Codakia orbicularis est un mollusque bivalve appartenant à la famille des Lucinidae et établissant des symbioses avec des bactéries sulfo-oxydantes (symbiotes) au sein de ses branchies. Dans l’hypothèse où toute symbiose nécessite une régulation par des molécules de dialogue, une étude chimique exhaustive pourrait aboutir à la mise en évidence des métabolites impliqués. Le travail de ce manuscrit porte donc sur l'isolement de métabolites secondaires à partir des branchies de ce bivalve et sur l'évaluation de l'activité antibactérienne des molécules isolées. Douze composés ont été isolés des branchies de Codakia orbicularis et leurs structures ont été déterminées par les méthodes spectroscopiques usuelles. Parmi ces molécules, une seule est nouvelle et a été nommée orbicularisine. Elle présente un squelette indolone spirotetracyclique inédit. Parmi les molécules isolées, seules quatre d’entre elles présentent une activité antibactérienne à savoir le soufre S8, la 4-hydroxybenzaldéhyde et deux monoglycérolipides. L'orbicularisine s'est révélée inactive contre un panel de lignées cellulaires cancéreuses et de kinases. Le nouveau squelette de l’orbicularisine pourrait permettre d'aboutir à une nouvelle famille de molécules par synthèse organique et ainsi accroître la diversité moléculaire autour de ce motif inédit. Il sera également intéressant de déterminer l'origine des molécules isolées et de connaître leur(s) implication(s) dans la régulation des symbiotes du bivalve. Les résultats chimiques obtenus sur C. orbicularis et sur les Lucinidae en général sont intéressants puisque les espèces côtières appartenant aux bivalves ont été peu exploitées en chimie jusqu’à ce jour. / Codakia orbicularis is a bivalve mollusc belonging to the family Lucinidae and establishing symbiosis with sulfooxidizing bacteria (symbionts) within its gills. In the hypothesis that any symbiosis requires a regulation by molecules of dialogue, an exhaustive chemical study could lead to the demonstration of the metabolites involved. The work of this manuscript focuses on the isolation of secondary metabolites from the gills of this bivalve and on the evaluation of the antibacterial activity of the isolated molecules. Twelve compounds were isolated from the gills of Codakia orbicularis and their structures were determined by the usual spectroscopic methods. Of these molecules, only one is new and has been named orbicularisin. It presents an indolone spirotetracyclic skeleton unpublished. Among the isolated molecules, only four of them have antibacterial activity, namely sulfur S8, 4-hydroxybenzaldehyde and two monoglycerolipids. Orbicularisin has been shown to be inactive against a panel of cancer cell lines and kinases. The new skeleton of orbicularisin could lead to a new family of molecules by organic synthesis and thus increase the molecular diversity around this original motif. It will also be interesting to determine the origin of the isolated molecules and know their involvement (s) in the regulation of the bivalve symbionts. The chemical results obtained on C. orbicularis and on Lucinidae in general are interesting because the coastal species belonging to bivalves have been little exploited in chemistry to date.

Les bactéries ont longtemps été considérées comme des organismes unicellulaires. Cependant, elles se comportent comme des systèmes multicellulaires dans lesquels des cellules séparées communiquent ensemble en utilisant des systèmes moléculaires appelés autoinducteurs. Ce processus, appelé Quorum Sensing (QS), est capable de détecter la densité de population bactérienne et régule ainsi l'expression de certaines fonctions biologiques importantes, telles que la virulence bactérienne ou la formation de biofilm, liées à la pathogénicité humaine ou à la croissance végétale. Comme le QS implique plusieurs types de molécules, il s'agit donc d’une thématique intéressante pour les études à l’interface chimie biologie visant à synthétiser des molécules capables de moduler le QS. Deux aspects du QS sont étudiés dans cette thèse: Le premier est la conception, la synthèse et l'évaluation biologique d’analogues d’autoinducteurs en tant que modulateur QS bactérien. Dans cette section, différentes relations structure-propriété d'un type d'auto-inducteur chez les bactéries Gram-négatives : les Acyl Homoserine Lactones (AHL) ont été étudiées. Ces études montrent que la chiralité de l’homosérine lactone est importante, que le remplacement du groupe amide central par des hétérocycliques ou des composés AHL structurellement non apparentés jouent un rôle important dans la modulation QS. Dans une deuxème partie, une étude structurale a permis de comprendre comment l’agrocinopine A a été en mesure d'intervenir dans le processus du QS c’est à dire la production de signaux AHL et d'activer la virulence bactérienne chez la bactérie Agrobacterium tumefaciens. Le rôle clé du groupement pyranose-2-phosphate de l'agrocinopine est démontré comme étant responsable de sa reconnaissance par les protéines de transport AccA et de la régulation du QS. Dans l'ensemble, cette thèse est la combinaison de deux composés organiques synthétiques liés au QS, tous deux destinés à améliorer les connaissances de base de ce processus biologique, contribuant potentiellement à l'avenir à de nouvelles stratégies capables d'influencer la pathogénicité bactérienne. / Over the past decades, it has been recognized that the social communication of bacteria either play a beneficial role or can worse pathogenicity in plant and human health. The language of bacteria used for communication are signal molecules called auto-inducers (AIs), which are regulated by themselves. This specific bacterial regulation process is termed as “quorum sensing (QS)”, by which bacteria coordinate various phenotypes such as biofilm formation or virulence factors in many microorganisms. To artificially alter the QS response of bacteria through design of QS chemical signal molecules for improving the pathogenicity have attracted the attention with innovative antibacterial strategies. Two chemical approaches towards bacteria QS have been studied in this thesis. One contributed to the design, synthesis and biological evaluation of novel QS inhibitors, another focused on the investigation of the role of agrocinopine and analogues in QS regulation in a specific bacteria Agrobacterium tumefaciens (AT). Both aimed at improving basic knowledge on QS biological processes in bacteria. The first part figured out the chirality-activity relationship of Acyl Homoserine Lactones (AHLs), studied the replacement of the central amide group of AHLs by heterocyclic scaffolds, and designed a family of nitroaniline derivatives as LuxR-regulated QS inhibitors. The L-one of enantiomeric AHLs was found to be predominant in QS modulation, and some AHLs unrelated nitroaniline compounds were capable of inhibiting LuxR type of QS, whereas the bioactivity of heterocyclic scaffolds depends on its substitution sites. The second part elaborated the mechanism by which agrocinopine A and its analogues were able to involve QS process, and activate virulence spread in AT. A series of analogues of agrocinopine A have been synthetized for investigating their binding properties with AccA. A specific key pyranose-2-phosphate motif has been identified to be responsible for both antibiotic import and QS regulation in AT.

Les bactéries sont capables de communiquer entre elles afin de coordonner l’expression de certains gènes en fonction de leur densité de population. Ce système de communication utilise de petites molécules appelées autoinducteurs (AIs) comme messagers chimiques et est connu sous le nom de Quorum Sensing (QS). Chez les bactéries pathogènes, les gènes régulés sont, en particulier, ceux codant pour la production des facteurs de virulence et la structuration des biofilms. Ainsi des inhibiteurs du QS chez ces bactéries pourraient être de nouveaux agents anti-bactériens alternatifs aux antibiotiques actuels. Chez les bactéries à Gram-négatif, les AIs sont très majoritairement des acyl-homosérine lactones (AHLs). Utilisant deux approches, la conception rationnelle et le criblage virtuel, nous avons découvert cinq nouvelles familles d’antagonistes des AHLs, ainsi qu’un certain nombre d’agonistes. Nous avons également préparé des analogues d’antagonistes naturels de la famille des bromo-furanones, afin d’établir une étude structure-activité de ce type de composés. / The bacteria are able to communicate with each other for coordinating gene expression depending on their population density. This communication system use small molecules called autoinducers (AIs) as chemical messengers and is referred to as quorum sensing (QS). In pathogenic bacteria, the regulated genes are, in particular, those coding for the production of virulence factors and biofilms formation. Thus, inhibitors of bacterial QS could be used as new anti-bacterial agents providing an alternative to current antibiotics. In Gram-negative bacteria, the main AIs are acyl-homoserine lactones (AHLs). Using two approaches, rational design and virtual screening, we have discovered five new families of AHLs antagonists, and some agonists. We have also prepared analogues of natural bromo-furanones antagonists, in order to establish a structure-activity study of this type of compounds.