This thesis describes stereoselective syntheses of four amino acids, three of which are C-glycosidic analogues of glycosylated amino acids. The overall goal of the project was to probe the interactions between MHC molecules, glycopeptide antigens and T cell receptors, that are essential for development of collagen induced arthritis. Collagen induced arthritis is a frequently used mouse model for rheumatoid arthritis, an autoimmune disease that attacks joint cartilage and leads to a painful and eventually crippling condition. The thesis is based on four studies. The first study describes the synthesis of hydroxylysine, an amino acid that is found in collagen and is an important constituent of the glycopeptide proposed as an antigen in collagen induced arthritis. During the synthesis of hydroxylysine some new insight into the mechanism of the reductive opening of p-methoxybenzylidene acetals was obtained. The remaining three studies deals with the synthesis of C-glycosidic analogues of glycosylated amino acids, hydroxy norvaline, threonine and hydroxylysine.The synthesis of each amino acid required control of several stereogenic centra and utilizes a variety of approaches such as use of stereoselective reactions, chiral auxilaries, chiral templates and asymmetric catalysis. The C-glycosidic analogues of galactosylated hydroxynorvaline and hydroxylysine were incorporated in glycopeptides from type II collagen and evaluated in T cell response assays. It was found that the T cells were stimulated by the C-glycopeptides, but that higher concentrations were required than for the native O-glycopeptide

L'étude phytochimique de plantes médicinales suscite depuis toujours beaucoup d'intérêt à cause de la variété de métabolites secondaires à activités biologiques intéressantes fabriqués par les plantes. Dans ce travail de thèse, notre contribution à l'amélioration de la connaissance de quelques plantes médicinales ivoiriennes par l'isolement et la caractérisation de leurs molécules a été rapportée. Les espèces Gouania longipetala, Ventilago africana (Rhamnaceae), Combretum racemosum (Combretaceae) et Glyphaea brevis (Malvaceae) ont été investiguées. Soixante métabolites secondaires ont été identifiés par les techniques spectroscopiques (RMN et SM). Une première partie présente l'investigation phytochimique des parties aériennes de G. longipetala qui a conduit à l'isolement de 23 composés dont neuf saponosides à squelette de type dammarane et quatre hétérosides flavoniques de structures nouvelles. Dans un second temps, nos travaux ont mené à l'élucidation de 12 flavonoïdes dont deux nouveaux et un acide sesquiterpénique à partir des feuilles de V. africana. Ces flavonoïdes ont été identifiés à la rhamnocitrine substituée en position 3 par une chaîne diosidique ou triosidique. Les racines de Combretum racemosum ont fourni 16 triterpènes dont un à squelette de type 18-oléanène de structure nouvelle. Finalement, un dérivé du cinnamide et dix nouveaux C-glycosides de phényl nonane substitués en position 9 par un iminosucre ont été caractérisés à partir des racines de G. brevis. Cette étude correspond à la première identification structurale de métabolites secondaires des espèces Gouania longipetala, Ventilago africana (Rhamnaceae) et Combretum racemosum (Combretaceae). / The phytochemical study of medicinal plants has always raised a lot of interest because of the variety of secondary metabolites with interesting biological activities produced by plants. In this thesis, our contribution to improving the knowledge of some ivorian medicinal plants by the isolation and characterization of their molecules has been reported.Species Gouania longipetala, Ventilago africana (Rhamnaceae), Combretum racemosum (Combretaceae) and Glyphaea brevis (Malvaceae) were investigated. Sixty secondary metabolites were identified by spectroscopic techniques (NMR and MS).The first part presents the phytochemical investigation of the aerial parts of G. longipetala which led to the isolation of 23 compounds including nine new saponins with skeleton type dammarane and four new flavonoids glycosides.In a second step, our work has led to the elucidation of 12 flavonoids including two original and a sesquiterpene acid from the leaves of V. africana. These flavonoids have been identified as rhamnocitrin substituted at position 3 by a disaccharide or trisaccharide chain. The roots of Combretum racemosum provided 16 triterpenes and one of them is a new compound with a skeleton type 18-oleanene. Finally, a derivative of cinnamide and ten new alkyl phenyl C-glycosides substituted at position 9 by iminosugar have been characterized from the roots of G. brevis.This study represents the first structural identification of secondary metabolites of the species Gouania longipetala, Ventilago africana (Rhamnaceae) and Combretum racemosum (Combretaceae).

Les glucides constituent la classe de molécules organiques la plus abondante et ceux-ci jouent des rôles cruciaux dans divers processus biologiques. De part leur importance médicinale, la préparation des désoxy-sucres, des C-glycosides et des C-disaccharides est devenue un sujet de pointe en synthèse organique. De façon générale, cette thèse décrit une nouvelle synthèse de novo des 4-désoxy hexopyrannoses en plus de la préparation de C-glycosides biologiquement actifs. De plus, une attention particulière a été portée à la préparation de novo de 4-désoxy-C-disaccharides. Dans un premier temps, le catalyseur de Cr(III) de Jacobsen et un complexe binaphtol/titane ont été utilisés pour réaliser des hétéro-Diels-Alder énantiosélectives. Les dihydropyrannes ainsi générés ont été transformés en 4-désoxy hexopyrannoses présents dans la nature. De cette façon, un dérivé de l’acide ézoaminuroïque, un précurseur de la désosamine et de la néosidomycine, a été préparé suivant cette approche de novo. De plus, à titre comparatif, la néosidomycine a également été fabriquée selon une approche chiron, à partir du méthyl alpha-D-mannopyrannoside. Finalement, une évaluation biologique préliminaire de la néosidomycine a été effectuée sur une la concanavaline-A (Chapitre 2). Dans un deuxième temps, une allylation stéréosélective sur un aldéhyde lié via des liens C-C à une unité mannoside a permis de générer un alcool homoallylique. Cette dernière fonctionnalité a été transformée en 4-désoxy hexopyrannose de configuration D ou L. De cette façon, la préparation de pseudo 4-désoxy-C-disaccharides, de 4-désoxy-C-disaccharides et de pseudo 4-désoxy aza-C-disaccharides a facilement été réalisée. Les rapports diastéréoisomériques de la réaction d’allylation ont été déterminés en plus de la configuration absolue des nouveaux centres stéréogéniques formés. La transformation des alcools homoallyliques en pyrannes poly hydroxylés ou en lactames poly hydroxylés a été réalisée, en plus de la déprotection de certains membres de cette famille pour une évaluation biologique préliminaire sur la concanavaline-A (Chapitre 3). Finalement, la synthèse de C-glycosides biologiquement actifs a été réalisée selon deux volets: i) préparation de 3-C-mannopyrannosyl coumarines et ii) synthèse de C-galactosides, inhibiteurs de la lectine PA-IL. Pour ce faire, le couplage de Heck a été utilisé à partir d’un ester alpha,bêta-insaturé, attaché à une unité glycosidique via des liens C-C, pour générer un dérivé glycosyl cinnamate de méthyle. Cependant, lorsque le 2-iodophénol est utilisé comme partenaire de Heck, la coumarine correspondante a été isolée. Les dérivés C-galactopyrannosyl cinnamates de méthyle représentent de bons inhibiteurs monovalents de la PA-IL avec un Kd aussi bas que 37 micro M (Chapitre 4). / Carbohydrates represent a large family of organic molecules that play key roles in various biological processes. Due to their medicinal importance, preparation of deoxy-sugars, C-glycosides and C-disaccharides have become an important topic in organic synthesis. Mostly, this thesis presents a new de novo synthesis of 4-deoxy hexopyranoses, along with the preparation of biologically relevant C-glycosides. Moreover, a special attention has been focussed on the de novo synthesis of 4-deoxy-C-disaccharides. Firstly, Jacobsen Cr(III) catalyst and a binaphthol/titanium complex have been used to catalyze enantioselective hetero-Diels-Alder reactions. The dihydropyran thus formed has been transformed into naturally occurring 4-deoxy hexopyranoses. Therefore, the ezoaminuroic acid core, a desosamine precursor and neosidomycin have been prepared following a de novo approach. Moreover, as a comparative study, neosidomycin has also been synthesized using a chiron approach from methyl alpha-D-mannopyranoside. Finally, a preliminary biological evaluation of neosidomycin has been applied on concanavalin-A (Chapter 2). Secondly, homoallylic alcohols have been generated from a stereoselective allylation on aldehyde linked via C-C bonds to a mannoside residue. Then, the homoallylic alcohols have been transformed into 4-deoxy hexopyranoses in various configurations (D or L). Thereby, the syntheses of pseudo 4-deoxy-C-disaccharides, 4-deoxy-C-disaccharides and pseudo 4-deoxy aza-C-disaccharides have been easily performed. Determinations of the diastereoisomeric ratio of the allylation reactions along with the absolute configuration of the newly formed chiral center have been easily achieved. Various members of this new family have been deprotected for a preliminary biological evaluation on concanavalin-A (Chapter 3). Finally, the syntheses of relevant C-glycosides have been realized regarding two aspects: i) 3-C-mannopyranosyl coumarin synthesis and ii) synthesis of C-galactosides as PA-IL inhibitors. Methyl glycosyl cinnamates have been isolated using a Heck coupling on alpha,beta-insaturated ester linked to glycosidic moieties via C-C bonds. However, when 2-iodophenol is used as a Heck partner, the corresponding coumarins have been isolated. C-Galactosyl methyl cinnamate derivatives represent good monovalent inhibitors with Kd as low as 37 micro M against PA-IL (Chapter 4).

Le développement d'une médecine personnalisée nécessite la mise au point de sondes permettant la détection des marqueurs d'une pathologie au stade le plus précoce possible. Ce mémoire décrit la synthèse et l'évaluation de sondes ciblées permettant de réaliser des images en IRM ou en scintigraphie. Ces sondes sont construites par fonctionnalisation d'un châssis moléculaire préparé par une réaction à trois composants. La propargylamine résultante possède plusieurs points d'ancrage pour introduire les ligands destinés au ciblage et deux groupes chélatants pour l'imagerie. Ce châssis possède aussi en position terminale un groupement réactif pour le fixer sur des petites molécules polyfonctionnelles, des dendrimères ou des protéines. Une technique de criblage à flux rapide, basée sur l'utilisation des puces à petites molécules, a été utilisée pour la détection des ligands. Les molécules déposées sur la puce proviennent soit des C-glycosides complexes préparés selon le concept de la synthèse orientée vers la diversité, soit de la chimiothèque du laboratoire. Ces puces ont permis l'identification de ligands de plusieurs protéines comme la protéine VPR de la capside du virus du sida. Un criblage secondaire par RMN a confirmé l'interaction protéine-petite molécule. Les sondes portant un flavonoïde pour cibler les cellules tumorales de l'endothélium ont été traitées par une solution de sel de gadolinium puis leurs propriétés ont été évaluées par IRM. Les premiers résultats indiquent que ces composés offrent un contraste de 2 à 4 fois supérieurs aux agents de contraste usuellement utilisés. Leur évaluation biologique sera réalisée prochainement.

Les glucides constituent la classe de molécules organiques la plus abondante et ceux-ci jouent des rôles cruciaux dans divers processus biologiques. De part leur importance médicinale, la préparation des désoxy-sucres, des C-glycosides et des C-disaccharides est devenue un sujet de pointe en synthèse organique. De façon générale, cette thèse décrit une nouvelle synthèse de novo des 4-désoxy hexopyrannoses en plus de la préparation de C-glycosides biologiquement actifs. De plus, une attention particulière a été portée à la préparation de novo de 4-désoxy-C-disaccharides. Dans un premier temps, le catalyseur de Cr(III) de Jacobsen et un complexe binaphtol/titane ont été utilisés pour réaliser des hétéro-Diels-Alder énantiosélectives. Les dihydropyrannes ainsi générés ont été transformés en 4-désoxy hexopyrannoses présents dans la nature. De cette façon, un dérivé de l’acide ézoaminuroïque, un précurseur de la désosamine et de la néosidomycine, a été préparé suivant cette approche de novo. De plus, à titre comparatif, la néosidomycine a également été fabriquée selon une approche chiron, à partir du méthyl alpha-D-mannopyrannoside. Finalement, une évaluation biologique préliminaire de la néosidomycine a été effectuée sur une la concanavaline-A (Chapitre 2). Dans un deuxième temps, une allylation stéréosélective sur un aldéhyde lié via des liens C-C à une unité mannoside a permis de générer un alcool homoallylique. Cette dernière fonctionnalité a été transformée en 4-désoxy hexopyrannose de configuration D ou L. De cette façon, la préparation de pseudo 4-désoxy-C-disaccharides, de 4-désoxy-C-disaccharides et de pseudo 4-désoxy aza-C-disaccharides a facilement été réalisée. Les rapports diastéréoisomériques de la réaction d’allylation ont été déterminés en plus de la configuration absolue des nouveaux centres stéréogéniques formés. La transformation des alcools homoallyliques en pyrannes poly hydroxylés ou en lactames poly hydroxylés a été réalisée, en plus de la déprotection de certains membres de cette famille pour une évaluation biologique préliminaire sur la concanavaline-A (Chapitre 3). Finalement, la synthèse de C-glycosides biologiquement actifs a été réalisée selon deux volets: i) préparation de 3-C-mannopyrannosyl coumarines et ii) synthèse de C-galactosides, inhibiteurs de la lectine PA-IL. Pour ce faire, le couplage de Heck a été utilisé à partir d’un ester alpha,bêta-insaturé, attaché à une unité glycosidique via des liens C-C, pour générer un dérivé glycosyl cinnamate de méthyle. Cependant, lorsque le 2-iodophénol est utilisé comme partenaire de Heck, la coumarine correspondante a été isolée. Les dérivés C-galactopyrannosyl cinnamates de méthyle représentent de bons inhibiteurs monovalents de la PA-IL avec un Kd aussi bas que 37 micro M (Chapitre 4). / Carbohydrates represent a large family of organic molecules that play key roles in various biological processes. Due to their medicinal importance, preparation of deoxy-sugars, C-glycosides and C-disaccharides have become an important topic in organic synthesis. Mostly, this thesis presents a new de novo synthesis of 4-deoxy hexopyranoses, along with the preparation of biologically relevant C-glycosides. Moreover, a special attention has been focussed on the de novo synthesis of 4-deoxy-C-disaccharides. Firstly, Jacobsen Cr(III) catalyst and a binaphthol/titanium complex have been used to catalyze enantioselective hetero-Diels-Alder reactions. The dihydropyran thus formed has been transformed into naturally occurring 4-deoxy hexopyranoses. Therefore, the ezoaminuroic acid core, a desosamine precursor and neosidomycin have been prepared following a de novo approach. Moreover, as a comparative study, neosidomycin has also been synthesized using a chiron approach from methyl alpha-D-mannopyranoside. Finally, a preliminary biological evaluation of neosidomycin has been applied on concanavalin-A (Chapter 2). Secondly, homoallylic alcohols have been generated from a stereoselective allylation on aldehyde linked via C-C bonds to a mannoside residue. Then, the homoallylic alcohols have been transformed into 4-deoxy hexopyranoses in various configurations (D or L). Thereby, the syntheses of pseudo 4-deoxy-C-disaccharides, 4-deoxy-C-disaccharides and pseudo 4-deoxy aza-C-disaccharides have been easily performed. Determinations of the diastereoisomeric ratio of the allylation reactions along with the absolute configuration of the newly formed chiral center have been easily achieved. Various members of this new family have been deprotected for a preliminary biological evaluation on concanavalin-A (Chapter 3). Finally, the syntheses of relevant C-glycosides have been realized regarding two aspects: i) 3-C-mannopyranosyl coumarin synthesis and ii) synthesis of C-galactosides as PA-IL inhibitors. Methyl glycosyl cinnamates have been isolated using a Heck coupling on alpha,beta-insaturated ester linked to glycosidic moieties via C-C bonds. However, when 2-iodophenol is used as a Heck partner, the corresponding coumarins have been isolated. C-Galactosyl methyl cinnamate derivatives represent good monovalent inhibitors with Kd as low as 37 micro M against PA-IL (Chapter 4).

Glycosphingolipids (GSLs), composed of a polar saccharide head and a lipophilic ceramide tail, are ubiquitous components of the plasma membrane of eukaryotic cells. They serve in many regulatory capacities and have antigenic properties towards natural killer T (NKT) cells of the innate immune system. Critical to the recognition of glycosylceramides by NKT cells are antigen presenting cells (APC), such as dendritic cells, which are responsible for binding, processing, and delivery of ligands to these lymphocytes. This event is mediated by CD1d, a major histocompatibility complex-like protein expressed on the surface of APCs, which binds GSL antigens by the ceramide moiety and presents the polar group to the T cell receptors of CD1d-restricted cells. The subsequent immune response involves NKT cell proliferation and emission of numerous cytokines, such as interferon-gamma (IFN-gamma) and interleukin-4 (IL-4), resulting in the stimulation of the innate and adaptive immune systems through maturation of APCs, activation of T cells, and secretion of antibodies by B cells. To understand the structure-activity relationship between GSLs and NKT cell activity and the requirements for intracellular processing of antigens, analogs of the model compound alphaGalCer (KRN-7000) have been synthesized. These include fluorophore-appended 6”-amino-α-galactosylceramides and N-alkenoyl GSLs, such as PBS-57, a potent alphaGalCer surrogate useful in NKT cell stimulation studies. A nonantigenic beta-C-galactosylceramide has also been prepared as an inhibitor of these innate lymphocytes. To probe the potential for using NKT cells to bias the immune system between the proinflammatory TH1 response or the immunomodulatory TH2 mode, versions of alphaGalCer with shortened ceramides have been created. One of these truncated analogs, PBS-25, has successfully been cocrystallized with CD1d and the binary complex structure solved by X-ray crystallography. Synthetic glycosphingolipids derived from Novosphingobium capsulatum and Sphingomonas paucimobilis have also been made. In assays with classical Valpha14i/Valpha24i NKT cell lines, these Gram-negative bacterial antigens were recognized directly and specifically by host immune systems through CD1d-restriction, unlike GSL-deficient microbes (e.g., Salmonella typhimurium). A search for other GSL-bearing alpha-proteobacteria led to the discovery of another natural glycosphingolipid, an N-alkenoylphytosphingoid-alpha-galactoside, isolated from the outer membrane of Ehrlichia muris.