Un nouveau dendron phénol trialcyne a été développé par analogie avec le dendron phénol triallyle déjà connu. En nous appuyant sur les cœurs dendritiques polyiodés du laboratoire, nous avons obtenu une famille de dendrimères polyalcynes comportant 27, 81 et 243 branches. Des ferrocènes ont ensuite été greffés par chimie « click » à la périphérie de ces dendrimères. La série obtenue permet la reconnaissance électrochimique d’oxo-anions d’intérêt biologique, comme l’ATP, et de cations métalliques. Grâce aux propriétés d’adsorption des grand dendrimères, nous avons obtenu des électrodes de platine modifiées, robustes et recyclables, permettant de réaliser cette reconnaissance. Une série de glycodendrimères comportant 27, 81 et 243 xylopyranosides terminaux a également été synthétisée. Les méthodes de caractérisation de nanoobjets ont été investiguées, et en particulier, les techniques permettant d’obtenir la taille des molécules en solution comme la RMN DOSY et la diffusion dynamique de la lumière (DLS). Enfin, une série de dendrimères robustes comportant 4 à 6 branches alcynes très longues a été développée. Le greffage périphérique par chimie « click » de beta-cyclodextrines méthylées aléatoirement est également rapporté. / A new easily accessible trialkyne phenol dendron has been developed mimicking the already known triallyl phenol dendron. A family of polyalkynyl containing dendrimers with 27, 81 and 243 terminal branches was obtained starting from the classical polyiodo dendritic cores of the laboratory. Ferrocenes were then grafted using “click” chemistry. The dendrimers obtained allowed electrochemical sensing of both biologically interesting oxo-anions like ATP and metallic cations. Robust and recyclable modified platinum electrodes were obtained thank to the adsorption properties of large dendrimers. These electrodes are able to recognize the same ions as the dendrimer in solution. A novel series of glycodendrimers with 27, 81 and 243 modified xylopyranosides termini was synthesized too. The characterization methods for such nanoobjects were investigated, and particularly technics that allow to obtain the size of the molecules like dynamic light scattering (DLS) and DOSY NMR. Finally, a family of robust polyalkynyl containing dendrimers with 4 to 6 enlarged branches was developed. The functionalization with randomly methylated beta-cyclodextrins using “click” chemistry is also reported.

The purpose of this paper is to investigate the advantages and disadvantages of the method of one-click purchasing. One-click purchasing is a method allowing the customers to transact a purchase with only one click. The customer has entered the payment information necessary to complete the purchase at a previous occasion. Within the next buying opportunity, the customer can purchase products with one single click. The analysis and conclusions is based on both primary and secondary sources. The primary sources represent the result of a questionnaire performed with 200 respondents. The survey showed that the most common advantages with the method was fast, smooth, easy and time efficient. The disadvantages on the other hand were more varying and included cons such as uncertain, unreliable, risk-taking, page hacking, fraud and identity hijacking. The conclusion is therefore that the disadvantages are in grater number and also more shifting, which means that the perception of the one-click purchasing method tends to be more negative.

L’Héparane sulfate (HS) est un polysaccharide linéaire et sulfaté présent à la surface des cellules ou dans le milieu extracellulaire des tissus animaux. Le long des chaines d'HS, des régions présentant une densité de charge négative élevée (domaines S) alternent avec des régions plus faiblement chargées (domaines A). Différents motifs SAS sont ainsi exposés à la surface des cellules et permettent des interactions spécifiques avec de nombreuses protéines comme l’interféron gamma (INF-γ). Cette cytokine interagit avec haute affinité avec les chaines d'HS, ce qui module son activité in vivo (accumulation et localisation tissulaire, clairance sanguine). Pour moduler l’activité de l’INF-γ en inhibant ses interactions avec les chaines d'HS de la surface des cellules, nous avons entrepris la synthèse de mimes de motifs SAS, dans lesquels des fragments synthétiques de domaines S sont liés par un espaceur de longueur modulable. Pour effectuer cette conjugation, nous avons choisi d'utiliser deux types de chimie click la "CuAAC" et la "ligation oxime". Cette stratégie a nécessité de mettre au point des fonctionnalisations orthogonales des extrémités réductrices et non réductrices d'oligosaccharides synthétiques. Nous avons mis au point les réactions sur un disaccharide modèle dérivé du cellobiose, puis les avons transférées à la modification d'un tetrasaccharide synthétique d'HS. Dans ce travail, nous avons optimisé deux réactions clef : une alkylation anomérique dans l’eau et une allylation de fonction alcool dans des conditions neutres / Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide found in animal tissues at the cell surface or in the extracellular matrix. HS chains display alternating highly negatively charged regions (S) and less charged ones (A). SAS domains with different topologies can thus be exposed at the cell surface with the aim of interacting specifically with different proteins. Gamma interferon (INF-γ) is a cytokine that binds tightly to HS chains. This interaction allows controlling numerous bioactivities of the cytokine (accumulation and location in tissues as well as blood clearance). The discovery of HS fragment able to modulate the activity of IFN-γ could open the way to new innovative therapeutics. To this aim we launched a program aiming at synthesizing mimetic of the SAS motifs found in HS. We devised a strategy allowing linking two synthetic S fragments of HS through a spacer. To this aim we selected two click chemistry reactions: the "CuAAC" triazole formation and "oxime ligation". To implement this strategy, we optimized, on a disaccharide model derived from cellobiose, a methodology allowing the functionalization of the reducing and non-reducing end of synthetic oligosaccharides by to orthogonal reactive functions. Then we extended the methodology to a HS tetrasaccharide fragment. In this work, we optimized two key reactions: an anomeric alkylation in water and a hydroxyl allylation in neutral condition

La découverte et l’exploration des réactions bio-orthogonales pour le marquage spécifique d’entités biologiques est un défi majeur à portée de main depuis une dizaine d’années. Une variété de réactions bio-orthogonales a récemment été décrite, parmi lesquelles : les réactions de Diels-Alder entre des alcynes ou alcènes tendus et des tétrazines ou encore les cycloadditions entre alcynes tendus et azotures (SPAAC). Ces réactions biocompatibles sont aujourd’hui parmi les plus utilisées pour les applications de marquages in vivo ou in vitro. Récemment notre groupe et le groupe du Pr. Chin ont identifié une nouvelle réaction bio-orthogonale impliquant une sydnone et un alcyne tendu et conduisant à la formation d’un adduit pyrazole. Cette réaction a été nommée SPSAC par analogie à la réaction SPAAC.Le but de ces travaux de thèse a été, dans un premier temps, d’améliorer la cinétique de la réaction de SPSAC en incorporant différents substituants sur le noyau sydnone, de façon a montrer l’intérêt de cette réaction pour des applications en bioconjugaison en comparaison avec la réaction de SPAAC.Dans une deuxième partie et avec l’objectif de pousser plus loin le développement de cette réaction pour des applications en bioconjugaison, nous avons synthétisé des sondes sydnones pro-fluorescentes i.e. qui deviennent fluorescentes suite la réaction de SPSAC avec un alcyne tendu. La sonde la plus prometteuse a été utilisée pour effectuer le marquage sur gel d’une protéine modèle dans des milieux biologiques.Enfin les derniers travaux de cette thèse ont permis d’étendre les applications de la SPSAC à la chimie des matériaux. Une méthodologie de synthèse de sydnones tricycliques hautement conjuguées a été développée. Ces sydnones conduisent par réaction avec des diynes ou des arynes à des structures chirales complexes aux propriétés optiques intéressantes. / The discovery and exploration of bio-orthogonal reactions for the specific labeling of biological entities is a major challenge. Up to now, a variety of bio-orthogonal reactions have been described, including the Diels-Alder reaction between strained alkynes or alkenes and tetrazines or the Strain Promoted Azide-Alkyne Cycloaddition (SPAAC). These “click reactions” are today the most popular tools for in vivo or in vitro chemical modifications of complex biomolecules.Recently, our group and Pr. Chin’s group have identified a new bio-orthogonal reaction involving sydnones and strained alkynes and leading to the formation of pyrazole adducts. This reaction, very similar to the SPAAC, was coined SPSAC for Strain Promoted Sydnone-Alkyne Cycloaddition.The aim of this PhD thesis was first to improve the kinetic properties of the SPSAC by incorporating various substituents on the sydnone ring in order to demonstrate the interest of using this reaction for bioconjugation applications.To extend the potential of this reaction for bio-labelling applications, we then investigated the synthesis of fluorogenic sydnone probes, i.e. sydnones that would emit fluorescence upon reaction with a strain alkyne. The most promising probe was involved in the fast fluorogenic labelling of a protein in a biological medium. This work is described in the second part of the manuscript.Finally, during the last part of my PhD, we extended the application of SPSAC to the field of material science. We developed a methodology enabling a straightforward access to highly conjugated tricycle sydnones. These sydnones, lead to complex chiral structures with interesting optical properties upon reaction with diynes or arynes.

Le premier objectif de ce travail a consisté à développer la réaction CuSAC (découverte au laboratoire) pour la synthèse régiosélective de pyrazoles poly-substitués, dans un contexte de méthodologie de synthèse. Il existe de nombreux composés biologiquement actifs contenant le motif pyrazole et peu de méthodes régiosélectives décrites pour les synthétiser. Développer une nouvelle réaction pour obtenir des pyrazoles poly-substitués de façon contrôlée était donc très intéressant pour des applications synthétiques.Le deuxième objectif a été d’appliquer cette réaction à la bioconjugaison et notamment au développement de sondes profluorescentes Des coumarines-sydnones subissant un effet d’extinction de fluorescence par le phénomène PeT ont été développées. Suite au couplage avec un alcyne, le pyrazole formé n’éteint plus lafluorescence de la coumarine. Ce type de sondes est très intéressant pour le marquage de biomolécules, car il n’y a aucun parasitage de fluorescence et donc ne nécessite aucun lavage.Le troisième objectif de la thèse a été d’explorer la réactivité des composés mésoioniques pour un alcyne, sous une catalyse au cuivre, dans le but de découvrir de nouvelles réactions click. Un criblage de 24 composés dans 9 conditions de catalyses différentes, faisant plus de 200 réactions réalisées, a été effectué. Deux réactions ont été révélées, dont une très prometteuse. Celle-ci permet dans la même opération de lier deux partenaires tout en libérant un fragment d’un des deux partenaires. Cette réaction a été étudiée dans le but de développer un outil de théranostique où être utilisée pour la mise au point de nouveaux espaceurs clivables. / The first aim of this work was the development of a new regioselective synthetic access to poly-substituted pyrazoles via the CuSAC reaction, previously discovered in the laboratory. The development of new reactions leading to poly-substituted pyrazoles with a full control of regioselectivity is highly interesting for synthetic applications.The second aim of this work was the application of this reaction for the labeling of complex biomolecules. To broaden the scope of the CuSAC, fluorogenic coumarin-sydnones which undergo fluorescence extinction via PeT have been designed and synthetized. Following the coupling reaction, the newly formed pyrazole core allows huge enhancement of the fluorescence signal.This kind of probes is highly interesting in the specific labelling of biomolecules avoiding washing steps.The last project of this thesis have been focused on the discovery of new [3+2] cycloaddition reaction implying a mesoionic compound and a terminal alkyne under copper catalysis. 24 mesoionic dipoles were screened for their ability to react with a terminal alkyne in 9 different catalytic conditions, yielding to more than 200 reactions screened. Two hits were identified, one of them holding great promise. This hit allows an efficient “click and release” reaction which should find tremendous applications, especially in the fields of theranostic and cleavable linker development.

Les petites molécules bioactives sont des acteurs clés dans la recherche biomédicale et les études de chimie biologiques, pour leur application potentielle comme sondes moléculaires pour enquêter les systèmes biologiques, et la possibilité de développer de nouveaux traitements puissants et sélectifs. Dans ce travail, nous avons exploré l'utilisation de plusieurs classes de petites molécules capables d'interférer avec des cibles biologiquement significatives, comme les acides nucléiques et les lysosomes, et déclencher des réponses biologiques. A partir de l'étoposide, l'un des agents anti-néoplasiques le plus employé en clinique, nous avons développé une nouvelle classe de petites molécules actives capables de cibler différemment les deux isoformes humaines de la topoisomérase II, TOP2A et TOP2B, qui jouent des rôles différents dans l'inhibition de la croissance des cellules cancéreuses, et le développement de tumeurs malignes secondaires. Dans un autre projet, nous avons utilisé une stratégie d'étiquetage « click in situ » pour enquêter sur la localisation subcellulaire d'un nouvel inhibiteur de la réaction d'échange nucléotidique des protéines Arf, un outil potentiel pour l'étude du trafic cellulaire et la signalisation liés a ces protéines. Enfin, nous avons étudié l'origine de l'efficacité d'un nouveau agent de ciblage du compartiment lysosomal: l'artesumycin, un hybride moléculaire des petites molécules bioactives la marmycine A et l'artésunate, qui possède une activité antiproliferative accrue en comparaison avec les deux produits naturels utilisés indépendamment. Nos résultats fournissent une précieuse contribution dans ces domaines de recherche. / Bioactive small molecules are key players in biomedical research and chemical biology studies given their potential application as molecular probes to investigate biological system, together with the possibility to develop new potent and selective therapeutics. In this work, we explored the use of several classes of small molecules able to interfere with therapeutically relevant targets, from nucleic acids to lysosomes, and evaluate ensuing biological responses. Starting from etoposide, one of the most clinically employed anti-neoplastic agents, we developed a new class of active small molecules able to differentially target the two human topoisomerase II isoforms, TOP2A and TOP2B, which have been shown to play different roles in inhibiting cancer cell growth and initiating secondary malignancies. In a separate project, we aimed to use an in situ click labelling strategies to investigate the subcellular localization of a new inhibitor of the nucleotide exchange reaction of Arf proteins, a potential tool for the study of Arf-related cellular trafficking and signalling. Finally, we studied the origins of the synergy displayed by the new lysosome targeting agent artesumycin, a molecular hybrid of the bioactive small molecules marmycin A and artesunate, which has been shown to possess enhanced antiproliferative activity in comparison to the two natural product used independently. Our results provide valuable contributions for future advances in these research areas.

Durant ma thèse, mes études ont été axées sur le développement de nouvelles sondes et des protocoles chimiques pour l'élucidation des mécanismes d'action et de résistance pour les trois médicaments anticancéreux (cisplatine, le vorinostat, topotécan). L'idée de sondes chimiques qui peuvent être étiquetés post-traitement in cellulo avec des fluorophores par exemple Alexa Fluor 488 ou affinité des fragments par exemple biotine, nous a fasciné pour effectuer petite visualisation de molécule par microscopie confocale, ou pour développer des protocoles tirer vers le bas pour les petites cibles moléculaires d'isolement. Beaucoup d'attention a été accordée à catalysée par du cuivre 1, 3 dipolaire cycloaddition Huisgen, connu sous le nom ''click'' la chimie au cours de la dernière décennie, car il est l'une des premières réactions qui peuvent être considérés comme des bio-orthogonale. Toutes les sondes portent soit un alcyne ou groupement azoture stratégiquement positionnés qui leur permet de participer à la réaction de clic avec des fluorophores ou biotine alcyne ou azoture fonctionnalisés que countrparts, et dans le même temps de conserver le profil pharmacologique du médicament parental. Un certain nombre de défis synthétiques ont été overcomed pour la préparation d'une sonde chimique de base de cisplatine. Les efforts visant à synthétiser des analogues alcynes fonctionnalisés de cisplatine ont été infructueuses, la sonde chimique à base de cisplatine était donc fonctionnalisés azoture. La mise au point d'un protocole d'imagerie pour la visualisation de lésions de l'ADN platiné nous a permis de cribler une banque limitée de petites molécules en même temps que la sonde de cisplatine, afin d'identifier des médicaments qui peuvent moduler le cisplatine ciblage ayant des lésions de l'ADN platiné comme une lecture. Il est frappant, nous avons constaté que le vorinostat a eu un effet dramatique sur motif de coloration de la sonde de cisplatine. D'autres études ont démontré que le prétraitement des cellules avec vorinostat augmente charge de platine sur certains loci génomiques. En outre, une évaluation biologique plus approfondie a montré que la combinaison de vorinostat avec des médicaments de platine atténue les dommages à l'ADN synthèse voie de tolérance de translésionnelles (TLS), ainsi, ce qui conduit à la mort cellulaire. Enfin, je l'ai mis au point un protocole tirer vers le bas pour l'isolement de l'ADN qui est lié à la cisplatine en étiquetant la sonde en platine avec un fragment de biotine. Cartographie des interactions ADN-platine en utilisant le séquençage à haut débit profonde est en cours d'exécution. Vorinostat sonde chimique à base a été préparé dans une voie de synthèse en quatre étapes. Bien que le vorinostat est un médicament connu pour inhiber des histone désacétylases (HDAC), petite visualisation de molécule a indiqué d'abord un profil de coloration cytoplasmique. Les futures études dans notre laboratoire se concentrera sur le développement d'un protocole déroulant, afin de caractériser complètement le vorinostat interactome. Quoique, trois sondes chimiques à base de topotécan différents ont été préparés de la personne a été visualisé les succès par microscopie confocale. L'échec a été attribué à l'échec de la réaction "click" pour marquer la sonde avec le fluorophore. Le topotécan est une petite molécule qui agit comme un inhibiteur d'interface, formant ainsi un complexe ternaire avec l'ADN et la topoisomérase 1. L'encombrement stérique généré par le complexe ternaire autour de la sonde, dicte l'inaccessibilité de l'alcyne de la sonde de "click" réactifs. / During my PhD, my studies have been focused on the development of novel chemical probes and protocols for the elucidation of the mechanisms of action and resistance for three anticancer drugs (cisplatin, vorinostat, topotecan). The idea of chemical probes that can be tagged post treatment in cellulo with fluorophores e.g. ALEXA FLUOR 488 or affinity moieties e.g. biotin, has fascinated us to perform small molecule visualization via confocal microscopy, or to develop pull down protocols for isolation small molecule targets. Much attention has been given to copper catalyzed 1, 3 dipolar Huisgen cycloaddition, known as ‘’click’’ chemistry over the past decade, since it is one of the first reactions that can be considered as bio-orthogonal. All the probes bear either an alkyne or azide moiety strategically positioned that allows them to participate in the click reaction with alkyne or azide functionalized fluorophores or biotin as countrparts, and at the same time to retain the pharmacological profile of the parental drug.A number of synthetic challenges have been overcomed for the preparation of a cisplatin based chemical probe. Efforts to synthesize alkyne functionalized analogues of cisplatin were unsuccessful, thus cisplatin based chemical probe was azide functionalized. The development of an imaging protocol for the visualization of platinated DNA lesions has enabled us to screen a limited library of small molecules along with the cisplatin probe, in order to identify drugs that can modulate cisplatin targeting having platinated DNA lesions as a readout. Strikingly, we found that vorinostat had a dramatic effect on cisplatin probe staining pattern. Further studies have demonstrated that pre-treatment of cells with vorinostat increases platinum loading on certain genomic loci. Furthermore, a more in depth biological evaluation has demonstrated that the combination of vorinostat with platinum drugs attenuates the DNA damage tolerance pathway translesion synthesis (TLS), thus, leading to cell death. Finally, I have developed a pull down protocol for the isolation of DNA that is bound to cisplatin by tagging the platinum probe with a biotin moiety. Mapping of DNA-platinum interactions using deep high throughput sequencing is currently running.Vorinostat based chemical probe has been prepared in a four step synthetic route. Although, vorinostat is a drug known to inhibit histone deacetylases (HDACs), small molecule visualization has indicated primarily a cytoplasmic staining pattern. Future studies in our laboratory will focus on the development of a pull down protocol, in order to fully characterize vorinostat interactome.Albeit, three different topotecan based chemical probes have been prepared none of the them has been successfully visualized by confocal microscopy. The failure has been attributed to the failure of the “click” reaction to tag the probe with the fluorophore. Topotecan is a small molecule that acts as an interfacial inhibitor, thus forming a ternary complex with DNA and topoisomerase 1. The steric hindrance generated by the ternary complex around the probe, dictates the inaccessibility of the alkyne moiety of the probe to “click” reagents.

Ce manuscrit débute par un panorama général de la chimie des carbènes vinyliques. Nous nous sommes ensuite intéressés à la génération de tels carbènes à partir de cyanoazétidines, qui conduisent à la formation d’amines homopropargyliques. L’extension de cette réactivité aux cyanoépoxydes nous a menés à la découverte d’une voie de synthèse d’ α-hydroxy-β-azidotétrazoles (AHBATs), qui ont fait l’objet d’une application originale en chimie de ligation. Ainsi, ces AHBATs permettent de réaliser des réactions click de CuAAC de façon orthogonale et itérative. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit est consacré à l’étude mécanistique et à l’optimisation de la décomposition d’ α-hydroxytétrazoles en alcynes vrais. / This manuscript begins with a general description of the chemistry of alkylidene carbenes. We then studied the generation of such carbenes from 2-cyanoazetidines, leading to the formation of homopropargylamines. The extension of this reactivity to cyanoepoxides lead us to discover a way to synthesize α-hydroxy-β-azidotetrazoles (AHBATs), that appeared to have an interesting application in ligation chemistry. These AHBATs allow to realize sequential and iterative CuAAC reactions in an orthogonal manner. Finally, the last part of this manuscript describes the mechanistic and optimization studies of the decomposition of α-hydroxytetrazoles into alkynes.

My Ph.D. research consists of two components: discovery of novel macrolide antibiotics and methodology development of N-sulfinyl metallodienamines. To tackle bacterial resistance, new antibiotics are desperately needed. My research objective is to address this need by designing, synthesizing, and evaluating novel macrolide antibiotics based on the best-in-class drug candidate, solithromycin. The drug discovery including following three projects: 1) Synthesis of solithromycin analogs wherein the desosamine sugar has been replaced with an acyclic amino alcohol surrogate; 2) In cellulo Click chemistry wherein the bacterial cell serves as the reaction vessel and the ribosome catalyzes the formation of triazole cycloadducts by testing different combinations of azide and alkyne fragments. One of the mechanisms of resistance to macrolide antibiotics is exemplified by methylation of A2058 by the methyltransferase encoded in erm genes. Methylation or dimethylation of A2058 leads to a steric clash with the macrolides and reduces the affinity of the macrolide for the ribosome. Thus, the bacterial resistant can be relieved via disrupting steric clashes between desosamine and A2058 residues. In 2017, I started a new project looking at the scope of the acyclic domino Michael/Mannich reaction to prepare chiral cyclohexenes developed by a previous group member, Dr. Vijay Chatare. This reaction is highly regioselective and stereoselective. Recent research showed that this reaction could be utilized on acroleins, acrylates and unsaturated ketones. Thus, we applied this useful methodology towards the concise total synthesis of (+)-ibogamine. / Chemistry

Target-guided synthesis is an approach to drug discovery that uses the biological target as a template to direct synthesis of its own best inhibitors from small molecule fragments. The process bridges the gap between chemical synthesis of drug candidates and their biological binding assay, merging the two operations into a single process whereby the active site or a binding pocket within the structure of the biological target directly controls the assembly of the best inhibitor in situ. Two different approaches to target-guided synthesis, the thermodynamic approach, making use of reversible reactions, and the kinetic approach, which uses an irreversible reaction, have been employed to discover novel, isoform selective inhibitors of the glutathione transferase (GST) enzyme family – possible drug targets in cancer and parasitic disease treatments. The thermodynamic approach described in this thesis uses the aniline-catalysed reversible acyl hydrazone formation reaction to create a dynamic covalent library of bivalent ligands designed to bind the dimeric structure of GST. In the presence of GST one of the bivalent ligands was selectively amplified at the expense of the other library members. This ligand was shown, via biological assays, to be a specific inhibitor for one isoform of GST, the mu isoform mGSTM1-1. A kinetic approach has also been investigated as a way to identify novel bivalent GST inhibitors utilising the Huisgen 1, 3 dipolar cycloaddition reaction. An azide and alkyne fragment library was designed to bind across the dimeric GST structure. The inhibitor structures are therefore bivalent, containing two anchoring fragments known to bind to the GST active site, linked by a triazolopeptide spacer. The triazole provides the click chemistry disconnection, enabling rapid in situ screening of candidate alkyne and azide fragments for inhibitor discovery. Whilst the in situ reaction with GST yielded inconclusive results, a number of the triazole products were found to have low nanomolar inhibitory activity towards GST.