des sites actifs d’enzymes. Le travail présenté dans ce mémoire consiste en la synthèse et en la caractérisation d’un nouveau peptide cyclique, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), dans lequel deux résidus d’acide aspartique sont situés entre deux résidus d’acide aminé indolizidinone (IAA). Ce peptide cyclique est conçu de façon à placer les groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique à proximité grâce aux restrictions de la chaîne peptidique causées par les IAA. Avec ces caractéristiques, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) est proposé comme mimétique des protéases aspartiques. Les protéases aspartiques constituent une classe d’enzymes qui ont pour fonction d’hydrolyser les liaisons amides des peptides et des protéines. Leur site actif contient deux résidus d’acide aspartique dont les chaînes latérales sont situées à proximité. Un seul groupe carboxylate est protoné dans la forme active de l’enzyme. Le mécanisme d’hydrolyse pour ces molécules procède soit par une attaque nucléophile par un des groupes carboxylates soit par l’attaque d’une molécule d’eau assistée par les groupes carboxyles comme acide général/base générale. Dans le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), la relation spatiale entre les deux groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique pourrait promouvoir l’hydrolyse de liaisons esters ou amides selon le mécanisme base générale/acide général ou nucléophile. Deux conformations de même énergie ont été trouvées pour le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) en utilisant la recherche conformationnelle de Monte Carlo. La première conformation possède les caractéristiques d’un feuillet plissé β antiparallèle situé entre deux IAA placés aux positions i + 1 et i + 2 de repliements β de type II’. Dans la seconde, les résidus IAA sont placés aux positions i et i + 1 d’un repliement tordu. Le peptide cyclique 1 a été préparé en solution avec un rendement de 11 % ainsi que sur support solide avec un rendement de 25 % en utilisant la résine PAB-BHA. La conformation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) a été déterminée avec l’aide des constantes de couplage scalaires en RMN de ^1H, des couplages dipolaires du spectre NOESY et avec les gradients de déplacement chimiques des protons amides en fonction de la température (Δδ/ΔT). Les résultats de l’analyse conformationnelle soutiennent l’une des conformations trouvées par la modélisation moléculaire et non la seconde. Les constantes de couplage vicinales entre les protons en α et les deux protons diastéréotopiques en β des résidus Asp indiquent que les groupes carboxyliques sont positionnés au-dessus du cycle. De plus, le titrage potentiométrique dans l’eau du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) donne des valeurs anormales de pKa pour les deux acides carboxyliques. Par contre, les expériences préliminaires consistant à déterminer l’activité catalytique du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) montrent que le peptide cyclique est peu efficace pour accélérer l’hydrolyse de l’acétate de 2,4-dinitrophényle. En détaillant la synthèse et la caractérisation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), ce travail de recherche discute du mérite de l’utilisation d’acides aminés naturels et conformationnellement restreints pour la construction de peptides pouvant mimer les sites actifs d’enzymes.

La maladie d'Alzheimer (MA) se distingue par l'apparition progressive de troubles de la mémoire et un déficit cognitif pour lequel l'âge est un facteur aggravant. Ces symptômes apparaissent longtemps après que la neuropathologie est installée, soit des dépôts amyloïdes (Aβ) et enchevêtrements neurofibrillaires de la protéine tau. La souris triple transgénique (3xTg-AD) modélise la neuropathologie de la MA en combinant à la fois l'accumulation des peptides Aβ40 et Aβ42, et l'hyperphosphorylation de la protéine tau dont les niveaux respectifs augmentent avec l'âge de l'animal. Bien qu'il n'existe aucun traitement pour la MA plusieurs pistes thérapeutiques subsistent. Les interventions nutritionnelles indiquent que la consommation de composés bioactifs - issus de produits marins - jouerait un rôle tant bénéfique que néfaste sur la pathologie. Les océans représentent un réservoir de composés naturels dont le potentiel thérapeutique n'a pas encore totalement été élucidé. D'abord par la présence de microalgues vertes contenant des acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3), ensuite par celle des macro-algues rouges riches en acides aminés de type mycosporine (MAA). Dans ce sens, et en plus des effets sur la santé cardiovasculaire ou encore métabolique qui ont été largement rapportés, les études chez l'animal montrent qu'une alimentation riche en AGPI n-3 améliore les capacités cognitives et réduit la neuropathologie de la MA. Un intérêt grandissant a été porté à l'acide docosahexaénoïque (DHA) pour son action neuroprotectrice tandis que son homologue, l'acide eicosapentaénoïque (EPA), a été moins étudié pour la santé cérébrale bien qu'il soit associé à des fonctions anti-inflammatoires plus prononcés que le DHA. Puisque ces deux AGPI n-3 traversent tous deux la barrière hémato-encéphalique de façon non-saturable et peuvent agir au cerveau localement, nous nous sommes penchés sur les effets différentiels et les mécanismes qui leurs sont propres. En parallèle, les MAA sont des composés hautement bioactifs principalement étudiés pour leurs propriétés photo protectrices. Certains indices *in vitro* indiquent un potentiel antioxydant et neuroactif des MAA mais il n'existe pas d'étude *in vivo* rapportant une biodistribution ou une neuroactivité de ces composés. Afin de combler ce vide, nous nous sommes intéressés de près aux propriétés biologiques des MAA. Nous avons émis l'hypothèse que l'administration chronique de régimes alimentaires supplémentés par des composés bioactifs tels que l'EPA, le DHA et les MAA contribuait à contrer et corriger la neuropathologie de la MA via des mécanismes différents. L'objectif général de cette thèse était de déterminer par quels mécanismes les interventions nutritionnelles permettaient de diminuer la neuropathologie de la MA dans le modèle murin 3xTg-AD. Plus spécifiquement, il s'agissait d'abord d'élucider les différences entre les mécanismes d'actions du DHA et de l'EPA - à travers leurs dérivés - dans le cerveau ainsi que leur impact sur les niveaux d'acides gras cérébraux et les marqueurs principaux de la MA (Aβ et tau). Puis, d'étudier les propriétés biologiques de MAA afin d'apporter des données *in vivo* sur leur distribution et leur activité. De plus, notre étude visait à démontrer les effets des MAA sur la santé cognitive notamment par leur capacité à traverser la BHE, diminuer les marqueurs de la MA et moduler l'abondance de bactéries présentes dans le microbiote intestinal des animaux. Dans un premier temps, nous avons administré durant trois mois - et en parallèle d'un régime témoin - des régimes enrichis soit en EPA (pauvre en DHA) soit en DHA (pauvre en EPA) à des souris 3xTg-AD âgées de seize mois. Nous avons montré que l'EPA et le DHA traversaient la BHE de façon similaire. Toutefois le régime riche en EPA conduisait à l'augmentation d'EPA et à l'apparition de prostaglandines de classe III au cerveau. Nous avons mis en lumière une différence entre l'impact du DHA et de l'EPA sur les niveaux de la protéine tau totale et ses formes phosphorylées (pSer202 et pSer396), dans les fractions solubles et insolubles du cortex. Nos résultats suggèrent alors que le DHA et l'EPA agissent lors de l'hyperphosphorylation de tau (DHA) et lors de la formation des agrégats toxiques (EPA). Dans un second temps, nous avons gavé des souris Balb/c - qui ne présentent pas de troubles cognitifs - âgées de deux mois avec deux doses (0.375 g et 0.75 g) d'extraits de *Palmaria palmata* riches en MAA, suivi par une euthanasie à 5, 15, 30, 60 et 1800 minutes après le gavage. Nos résultats ont montré qu'à 5, 15, 30 et 60 minutes quatre MAA - palythine, porphyra-334, asterina-330 et palythinol - étaient présents dans la circulation sanguine indépendamment de la dose, alors que la palythine était détectée jusqu'à 1800 minutes (30 heures). La palythine, majoritairement présente dans le plasma était le seul MAA distribué dans le foie et le rein des animaux. Ces résultats sont les premiers à montrer que les MAA sont biodisponibles rapidement après une administration aigue. Par la suite, nous avons administré un régime enrichi en extraits de *Palmaria palmata* pendant huit semaines à des souris 3xTg-AD et non transgéniques âgées de 19 mois. Le traitement a permis de distribuer la palythine dans le plasma, le rein, le foie, le cœur et le cerveau des animaux. Après avoir évalué la mémoire des animaux, nous n'avons pas observé de changement. Cependant, cette intervention nutritionnelle montrait une baisse des niveaux de peptides Aβ40 et Aβ42 chez les femelles transgéniques, mais aussi de la forme phosphorylée de la protéine tau (pThr217) dans la fraction insoluble du cortex des mâles et femelles. En outre, le traitement a réduit la diversité bactérienne dans le microbiote des animaux, tout en augmentant l'abondance relative du genre *Erysipelatoclostridium*. En somme, ces résultats apportent une meilleure compréhension des mécanismes d'action des composés bioactifs marins particulièrement dans le cerveau. Ils montrent également que l'utilisation d'aliments naturels spécifiques permet de diminuer la neuropathologie de la MA dans un modèle murin. Finalement, nos résultats ont mis en lumière les propriétés des MAA comme nouveaux composés neuroactifs et apportent des preuves de leur bio distribution. Une utilisation adéquate de l'EPA, du DHA et des MAA permettrait de développer de nouvelles stratégies nutritionnelles afin de prévenir et/ou ralentir la progression de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is characterized by the progressive onset of memory impairment and cognitive deficit, for which age is an aggravating factor. These symptoms appear long after the neuropathology has set in, i.e. amyloid deposits (Aβ) and neurofibrillary tangles of the tau protein. The triple transgenic mouse (3xTg-AD) models the neuropathology of AD, combining both the accumulation of Aβ40 and Aβ42 peptides, and the hyperphosphorylation of tau protein, whose respective levels increase with the age of the animal. Although there is no cure for AD, several therapeutic avenues remain open. Nutritional interventions indicate that the consumption of bioactive compounds - derived from marine products - may play both a beneficial and detrimental role in the pathology. The oceans represent a reservoir of natural compounds whose therapeutic potential has yet to be fully elucidated. Firstly, through the presence of green microalgae containing omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), and secondly through the presence of red macroalgae rich in mycosporine-like amino acids (MAAs). In this context, and in addition to the widely reported effects on cardiovascular and metabolic health, animal studies show that a diet rich in n-3 PUFAs improves cognitive capacity and reduces the neuropathology of AD. There has been growing interest in docosahexaenoic acid (DHA) for its neuroprotective action, while its precursor, eicosapentaenoic acid (EPA), has been less studied for brain health, although it is associated with more pronounced anti-inflammatory functions than DHA. Since these two n-3 PUFAs both cross the blood-brain barrier in an unsaturable way and can act locally in the brain, we investigated their differential effects and mechanisms. In parallel, MAAs are highly bioactive compounds, mainly studied for their photoprotective properties. While some *in vitro* evidence points to the antioxidant and neuroactive potential of MAAs, there are no *in vivo* studies reporting biodistribution or neuroactivity of these compounds. To fill this gap, we took a close look at the biological properties of MAAs. We hypothesized that chronic administration of diets supplemented with bioactive compounds such as EPA, DHA and MAAs would help counteract and correct AD neuropathology via different mechanisms. The overall aim of this thesis was to determine the mechanisms by which nutritional interventions diminished AD neuropathology in the 3xTg-AD mouse model. More specifically, the aim was first to elucidate the differences between the mechanisms of action of DHA and EPA - through their derivatives - in the brain, as well as their impact on brain fatty acid levels and the main markers of AD (Aβ and tau). Then, to study the biological properties of MAA to provide *in vivo* data on their distribution and activity. In addition, our study aimed to demonstrate the effects of MAAs on cognitive health, notably through their ability to cross the BBB, decrease AD markers and modulate the abundance of bacteria present in the animals' intestinal microbiota. Firstly, we administered diets enriched with either EPA (low in DHA) or DHA (low in EPA) to sixteen-month-old 3xTg-AD mice for three months, alongside a control diet. We showed that EPA and DHA crossed the BBB in a similar fashion. However, the EPA-rich diet led to an increase in EPA and the appearance of class III prostaglandins in the brain. We highlighted a difference between the impact of DHA and EPA on levels of total tau protein and its phosphorylated forms (pSer202 and pSer396), in the soluble and insoluble fractions of the cortex. Our results suggest that DHA and EPA act during tau hyperphosphorylation (DHA) and during the formation of toxic aggregates (EPA). In a second step, we administered two-month-old Balb/c mice - which show no cognitive impairment - with two oral doses (0.375 g and 0.75 g) of MAA-rich *Palmaria palmata* extracts, followed by euthanasia at 5, 15, 30, 60 and 1800 minutes after gavage. Our results showed that at 5, 15, 30 and 60 minutes four MAAs - palythine, porphyra-334, asterina-330 and palythinol - were present in the bloodstream independently of dose, while palythine was detected up to 1800 minutes (30 hours). Palythine, which was predominantly present in plasma, was the only MAA distributed in the liver and kidney of animals. These results are the first to show that MAAs were rapidly bioavailable after acute administration. Subsequently, we administered a diet enriched with *Palmaria palmata* extracts for eight weeks to 19-month-old 3xTg-AD and non-transgenic mice. The treatment distributed palythine in the plasma, kidney, liver, heart, and brain of animals. After assessing behavioral tests on memory, we observed no change. However, this nutritional intervention did show a decrease in the levels of Aβ40 and Aβ42 peptides in transgenic females, but also of the phosphorylated form of tau protein (pThr217) in the insoluble fraction of the cortex of both males and females. In addition, treatment reduced bacterial diversity in the animals' microbiota, while increasing the relative abundance of *Erysipelatoclostridium* genus. In sum, these results provide a better understanding of the mechanisms of action of natural bioactive compounds particularly in the brain. They also show that the use of specific natural foods reduces AD neuropathology in a mouse model. Finally, our results shed light on the properties of MAAs as novel neuroactive compounds and provide evidence of their biodistribution. Appropriate use of EPA, DHA and MAAs would enable the development of new nutritional strategies to prevent and/or slow the progression of AD.