Les acides α-aminés non naturels forment une famille de composés incontournables pour la conception de peptidomimétiques. Plus précisément, l'utilisation du silicium comme isostère du carbone sur la chaîne latérale des acides α-aminés a été largement reportée dans la littérature, montrant alors l'importance d'une telle modification. En particulier, compte tenu du rôle fondamental que joue la proline dans la structuration des peptides, et des avantages que peut apporter le silicium, il nous a paru intéressant de nous centrer sur la silaproline. Après avoir mis au point une synthèse permettant la production de la silaproline à grande échelle, nous avons mis au point la préparation d'homopolypeptides de ce résidu particulier. Dans un premier temps des oligomères monodisperses de silaproline ont été synthétisés. L'étude structurale par RMN, CD et modélisation moléculaire a permis de confirmer la conformation préférentielle en hélice polyproline de type II (PPII). Ensuite la synthèse de polymères plus longs, obtenus par polymérisation de N-carboxyanhydrides a été développée. Ces nouveaux biopolymères ainsi préparés ont conduit à des mimes de PPII lipophiles. Enfin, une nouvelle voie de polymérisation, dans des conditions douces, par réaction d'esters, a été optimisée, permettant d'accéder facilement à des polypeptides. / Unnatural α-amino acids form a family of essential compounds for the design of peptidomimetics. More specifically, the use of silicon as an isostere of carbon on the side chain of α-amino acids has been widely reported in the literature, while demonstrating the importance of this modification. In particular, the fundamental role of proline in peptide structures, and the advantage of the silicon, promoted us to focus on the silaproline.After the development of a gram scale synthesis of silaproline, we prepared homopolypeptides of this particular residue. Firstly, monodisperse silaproline oligomers were synthesized. The structural study by NMR, CD and molecular modeling confirmed the conformational preference for polyproline type II helix (PPII). Then longer polymers were obtained by polymerization of N-carboxyanhydrides. These new biopolymers were prepared, leading to more lipophilic PPII mimics.Finally, a new way of polymerization by reacting esters under mild conditions has been optimized for easy access to polypeptides.

Les leucémies aiguës lymphoblastiques et les lymphomes de type T sont des cancers très agressifs, génétiquement hétérogènes. Les pronostics sont globalement défavorables et la survie après rechute n’est que de 10%. Les plus fréquentes mutations ont pour conséquence l’activation constitutive de l’axe PI3K/AKT/mTOR favorisant la progression tumorale. La compréhension des mécanismes de la transformation cancéreuse, à l’aide d’un modèle murin (invalidation spécifique de PTEN dans les lymphocytes T), va permettre de proposer de nouvelles cibles potentielles et de futurs traitements ciblés qui peuvent agir seuls ou en combinaison avec les médicaments chimiothérapeutiques et améliorer le pronostic et la survie des patients. Dans un premier temps, je me suis intéressée au fait de cibler à la fois le métabolisme leucémique élevé et l’activation oncogénique de la voie mTOR en utilisant des activateurs du senseur de stress AMPK : metformin, phenformin et AICAR. Puis, comme il est connu que la concentration en acides aminés intracellulaire influe sur la voie mTOR je me suis intéressée à interférer avec l’action du transporteur d’acides aminés LAT-1, dont le gène slc7a5 est fortement surexprimé dans un grand nombre de cancers dont notre modèle de lymphome T tPTEN-/-. Enfin, je me suis intéressée aussi au rôle de la surrexpression du récepteur de la transferrine (CD71) par les cellules tPTEN-/-, qui suggère que ces cellules cancéreuses pourraient avoir développé une addiction au fer, co-facteur essentiel de nombreux processus métaboliques. Globalement, les résultats présentés dans ce mémoire de thèse démontrent l’intérêt de cibler le métabolisme reprogrammé des cellules cancéreuses. / Lymphoids proliferative malignancies of T-cell origin, lymphomas (T-NHL) and acute lymphoblastic leukemias (T-ALL), are genetically heterogeneous and very aggressive diseases. Their prognosis is still unfavourable and relapse-free survival is only 10%. A common feature of T-LL/T-ALL is the frequent (85% of cases) and abnormal activation of the PI3K/AKT/mTOR pathway that promotes tumor progression. A better molecular understanding of tumoral transformation, using a murine model (T-cell-specific depletion of PTEN), will help identify new potential therapeutic targets for future innovative treatments, that could be efficient alone or in combination with current chemotherapeutic drugs to improve prognosis and patients survival. First of all, I was interested in studying the effects of interfering with the high metabolism and the oncogenic activation of the mTOR pathway, by using metformin, phenformin and AICAR that activates the stress and energy sensor AMPK. Next, as it was well known that intracellular amino acids concentration influences the mTOR pathway, I explored the possibility to target the amino acids transporter LAT-1 that is encoded by the slc7a5 gene, upregulated in a large numbers of cancers including our T-lymphoma murine model. Lastly, I also observed an upregulation of the transferrin receptor (CD71) in tPTEN-/- cells, suggesting that cancer cells require high levels of iron uptake, an essential element for numerous metabolic processes, to sustain high proliferation and survival. More generally, the results presented in this manuscript thesis show an interest to target the reprogrammed metabolism of tumor cells.

Cette thèse consiste en l'étude de la réactivité en phase gazeuse d'acides aminés, de bases nucléiques et de nucléosides modifiés et non modifiés vis à vis du cation sodium. Les affinités cationiques ont été déterminées expérimentalement par couplage ESI/ITMS et théoriquement, par calculs ab initio d'énergie. La méthode expérimentale permet de déterminer les valeurs des affinités cationiques des biomolécules en étudiant la décomposition des dimères cationisés formés en phase gazeuse selon la méthode de Cooks. Les calculs ab initio permettent de déterminer les affinités cationiques et les structures des complexes formés en phase gazeuse. Après avoir montré que l'utilisation de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec la fonctionnelle B3P86 était bien adaptée à notre problématique, l'excellente corrélation obtenue entre les résultats expérimentaux et théoriques a permis de déterminer les sites privilégiés de cationisation et donc les structures cationisées des acides aminés, des bases nucléiques et des nucléosides modifiés et non modifiés en phase gazeuse.

Les travaux présentés s'articulent autour de synthons nitrone de type N-oxy-imidazolidinone, pour lesquels nous avons exploré les applications possibles. Nous avons développé une nitrone achirale, CYCNO, accessible en 3 étapes depuis un ester de la glycine (66%) et une nitrone chirale, MiPNO. Celle-ci a été obtenue sous forme énantiopure par une méthode de résolution nouvelle ; chaque énantiomère est ainsi accessible avec des rendements de 15 et 17% depuis l'ester de la glycine. CYCNO a été utilisée comme modèle pour étudier la réactivité des N-oxy-imidazolidinones vis-à-vis des halogénures d'aryl- et hétéroarylmagnésium, préparés par insertion de magnésium ou par échange iode-magnésium. La réoxydation des hydroxylamines intermédiaires mène à une nouvelle série de nitrones, pouvant être utilisées comme pièges à radicaux libres. MiPNO a été utilisée pour la préparation d'acides aminés non naturels, arylglycines et α-aryl,α-méthylglycines. La séquence met en jeu une réaction d'addition d'organomagnésiens totalement diastéréosélective. Sept cibles arylglycines ont été préparées. De plus, des réactions de cycloaddition 1,3-dipolaire entre MiPNO et différents alcènes ont conduit à des isoxazolidines, obtenues de façon hautement régio- et diastéréosélective. Le cycloadduit peut être converti en l'α-amino-γ-lactone correspondante en une seule opération, ce qui a mené à la préparation d'un nouveau γ-hydroxy-α-amino-acide énantiopur.

La recherche de molécules prébiotiques dans le milieu interstellaire est importante pour comprendre le rôle potentiel de la chimie interstellaire dans la synthèse des molécules à l'origine de la vie. Aujourd'hui nous sommes confrontés à une apparente contradiction observationnelle : des acides aminés ont été identifiés dans les météorites mais aucun n'a été observé de façon certaine dans le milieu interstellaire. Dans un premier temps, nous utilisons les méthodes de calcul moléculaire DFT et ab-initio de la chimie quantique pour étudier la stabilité relative des isomères détectés dans le milieu interstellaire, ce qui nous conduit à établir un "Principe d'Energie Minimale" (PEM) stipulant que l'isomère le plus stable thermodynamiquement est le plus abondant. En s'appuyant sur ce principe, nous évaluons les possibilités de détection de nouvelles molécules prébiotiques dans le milieu interstellaire, en particulier les acides aminés. Puis, en suivant la même démarche, nous vérifions pour les météorites, que le lien entre abondance et ordre thermodynamique est respecté au niveau des acides aminés, ce qui nous permet de contraindre les conditions de formation dans les corps parents. Dans un second temps, nous utilisons les méthodes périodiques en ondes planes pour étudier les collages d'espèces moléculaires sur les grains carbonés et glacés interstellaires. Nous montrons l'existence d'une physisorption sélective pour certains types d'isomères. Elle entraînerait un biais observationnel sur les abondances relatives de ces isomères, ce qui nous donnerait une possibilité d'explication pour les quelques apparentes exceptions au PEM.

Les acides aminés forment une des plus importantes classes de molécules naturelles. Ils sont impliqués dans de nombreux processus biologiques dont le plus important est sans doute l'élaboration des peptides et protéines. Ils sont pour la plupart dépourvus de groupements chromophores, aussi, la majorité des méthodes chromatographiques proposées pour leur détermination en mélanges implique une dérivation pré- ou post colonne permettant alors une détection spectrophotométrique.<br />Pour éviter l'étape de dérivation, la Chromatographie en Phase Liquide (CPL) est ici associée au Détecteur Evaporatif à Diffusion de la Lumière (DEDL) ou couplée à la Spectrométrie de Masse (SM). Ces deux modes de détection sont quasi universels mais requièrent la mise au point de phases mobiles volatiles.<br />Parmi les systèmes CPL testés pour l'analyse directe des acides aminés, le carbone graphitique poreux a été retenu et évalué comme phase stationnaire. Une phase mobile aqueuse saline, volatile, composée d'acétate d'ammonium, ajustée à pH=9,3, permet notamment la séparation d'acides aminés soufrés analogues de la taurine et la séparation partielle d'acides aminés protéiques. En revanche, la séparation totale des 20 acides aminés protéiques est obtenue avec une phase mobile contenant un acide carboxylique perfluoré (acide nonafluoropentanoique) comme agent d'appariement d'ions volatil, en gradient d'élution, à 10°C, en une quarantaine de minutes.<br />Les systèmes CPL mis au point avec le DEDL sont directement compatibles avec la SM. En utilisant la spécificité de détection de la SM et la SM tandem, l'analyse des acides aminés protéiques est possible en 20 minutes. Si le DEDL ne permet pas de descendre à des concentrations détectées inférieures au mg/l, la SM tandem autorise des limites de détection avoisinant quelques dizaines de µg/l seulement. La CPL-SM tandem a permis le dosage direct d'acides aminés soufrés dans des invertébrés marins.

Francisella tularensis, agent étiologique de la tularémie, est un pathogène intracellulaire facultatif capable d'infecter de nombreuses cellules de mammifères. Pour se multiplier activement dans le cytoplasme des cellules hôtes, la bactérie doit être en mesure de capter dans cet environnement tous les composés nécessaires à son métabolisme, et notamment des acides aminés qui représentent ses principales sources de carbone et d'azote. Les pathogènes à multiplication intracellulaire ont mis en place un ensemble de mécanismes, visant i) la manipulation des voies métaboliques de l'hôte, pour accroître le pool de nutriments disponibles, et ii) l'expression de transporteurs dédiés, pour la captation optimale de ces nutriments. Cet ensemble de mécanismes est regroupé sous le terme de " virulence nutritionnelle ". Chez Legionella pneumophila, plusieurs membres d'une sous-famille de transporteurs actifs secondaires (désignés Pht, ou transporteurs phagosomaux), responsables de la captation des acides aminés lors de la phase intracellulaire de la bactérie, ont été caractérisés. Dans ce travail, nous avons établi le rôle de deux membres de la sous-famille des transporteurs Pht (désignés AnsP et IleP), dans le transport d'acides aminés et la virulence de Francisella. La protéine AnsP est un transporteur d'asparagine. La délétion du gène codant pour ce transporteur n'a pas d'effet sur la croissance de Francisella en milieu synthétique, mais entraîne une diminution drastique de sa multiplication intracellulaire dans tous les types cellulaires testés, ainsi qu'une atténuation importante de la virulence chez la souris. La perte de virulence du mutant asnP est réversible aussi bien in vivo qu'in vitro par ajout d'asparagine en excès. F. tularensis, qui est prototrophe pour l'asparagine en milieu minimum, devient donc auxotrophe dans le cadre de sa croissance intracellulaire, et nécessite un transport de cet acide aminé via AnsP. Ce changement de besoins en asparagine entre le milieu extérieur et le milieu intracellulaire illustre bien le phénomène d'adaptation nutritionnel que réalise la bactérie dans le cadre d'une infection. La délétion du second transporteur, IleP, entraine un défaut de croissance en milieu minimum, réversible par ajout de thréonine, un précurseur métabolique de l'isoleucine chez F. tularensis subsp. novicida. Des expériences d'incorporation d'isoleucine marquée ont permis de mettre en évidence la fonction de transporteur d'isoleucine de la protéine IleP. La délétion du gène codant pour IleP entraine également un défaut de multiplication in vitro, associé à un léger retard de sortie du phagosome ainsi qu'une atténuation importante de la virulence chez la souris. Ce transporteur assure donc la captation de l'isoleucine dans des conditions où l'utilisation de la thréonine, ne permet pas d'assouvir les besoins de la bactérie. De façon remarquable, la voie de biosynthèse de l'isoleucine via la thréonine est interrompue chez les sous-espèces tularensis et holarctica. La croissance de ces sous espèces, plus virulentes que novicida, dans la cellule infectée devient donc strictement dépendante du transport de l'isoleucine par IleP. Cet exemple constitue une parfaite illustration de la spécialisation des souches pathogènes aux conditions nutritionnelles de leur hôte. En conclusion, l'ensemble des travaux présentés dans cette thèse a permis de démontrer la participation de deux transporteurs d'acides aminés à la virulence nutritionnelle de la bactérie Francisella.

Pour les mâles, non seulement la reproduction est une activité particulièrement couteuse, mais les ressources dont ils disposent pour y faire face s’avèrent souvent largement contraintes. En effet, la production de l’éjaculat (sperme et substances non gamétiques) peuvent générer des couts énergétiques substantiels, voire être limités au cours de la vie des mâles. Par ailleurs, les traits impliqués dans l’attraction des femelles ou la compétition entre mâles rivaux peuvent également être liés à d’importantes dépenses énergétiques et/ou des risques de dommages physiques. Enfin, la sélection sexuelle post-éjaculat (compétition spermatique et choix femelle cryptique) peut fortement affecter leurs chances de paternité. Sous ces conditions, il est attendu que les mâles allouent stratégiquement leurs ressources reproductives au regard (i) des opportunités d’accouplement présentes et futures, (ii) de la qualité reproductive de la femelle et (iii) du risque et/ou de l’intensité de la compétition spermatique. Toutefois, la nature des allocations stratégiques chez les mâles et les contraintes qui influencent leur évolution restent encore mal comprises, en particulier parce que les interactions potentielles entre sélection sexuelle pré- et post-copulatoire peuvent soumettre les mâles à des épisodes sélectifs plus complexes que ceux existants chez les femelles. / Contrasting with a long assumed assumption, reproduction is particularly costly for males. Not only can ejaculate production (sperm and other non gametic materials) induce substantial energetic costs and be drastically limited along males’ life, but the traits involved in mate attraction or competition between rival males might further incur energetic cost and/or risks of injuries. In addition, post-copulatory mechanisms such as sperm competition and cryptic female choice might strongly bias male’s chances of paternity. Under these conditions, males are expected to strategically allocate their reproductive resources according to i) present and future mating opportunities, ii) the female reproductive quality and iii) the risk or intensity of sperm competition. However, the means by which males allocate their reproductive resources as well as the factors affecting their evolution remains poorly understood, in particular because potential interactions between pre and post-copulatory sexual selection makes the selective episodes in males often far more complex than those existing in females. Therefore, during my PhD, I investigated the strategic allocations of male reproductive resources in two insect species: the moth Achroia grisella and the bushcricket Ephippiger diurnus.

L'utilisation de nanoparticules semi-conductrices colloïdales, appelées quantum dots, est nouvelle pour des applications en photocatalyse redox. Ces nano-objets possèdent une forte absorption dans le visible modulable avec leur taille. De plus, la présence d'une couche de ligands peut rendre ces nanostructures éco-compatibles. Dans ce manuscrit de thèse, une étude de la photocatalyse redox avec des nanoparticules cœur CdSe et cœur-coquille CdSe/ZnS a été réalisée dans le visible en solvant aqueux. Les quantum-dots hydrosolubles sont tout d'abord fonctionnalisés par des ligands de type acide aminé. Trois systèmes photochimiques ont ensuite été testés avec les substrats suivants : dérivés d'acides aminés, vanilline et 8oxodG. L'activité photochimique des nanoparticules semi-conductrices a pu être démontrée et évaluée par la détection de produits de réaction. Le mécanisme de transfert de charge photoinduit a par ailleurs été élucidé par des techniques spectroscopiques durant l'irradiation. / The use of colloidal semiconductor nanoparticles, called quantum dots, is recent in redox photocatalysis. Those nanostructures exhibit strong and size depending visible absorption properties. The ligand shell on the nanoparticle surface can be furthermore managed to realize green applications. Thus the study of redox photocatalysis with core CdSe nanoparticles and core-shell CdSe/ZnS was carried out with visible light in aqueous solvent. Firstly, we synthetized hydrophilic quantum-dots stabilized by amino acids ligands. Secondly, we perform three different studies of photocatalytic systems with the following substrates : modified amino acids, vanillin and 8oxodG. The nanoparticle's photochemical activity was first demonstrated and evaluated by the detection of photochemical products. The photoinduced charge transfer mechanism was elucidated during irradiation by spectroscopic techniques.

L’allergie est une pathologie touchant un très grand nombre de personnes à travers le monde en particulier dans les pays industrialisés. Actuellement seule l’éviction totale de l’allergène évite toute nouvelle réaction allergique. Jusqu’à présent différents types de tests ont été développés afin de déterminer le pouvoir allergisant d’un grand nombre de composés. Parmi ces tests certains font appel à l’utilisation de la voie animale. Cependant, dans le cadre de la législation sur les cosmétiques ces tests sont amenés à disparaître. Dans ce contexte il est nécessaire de développer des stratégies intégrées combinant à la fois des tests in silico, in chemico et in vitro. Ce travail de thèse propose d’analyser des données de réactivité issues de tests « in chemico » réalisés au laboratoire, et de les comparer avec des données biologiques issues de tests « in vitro » sur l’activation de la voie Keap1/Nrf2/ARE chez les lignées de cellules dendritiques de type THP-1 et MoDCs (INSERM UMR-996). Ainsi, la réactivité de 10 composés connus pour leur implication dans des réactions allergiques a été étudiée au cours de ce travail permettant d’apporter des éléments de réponse sur l’existence d’une corrélation entre la capacité d’une molécule à réagir avec une protéine, et donc à être sensibilisante, et le stress oxydant induisant la maturation des cellules dendritiques. / Contact dermatitis is one of the most common health problems and is highly prevalent in industrialized countries. Currently, only the total eviction of the allergen can prevent further allergic reactions. Since several years, different tests have been developed to determine the sensitization potential of a large number of compounds. Some of them are based on animal models. However, the cosmetic legislation now bans this kind of tests. In this context, the development of integrated strategies based on in silico, in chemico and on in vitro assays seems to be necessary. The aim of this PhD work is to compare reactivity data from in chemico tests realized at the laboratory, with biological data obtained from in vitro tests concerning the activation of the Keap1/Nrf2/ARE pathway in THP-1 and MoDCs dendritic cells (INSERM UMR-996). The reactivity of 10 compounds known for their implication in allergic contact dermatitis has been studied to show if a correlation exists between the potential of sensitization of allergens and the oxidative stress inducing dendritic cells maturation.