Vers la fin des années 1990 et au début des années 2000, l’idée que l’ARN puisse interagir directement avec de petits métabolites pour contrôler l’expression de certains gènes devient de plus en plus acceptée. Des recherches menées à cette époque ont permis la découverte de plusieurs structures d’ARN hautement conservées nommées riborégulateurs. La structure de ces ARN leur permet de reconnaître spécifiquement un ligand. La reconnaissance du ligand entraîne ensuite un changement de conformation dans l’ARN responsable du contrôle de l’expression génétique. Le but de cette thèse est d’étudier la structure et les changements de conformation du riborégulateur associé au gène add liant l’adénine chez Vibrio vulnificus. Ce riborégulateur étant relativement simple, les informations recueillies lors de cette étude pourront servir à comprendre le fonctionnement de riborégulateurs plus complexes. Dans l’introduction, la découverte des riborégulateurs sera décrite en plus des caractéristiques particulières et de l’importance de ces ARN. Par la suite, quelques exemples démontrant l’importance des structures d’ARN seront abordés. Ensuite, les techniques de fluorescence utilisées pour étudier les structures d’ARN au cours de cette thèse seront présentées. Enfin, les recherches effectuées sur les riborégulateurs adénine seront détaillées afin d’aider le lecteur à bien comprendre le type de riborégulateur au centre de cette thèse. Le chapitre 1 traite du repliement de l’aptamère suite à la liaison avec l’adénine. Dans ce chapitre, il est démontré que l’aptamère peut adopter trois conformations. Une modification de la séquence de l’aptamère de type sauvage a permis d’isoler ces trois conformations. Il a ensuite été possible d’identifier les caractéristiques propres à chacun des états. Le chapitre 2 s’intéresse à une région précise du riborégulateur adénine. Dans ce chapitre, la conformation du cœur de l’aptamère est étudiée plus en profondeur. Il y est possible de constater que le repliement du cœur de l’aptamère influence l’interaction boucle-boucle en présence de magnésium et de ligand. De plus, la présence de ligand, en concentration suffisante, permet le repliement du cœur et favorise le rapprochement des tiges P2 et P3 dans un aptamère muté pour empêcher la formation de l’interaction boucle-boucle. Il semble donc que le repliement du cœur de l’aptamère influence la structure globale de l’aptamère. Finalement, les travaux présentés dans les chapitres 1 et 2 seront mis en contexte avec la littérature scientifique disponible. Cette discussion tentera de réconcilier certaines observations contradictoires. Il sera ensuite question de l’impact que les travaux présentés dans cette thèse peuvent avoir dans le domaine de l’ARN. Enfin, quelques études à réaliser en continuité avec ces travaux seront proposées.

Les composés organophosphorés sont des molécules importantes aussi bien dans le domaine de l'industrie nucléaire que pour les systèmes vivants. En effet, plusieurs extractants à la base de procédés du cycle de retraitement du combustible sont des molécules organophosphorées (TBP, HDEHP par exemple) et dans le domaine biologique les nucléotides sont des organophosphates qui jouent un rôle très important dans différents processus métaboliques.Si la littérature concernant les interactions des phosphates inorganiques avec les actinides est abondante, les études publiées avec des composés organophosphates se limitent généralement à des approches macroscopiques et/ou physiologiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier la structure des plusieurs molécules organophosphorées avec des actinides pour affiner la compréhension et développer de nouveaux édifices spécifiques. La famille de molécules retenue pour cette approche est composée de 3 nucléotides d'adénine mono, bi et triphosphate (AMP, adénosine monophosphate – ADP, adénosine diphosphate - ATP, adénosine triphosphate) et d'un aminoalkylphosphate (AEP, O-phosphoryléthanolamine). La synthèse en milieu aqueux et faiblement acide (2,8-4) de plusieurs lanthanides représentants des actinides(III) (Lu, Yb, Eu) et d'actinides (U(VI), Th(IV) et Am(III)) a été réalisée. Plusieurs techniques analytiques et spectroscopiques ont été employées pour décrire la structure des complexes obtenus: les analyses spectrométriques réalisées par FTIR et RMN ont permis d'identifier les groupes fonctionnels impliqués dans la complexation, les analyses par ESI-MS et par titrage pH-métrique ont permis d'affiner la spéciation en solution et les analyses par EXAFS réalisées sur la ligne MARS du synchrotron SOLEIL, ont permis de décrire l'environnement proche des cations, tant pour des composés solides que pour des solutions. Quelques approches théoriques par DFT pour identifier des structures stables ont complété les approches expérimentales.Tous les complexes solides (AMP, ADP, ATP et AEP) présentent des organisations polynucléaires, alors que les complexes d'ATP en solution sont mononucléaires. Dans tous les complexes synthétisés, l'interaction prépondérante entre les cations et les groupes phosphates des ligands a été démontrée. Les complexes avec les ligands monophosphatés (Lu-AMP, Lu-AEP et Th-AMP) s'organisent de manière identique avec des phosphates pontants indiquant que la partie organique n'a pas un effet important sur leurs structures.Les complexes solides d'ADP et d'ATP (avec les deux ions métalliques sphéroïdes Lu et Th) présentent beaucoup de similitudes au niveau de l'environnement local indiquant que la présence d'un troisième groupe phosphate n'a pas d'effet important sur l'organisation des complexes au niveau local. La structure fine de ces complexes n'a cependant pas pu être déterminée précisément, malgré les approches théoriques qui ont été menées.Les complexes de lanthanides et d'actinides avec l'ATP ont un comportement similaire au niveau macroscopique suggérant une structure identique au niveau moléculaire.Avec l'uranyle, le complexe U-AMP à pH acide montre une organisation moléculaire différente de celui préparée à pH basique mais avec les mêmes sites de coordination: phosphates et hydroxyles du sucre. / Organophosphorus compounds are important molecules in both nuclear industry and living systems fields. Indeed, several extractants of organophosphorus compounds (such as TBP, HDEHP) are used in the nuclear fuel cycle reprocessing and in the biological field, the nucleotides are organophosphates which play a very important role in various metabolic processes. If the literature on the interactions of actinides with inorganic phosphate is abundant, published studies with organophosphate compounds are generally limited to macroscopic and / or physiological approaches. The objective of this thesis is to study the structure of several organophosphorus compounds with actinides to refine a better understanding and develop new specific buildings blocks. The family of the chosen molecules for this approach consists of three adenine nucleotides mono, bi and triphosphate (AMP, adenosine monophosphate - ADP, adenosine diphosphate - ATP, adenosine triphosphate) and an aminoalkylphosphate (AEP O-phosphorylethanolamine). Complexes Synthesis was conducted in aqueous medium and weakly acidic (2.8-4) for several representatives of lanthanides considered as actinides (III) (Lu, Yb, Eu) and actinides (U (VI), Th (IV) and Am (III)). Several analytical and spectroscopic techniques have been used to describe the organization of the synthesized complexes: spectrometric analysis performed by FTIR and NMR were used to identify the functional groups involved in the complexation, analysis by ESI-MS and pH-metric titration were used to determine the solution speciation and EXAFS analyzes were performed on Mars beamline of the SOLEIL synchrotron, have described the local cation environment, for both solution and solid compounds. Some theoretical approaches of DFT were conducted to identify stable structures in purpose of completing the experimental approaches. All solid complexes (AMP, ADP, ATP and AEP) have polynuclear structures, while soluble ATP complexes are mononuclear. For all synthesized complexes, it has been demonstrated that the dominant interaction is between the cations and the phosphate groups of the ligands. Complexes with monophosphate ligands (AMP-Lu, Lu-Th-AEP and AMP) show similar organizations with bridging phosphates indicating that the organic part does not have a significant effect on their structures. ADP and ATP solid state complexes (with two spheroid metal ions: Lu and Th) show several similarities in terms of local environment indicating that the occurrence of a third phosphate group has no significant effect on the local organization of the complex. However, despite the theoretical approaches that have been conducted, the fine structure of these complexes has not been accurately determined, Complexes of lanthanides and actinides with ATP behave similarly at macroscopic level suggesting an identical structure at the molecular level for these complexes.With uranyl, U-AMP complexe synthesized at acidic pH show different behavior at molecular level than that observed at alkaline pH but the same coordination sites (phosphates and hydroxyls ribose groups) have been demonstrated for both complexes.

Le développement d’outils de détection in situ (IDT) est indispensable pour rapporter entemps réel la présence d’une signature moléculaire spécifique. L’efficacité d’un IDT estliée à son affinité, à sa spécificité, mais aussi à son potentiel à opérer dans des conditionsimposées par le contexte d’application. Parmi les contraintes imposées, la variation detempérature, le pH et la présence de solvant d’extraction. Le but du projet est dedévelopper des aptamères capables d’opérer en présence de solvant organique ; à ceteffet, nous avons opté pour une sélection en présence de méthanol. La limitation decette stratégie est principalement liée à la nature chimique des acides nucléiques. Parconséquent, nous avons choisi d’utiliser une banque ADN incorporant le (5-(octa1,7-diynyl)-2’-deoxyuridine) dDOTP, au lieu du dTTP. Notre stratégie expérimentale aabouti à la sélection d’un aptamère qui lie spécifiquement l’adénine en présence de 25 %de méthanol. Nous avons montré que les dDOTP sont essentiels à l’interaction del’aptamère avec l’adénine ; l’aptamère sélectionné comporte un motif riche en G partagéavec l’aptamère anti-adénosine, cependant, l’aptamère sélectionné dans le méthanolcomporte un motif structural indispensable à l’interaction avec la cible en présence deméthanol. Par ailleurs, nous avons montré que l’aptamère sélectionné pourraitfonctionner comme un module de reconnaissance spécifique d’un biocapteur. / Development of in situ detection tools (IDT) is required for specific real time monitoringof chemical species. Efficient IDT is not only related to its affinity and ability todiscriminate between molecular variants, but moreover it must be adapted for operatingunder conditions imposed by the context of application. Among others, hightemperature, pH variation and presence of organic solvents may be mentioned. The aimof our project is to develop an aptamer operating in the presence of organic solvents. Forthis purpose, we opted for selection in presence of methanol. Limitations of this strategyare adaptability of SELEX technology and chemical diversity of nucleic acids. For thispurpose, we used library incorporating (5-(octa1,7-diynyl)-2’-deoxyuridine) dDOTPinstead of conventional thymine nucleotide. Our experimental strategy led to theselection of an aptamer that specifically recognises adenine in the presence of 25 % ofmethanol. dDOTP nucleotides are essential for adenine recognition; the selectedaptamer shares a purine rich motif with a previously described adenosine aptamer, butdisplays a specific structure motif, essential for operating in the presence of methanol.Furthermore, the ability of truncated variants of the selected aptamer to form arecognition module of biosensor was assessed in this study.

La Quinolinate synthase (NadA) catalyse la condensation de l'iminoaspartate et de la dihydroxyacétone phosphate aboutissant à la formation d'acide quinolinique, un intermédiaire central dans la biosynthèse du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD). Cette étude a permis de montrer que toutes les quinolinate synthases possèdent un centre [4Fe-4S] essentiel à l'activité et que seulement 3 résidus cystéines coordinent le centre métallique, les cystéines Cys113, Cys200 et Cys297 chez E. coli. Les propriétés spectroscopiques et biochimiques du centre [4Fe-4S] nous ont conduit à proposer que le centre fer-soufre joue un rôle de type aconitase/déshydratase dans la catalyse enzymatique. Deux autres cystéines impliquées dans la formation d'un pont disulfure, sont également essentielles à l'activité quinolinate synthase (Cys291 et Cys294 chez E. coli) en jouant probablement un rôle régulateur. Nous rapportons également une nouvelle hypothèse de mécanisme pour la formation de l'acide quinolinique, incluant l'isomérisation du glycéraldéhyde 3-phosphate en DHAP. Enfin, nous proposons NadA comme une cible potentielle d'agents antibactériens. Sur les différentes molécules testées in vitro, l'acide phosphoglycolohydroxamique (PGH) s'est avérée actif sur la quinolinate synthase d'E. coli et de M. tuberculosis, en agissant comme un inhibiteur compétitif du DHAP.

La multichimiorésistance est caractérisée par une résistance simultanée à des agents chimiothérapeutiques de structures diverses, induite notamment par l'efflux des substances actives hors des cellules. Les transporteurs ABC (ATP-Binding Cassette) sont des protéines transmembranaires impliquées dans cet efflux et qui participent à l'échec du traitement de certains cancers. Par ailleurs, ce mécanisme d'efflux a également été évoqué dans le cadre de la résistance de certains microorganismes aux antimicrobiens. Dans cette étude, nous avons conçu et synthétisé des dérivés susceptibles d'inhiber certains transporteurs ABC, en particulier, la glycoprotéine-P (Pgp) impliquée dans la multichimiorésistance des tumeurs humaines, et CpABC3, rencontré chez le parasite Cryptosporidium parvum. Dans un premier temps, nous avons synthétisé trois dérivés de type 4-alkyl-imidazo[4,5-b]pyridin-7-one, hétérocycles destinés à se fixer sur le site à ATP des transporteurs ABC. L'activité de ces composés a été évaluée vis-à-vis d'un fragment recombinant (H6-NBD1) de CpABC3, et un de ceux-ci a montré une liaison (faible) à ce fragment. Nous avons ensuite préparé dix-sept dérivés bivalents susceptibles d'inhiber la Pgp, constitués d'une molécule d'adénine (ciblant le site à ATP) reliée à la progestérone (ciblant le site aux stéroïdes) par un bras de géométrie variable. Ces dérivés ont été testés sur des lignées cellulaires K562/R7 surexprimant la Pgp, et un de ceux-ci a montré une activité supérieure à celle de la progestérone. Enfin, nous avons mis au point une synthèse de chaînes de type oligocyclohexylidène, qui sont de bons candidats pour constituer des bras espaceurs rigides

La multichimiorésistance est caractérisée par une résistance simultanée à des agents chimiothérapeutiques de structures diverses, induite notamment par l’efflux des substances actives hors des cellules. Les transporteurs ABC (ATP-Binding Cassette) sont des protéines transmembranaires impliquées dans cet efflux et qui participent à l’échec du traitement de certains cancers. Par ailleurs, ce mécanisme d’efflux a également été évoqué dans le cadre de la résistance de certains microorganismes aux antimicrobiens. Dans cette étude, nous avons conçu et synthétisé des dérivés susceptibles d’inhiber certains transporteurs ABC, en particulier, la glycoprotéine-P (Pgp) impliquée dans la multichimiorésistance des tumeurs humaines, et CpABC3, rencontré chez le parasite Cryptosporidium parvum. Dans un premier temps, nous avons synthétisé trois dérivés de type 4-alkyl-imidazo[4,5-b]pyridin-7-one, hétérocycles destinés à se fixer sur le site à ATP des transporteurs ABC. L’activité de ces composés a été évaluée vis-à-vis d’un fragment recombinant (H6-NBD1) de CpABC3, et un de ceux-ci a montré une liaison (faible) à ce fragment. Nous avons ensuite préparé dix-sept dérivés bivalents susceptibles d’inhiber la Pgp, constitués d’une molécule d’adénine (ciblant le site à ATP) reliée à la progestérone (ciblant le site aux stéroïdes) par un bras de géométrie variable. Ces dérivés ont été testés sur des lignées cellulaires K562/R7 surexprimant la Pgp, et un de ceux-ci a montré une activité supérieure à celle de la progestérone. Enfin, nous avons mis au point une synthèse de chaînes de type oligocyclohexylidène, qui sont de bons candidats pour constituer des bras espaceurs rigides / Multi-drug resistance (MDR) is characterized by a simultaneous resistance to a wide range of structurally unrelated chemotherapeutic agents, partly caused by the efflux of active compounds out of the cell. ABC transporters (ATP-Binding Cassette) are transmembrane proteins implicated in this efflux, and thus, they contribute to the failure of some cancer treatments. Furthermore, this mechanism was evoked in some microorganism resistances to antimicrobial agents. In this study, we designed and synthesized potential inhibitors of ABC transporters, especially P-glycoprotein (Pgp) implicated in human tumors multi-drug resistance, and CpABC3, a transporter found in a human parasite, Cryptosporidium parvum. First, we synthesized three 4-alkyl-imidazo[4,5-b]pyridin-7-one derivatives, targeting ATP-binding site of ABC transporters. Their biological activities were evaluated toward a recombinant fragment of the CpABC3 transporter (H6-NBD1 fragment). One of these compounds showed a weak-binding to this fragment. Next, we prepared seventeen progesterone-adenine hybrids as potential bivalent ligands which may bind simultaneously to the ATP-binding site and the steroid-binding region. We chose to synthesize derivatives with rather short-length linkers with different conformational flexibilities. These bivalent compounds were tested on K562/R7 human leukemic cells overexpressing Pgp. One of them has showed a better activity than progesterone. Finally, we optimized the synthesis of oligocyclohexylidene chains, which are good candidates to constitute rigid linkers