Le cuivre est un micronutriment essentiel qui participe à de nombreux processus biologiques. Cependant, le cuivre libre est toxique pour l’organisme parce qu’il catalyse une réaction de type Fenton formant des espèces réactives de l’oxygène. Par conséquent la concentration en cuivre est finement régulée dans tous les organismes vivants. Les maladies de Menkes et de Wilson sont dues à des dérèglements de l’homéostasie du cuivre qui se manifestent respectivement par une déficience ou une accumulation de cuivre dans l’organisme. La maladie de Wilson est traitée avec des chélateurs du cuivre, qui provoquent des effets secondaires importants chez certains patients.Mon projet de doctorat consiste en l’élaboration de trois familles de peptides qui contiennent des acides aminés cystéines et en l’étude de leurs complexes de Cu(I) pour déterminer s’ils sont des candidats adaptés pour le traitement de la maladie de Wilson. L'interaction de certains peptides avec les ions Hg(II) ou Zn(II) a également été étudiée. En effet, le Hg(II) est un cation métallique possédant des propriétés similaires au Cu(I) et donc souvent utilisé pour modéliser le Cu(I) qui est sensible à l'oxygène et se dismute dans l’eau. Le Zn(II) est quant à lui omniprésent dans les cellules et un compétiteur intracellulaire potentiel du Cu().Les séquences des peptides ont été choisies selon trois stratégies différentes. Dans la première, des séquences inspirées de la boucle de liaison du cuivre de la protéine bactérienne CueR (copper efflux regulator), contenant deux cystéines, ont été étudiées afin de bénéficier de la sélectivité et de la sensibilité de ce régulateur. Dans une deuxième approche, des peptides contenant trois cystéines dans les motifs CxCxxC et CxCxC ont été étudiés pour combiner les avantage des peptides (bonne internalisation dans les cellules hépatiques quand ils sont judicieusement fonctionnalisés) et des tripodes (très forte affinité pour le Cu(I)) de l’équipe CIBEST. Finalement, la pré-organisation a été exploitée dans un tétrapeptide rigide où les deux cysteines sont liées dans un coude β préformé.Les trois peptides modèles du régulateur CueR miment la capacité de la protéine à accueillir exclusivement un ion Cu(I) dans des conditions d'excès de ligand et une forte affinité et sélectivité par rapport au Zn(II). Ces caractéristiques sont avantageuses dans la perspective du développement de nouveaux chélateurs du Cu(I).Les peptides contenant trois cystéines s’avèrent trop flexibles pour contrôler la spéciation des complexes du Cu(I). Par ailleur, ces peptides sont bien adaptés pour une coordination efficace du Hg(II) par trois groupes thiolates. Les différences structurales n’ont qu’une influence modeste sur les stabilités des complexes. La différence dans la coordination des peptides vis-à-vis des deux ions mous Hg(II) et Cu(I) démontre que l'utilisation du Hg(II) comme ion modèle pour la coordination du Cu(I) avec des peptides ou des protéines riches en soufre dans des conditions physiologiques n’est pas toujours appropriée.La pré-organisation de la structure peptidique est un élément clé du contrôle de la spéciation du complexe Cu(I) et de l’affinité des ligands pour le Cu(I). Le peptide CDPPC forme uniquement le cluster Cu4P3 avec une grande stabilité et une bonne sélectivité Cu(I)/Zn(II). Au contraire, les données expérimentales avec le tétrapeptide plus flexible CPGC montrent la formation d’un mélange de complexes polymétalliques de Cu(I). Il est intéressant de noter que le peptide simple CDPPC est capable d’imiter la formation des clusters Cu(I)-thiolates identifiés dans de nombreuses protéines impliquées dans l’homéostasie du cuivre, comme Cox17 ou Ctr1. CDPPC est intéressant pour mettre au point un chélateur intracellulaire du Cu(I), et sa fonctionnalisation afin de pouvoir cibler les cellules hépatiques pour le traitement de maladie Wilson sera donc pertinente dans le futur. / The essential micronutrient copper participates in several biological processes, like respiration, iron homeostasis, antioxidant defense or pigment formation. However, excess of copper can promote ROS formation and thus induce oxidative damages. Therefore, intracellular copper concentration is under strict control. Menkes and Wilson’s diseases are genetic disorders causing impairment in copper homeostasis leading to copper deficiency or overload, respectively. Wilson’s disease is treated by chelation therapy, but the presently used drugs have several adverse side effects.The aim of my Ph.D. work consisted of the design of three groups of cysteine containing peptides and the characterization of their Cu(I) complexes to determine whether they are appropriate candidates for the treatment of Wilson’s disease.The peptides were designed following three different approaches. In a first strategy, we attempted to take advantage of the outstanding selectivity and sensitivity of the bacterial copper efflux regulator protein CueR by studying oligopeptides based on the metal binding motif of CueR involving two cysteine residues. Second, three-cysteine containing linear and cyclic peptides were designed with the aim of merging the better internalization of peptides by hepatocytes and the high Cu(I) affinity of tripods previously studied in the Delangle’s lab. Finally, the advantages of a highly preorganized peptide structure were exploited in a short, rigid tetrapeptide where two cysteines were linked by a turn motif (CDPPC). For comparative purposes studies were also performed with another, less rigid tetrapeptide ligand containing the PG unit as a turn inducing motif.The three CueR model peptides resemble the ability of the protein to exclusively accommodate one metal ion under ligand excess conditions. This, combined with the large affinity and high selectivity vs. Zn(II), are the features that are advantageous in the view of the development of new Cu(I) chelators.The three-cysteine-containing peptides proved to be too flexible to control the speciation and hereby leading to the formation of several species. On the other hand, they are well adapted for an efficient trithiolate coordination of the thiophilic cation Hg(II). Structural differences in the three-cysteine containing peptides have minor effect on the affinity of the ligands towards Cu(I) and Hg(II) ions. The striking difference in the behavior of the peptides towards the two soft metal ions demonstrate that the use of Hg(II) as a probe for Cu(I) coordination with sulfur-rich peptides or proteins in physiological conditions may not always be fully appropriate.Preorganization of the peptide structure is a key element in the control of Cu(I) complex speciation and in the affinity of the ligands for Cu(I).CdPPC forms a single Cu4P3 cluster with high stability and displays large selectivity for Cu(I) with respect to the ubiquitous Zn(II). In contrast, The CPGC-Cu(I) system is characterized by a more complicated complex formation. It is worth to note, that the simple CdPPC peptide is able to mimic the Cu(I)-thiolate cluster formation that are typical in proteins like Ctr1 or Cox17. CDPPC is an interesting simple peptide candidate to be targeted to the liver cells for the localized treatment of Cu overload in Wilson’s disease.

La maladie d'Alzheimer est une maladie neurodégénérative, touchant plus de 30 millions de personnes dans le monde. A ce jour, seules des thérapies symptomatiques sont disponibles ; aucun traitement curatif n'existe. Une des hypothèses concernant cette maladie propose une mauvaise régulation des quantités en ions métalliques, notamment les ions Cu et Zn, dans certaines zones du cerveau. Ils favoriseraient une accumulation de peptides appelés Amyloïdes-ß (Aß) dans les fentes synaptiques. Ces dépôts empêcheraient les connexions neuronales, entrainant les symptômes connus de la maladie, tels que la perte de mémoire ou les déficiences intellectuelles. Les ions Cu seraient également responsables d'un stress oxydant incontrôlé, dégradant entre autres les membranes neuronales. Les ions Cu sont donc une cible thérapeutique à privilégier. Les recherches se dirigent vers le développement de nouvelles molécules, dites chélateurs, en vue d'extraire sélectivement ces ions Cu (par rapport aux ions Zn), pour réguler leur quantité et limiter voire empêcher cette accumulation de peptides. Mon projet de recherche se place précisément dans ce contexte. Différents chélateurs des ions Cu(II) et Cu(I) sont étudiés, en présence ou non de Zn(II), pour comprendre les paramètres à prendre en compte pour le développement de chélateurs efficaces. La première partie de cette étude regroupe différentes preuves de concept concernant les chélateurs des ions Cu. L'aspect cinétique du retrait du Cu(II) du peptide Aß par un chélateur est étudié grâce à des ligands macrocycliques. Ensuite, l'état d'oxydation des ions Cu dans les fentes synaptique n'étant pas connu à ce jour, deux chélateurs du Cu(I) ou du Cu(I/II) sont proposés. La seconde partie de l'étude prend en compte l'impact du Zn(II) dans la chélation des ions Cu. Le côté thermodynamique de la chélation du Cu en présence de Zn(II) est mis en évidence grâce à différents chélateurs aux caractéristiques différentes. / Alzheimer's disease is a neurodegenerative disease, affecting more than 30 million people all over the world. Nowadays, only symptomatic therapies exist, there is no cure yet. A dyshomeostasis of metal ions such as Cu and Zn ions in some areas of the brain is one of the different hypothesis about this disease. They would promote an accumulation of peptides, the Amyloid-ß (Aß) peptides, in the synaptic cleft. These aggregates would prevent the neuronal connections, triggering known symptoms of the disease, such as memory loss or cognitive impairments. Cu ions would also be responsible for an important oxidative stress, destroying the neuronal membranes for example. Cu ions are an important therapeutic target to cure the disease. Investigations are currently focusing on the development of new molecules, called chelators, in order to remove selectively Cu ions (over Zn ions), to regulate their concentrations and avoid the accumulation of the peptides. My research project focuses precisely on such kind of investigations. Different Cu(II) and Cu(I) chelators are studied, in the presence or not of Zn(II), in order to understand the different criteria to take into account for the development of good chelators. Different proof-of-concepts are developed in the first part. The kinetic aspect of the removal of Cu(II) from the Aß peptide by a chelator is studied with macrocyclic ligands Then, the redox state of Cu ions in the synaptic cleft staying unknown, two Cu(I) or Cu(I/II) chelators are proposed. The second part of the study takes into account the impact of Zn(II) in the Cu chelation. The thermodynamic part of the Cu(II) chelation in the presence of Zn(II) is evidenced with different chelators.

Dans le cadre du développement et de l'amélioration des procédés de décontamination d’effluents aqueux contaminés par des radioéléments émetteurs alpha, des études physico-chimiques sur la complexation des actinides (U, Pu, Am) avec des ligands organiques tels que des acides polyaminocarboxyliques linéaires (H4EDTA) et des sidérochélates (acides dihydroxamiques et desferrioxamine B) ont été effectuées. La compréhension des propriétés de coordination est une étape essentielle pour sélectionner les meilleurs agents chélatants qui se montreront efficaces dans le traitement des effluents. Les schémas de coordination des complexes d'uranium et de plutonium avec ces ligands ont été déterminés à l'aide de mesures par spectroscopie EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) effectuées au synchrotron de l'ESRF. Ces travaux ont été complétés par des études thermodynamiques réalisées en couplant des mesures potentiométriques et spectrophotométriques UV-Visible afin d'identifier la nature des complexes d'uranium(VI) et d'américium(III) formés en solution et d'évaluer leur stabilité. A l’aide des constantes d'équilibre, il est possible de simuler le digramme de spéciation dans les conditions de traitement des effluents du centre de Valduc et de définir ainsi une gamme de p[H] dans laquelle le ligand est efficace pour atteindre une décontamination « ultime ». / As part of our research endeavour aimed at developing and improving decontamination processes of wastewater containing alpha emitters, physico-chemical complexation studies of actinides (U, Pu, Am) with organic open-chain ligands such as polyaminocarboxylic acids (H4EDTA) and siderochelates (dihydroxamic acids and desferrioxamine B) have been carried out. Gaining a clear understanding of the coordination properties of the targeted actinides is an essential step towards the selection of the most appropriate chelating agents that will exhibit high uptake efficiencies. EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) measurements at the ESRF synchrotron enabled to elucidate the coordination scheme ofuranium and plutonium complexes. Solution thermodynamic investigations were intended to provide valuable information about the nature and the stability of the uranium(VI) and americium(III) complexes prevailing at a given p[H] in solution. The set of stability constants determined from potentiometric and UV-visible spectrophotometric titrations, allowed topredict the speciation of the selected actinides in presence of the aforementioned ligands and to determine the pH range required for achieving “ultimate” decontamination.

La famille des Arenaviridae contient des virus transmis par les rongeurs responsables notamment de graves fièvres hémorragiques dont la fièvre de Lassa qui infecte chaque année 300 000 personnes. L’absence de solutions thérapeutiques efficaces (vaccins et/ou antiviraux) en fait une priorité d’étude. Il est donc urgent d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et des antiviraux spécifiques associés. Le génome des Arénavirus code pour deux nucléases possédant des fonctions cruciales pour la survie du virus. La protéine L possède un domaine endonucléase indispensable à la réplication virale réalisant le mécanisme de vol de coiffe. La protéine NP comporte un domaine exonucléase impliqué dans l’échappement au système immunitaire de l’hôte infecté. Ces deux enzymes possèdent un mécanisme d’action commun métal-dépendant de clivage de leur ARN substrat. Ce projet :1) se propose d’apporter la preuve de concept que ces deux enzymes sont de nouvelles cibles thérapeutiques pour combattre les Arénavirus.2) se base sur le criblage préalable d’une chimiothèque de 1ère génération sur l’endonucléase d’un Arénavirus et la découverte d’une famille de dicéto-­‐acides (DCAs) inhibitrice de son activité. Au cours de ce travail de thèse, une chimiothèque de 2nde génération de 22 composés a été synthétisée. Des voies de synthèses nouvelles et originales ont été développées. Les composés ont été évalués par des méthodes biophysiques pour leur capacité à se lier aux enzymes cibles, ont été évalués comme potentiels inhibiteurs dans des tests d’activité in vitro, et in cellula dans un test en mini-­‐génome. Certains composés se sont montrés de bons ligands, actifs in vitro et in cellula. / The Arenaviridae family comprises viruses transmitted by rodents responsible for several diseases such as hemorragic fevers among which Lassa fever infects 300,000 people each year. The current lack of effective vaccines and/or antivirals makes the development of therapeutic solutions of high priority. The genome of Arenaviruses encodes for two nucleases bearing crucial functions for virus survival. The L protein bears an endonuclease domain essential for viral replication through the cap-­‐snatching mechanism. The NP protein has an exonuclease domain involved in anti-­‐immune activity. Both enzymes share a common mode of action as they cleave their RNA substrate via a metal-­‐dependant (Mg2+) strategy. This work intends to :1) consider these two enzymes as novel Arenavirus therapeutic targets.2) take over a preliminary screening of a 1st generation of ligands on an Arenavirus endonuclease. Diketo-­‐acids (DKAs) have been discovered as potential inhibitors of its activity. To this end, a library of 2nd generation of 22 compounds was synthetized thanks to the development of an optimized synthesis pathway. Compounds were further evaluated by biophysical methods for their ability to bind therapeutic targets, as potential inhibitors in an in vitro assay and in cellula in a mini-­‐genome assay. Some of them are active in vitro and in cellula

L’aquaculture dans le monde est la production animale qui connaît la plus forte croissance ces vingt dernières années. Cependant, cette croissance est freinée par des considérations d’ordre environnementales parmi lesquelles la pollution associée au phosphore (P) occupe une place importante. L’excès de P dans les écosystèmes d’eau douce dû à l’excrétion des poissons, augmente la production primaire qui, non contrôlée, peut conduire à une eutrophisation, accélérant le processus de vieillissement des cours d’eau récepteurs. Ainsi, beaucoup d’efforts ont été déployés dans la recherche afin de réduire la pollution au P. Pour limiter les émissions de P résultant de l’alimentation des poissons, nous proposons d’incorporer des agents chélatants micro-encapsulés dans les aliments de la truite arc-en-ciel. Dans une première expérience, l’alun et le sulfate de fer ont été encapsulés dans une matrice lipidique hydrogénée par pulvérisation et refroidissement rapide « spray chilling ». Ces éléments actifs incorporés dans les aliments permettent une réduction de plus de la moitié du P inorganique remis en suspension par les fèces. L’incorporation de ces éléments actifs encapsulés n’a pas montré ni une baisse des performances de croissance avec ces aliments, ni une intoxication liée à la présence de ces métaux. Ces observations montrent la pertinence de l’utilisation de l’encapsulation comme approche visant à cibler l’endroit de libération d’un ion. Confronté à la nécessité de déterminer la composition proximale des poissons lors des expérimentations, la précision du DXA (dual-energy X-ray absorptiometry) comme outil de mesure a été testé. Les résultats montrent une bonne précision de cet appareil pour déterminer la composition en protéines, cendre, eau, P, et en calcium (Ca) chez les truites arc-en-ciel en pré-grossissement. Il a été ainsi possible de déterminer avec précision la rétention en P pour chaque type d’aliment et évaluer les rejets pour cet élément. Pour réduire les rejets en P dans les fermes salmonicoles, le teneur en P dans les aliments a été réduite considérablement. Cette approche peut induire des carences en P chez les truites arc-en-ciel en élevage. Ainsi, la capacité des truites arc-en-ciel carencées en P à absorber le P dans le milieu ambiant a été investiguée. Cette adaptation a été considérée comme inexistante du fait des niveaux faibles de cet élément dans le milieu naturel. En soumettant des truites arc-en-ciel carencées à des niveaux de P inorganique élevés dans l’eau, il a été mis en évidence une absorption significative corrélée à une surexpression de cotransporteurs de sodium-phosphates dans les branchies. Les résultats présentés dans cette thèse apportent à la fois des outils pratiques dans les efforts de réduction de la pollution au P dans les fermes aquicoles et des connaissances dans la compréhension pour l’intégration de l’ensemble des maillons entrant dans l’homéostasie de ce nutriment chez la truite arc-en-ciel. / Aquaculture is the world’s fastest growing animal production. This growth is limited by environmental concerns, among which P pollution is a major concern. Excess phosphorus (P) released into freshwater ecosystems from feeding fish increases primary production; left uncontrolled, this can lead to eutrophication, accelerating the aging process of the receiving streams. Significant research efforts have been undertaken to understand and reduce P pollution. To limit P emissions from feeding fish, we propose incorporating microencapsulated chelating agents into rainbow-trout feed. In the first experiment, alum and iron sulfate were encapsulated by spraying a molten hydrogenated lipid matrix followed by rapid cooling (spray chilling). The active elements incorporated in fish feed resulted in a reduction by more than 50% of the soluble P released from the feces. The incorporation of these encapsulated agents did not show either a decrease in the fish growth performance or a toxic effect related to the presence of these metals. These observations demonstrate the relevance of using encapsulation as an approach to target the release of a compound of interest. In order to have a precise and simplified tool to determine the whole-body proximal content of fish under study, the accuracy of dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) was evaluated. The results revealed that DXA provided accurate estimates for protein, ash, moisture, P, and Ca content of juvenile rainbow trout carcasses. Furthermore, using the established models, it was possible to accurately determine the P and Ca retention for each diet used in the trout growth study. Reducing P-dietary is the main approach used to reduce phosphorus pollution in fish farm sector. This stategy can lead to P-deficiency in fish. The ability of fish to absorb P from the environment is considered non-existent due to the low level of this element in freshwater systems. Our study showed that rearing P-deficient trout in water having a relatively high Pi concentration, revealed that P-deficient fish develop the ability to absorb P from the water. This regulation was highly correlated with overexpression of sodium phosphate cotransporters in gills of P-deficient trout, suggesting that fish can actively absorb Pi from their environment. The results presented in this thesis provide both practical tools in the efforts to reduce P pollution in fish farms and knowledge in understanding for the best integration of all the links involved in the P homeostasis in rainbow trout.

Les iminosucres, analogues de sucres dans lesquels l'oxygène endocyclique a été remplacé par un atome d'azote, constitue une classe importante de mimes de sucres. Aujourd'hui, leurs applications se limitent au domaine biologique car ces composés ont montré un potentiel thérapeutique prometteur. Il serait intéressant d'élargir le domaine d'application de ces iminosucres, et la combinaison de ces structures présentant un azote endocyclique pourrait conduire à de nouveaux macrocycles inédits présentant des propriétés de chélation innovantes. Pour cela, l'introduction d'une chaîne alkyle en position pseudoanomérique donne accès à une nouvelle classe de composés, les iminosucres C-glycosides dont la fonctionnalisation en positions C-5 et C-1 est nécessaire.La première partie de ce travail se focalise sur le développement d'une voie de synthèse rapide et efficace d'iminosucres C-glycosides à six et sept chaînons au moyen d'une réaction tandem de Staudinger aza-Wittig. Pour accéder à ces composés de choix, notre stratégie se base sur des réactions de fonctionnalisation diastéréosélectives et stéréocontrollées. La seconde partie de cette thèse a été consacrée à la synthèse d'iminosucres aza-couronnes, dont les structures constituent un nouveau type de récepteurs moléculaires. L'étude des propriétés de chélation de ces nouveaux macrocycles des cations métalliques a montré des premiers résultats prometteurs et encourageants grâce à des analyses par RMN et par fluorimétrie. / Iminosugars, sugar analogs in which the endocyclic oxygen has been replaced by nitrogen, constitute a major class of sugar mimetics. Their application has been limited to the biological field so far as these compounds have shown promising therapeutic properties[1]. Interestingly, their structural analogy with sugars combined with the presence of an endocyclic nitrogen atom could deliver innovative macrocycles that could display chelation properties as well as catalytic potential when bound to metals and associated as duplex or higher multiplicity scaffolds. For this purpose, efficient introduction of an alkyl chain at the pseudoanomeric position of the iminosugar to yield an iminosugar C-glycoside[2] displaying two arms at C-5 and C-1 position is necessary. The first part of this work focused on the development of an efficient and convergent synthesis of seven and six membered iminosugars C-glycosides using a highly diastereoselective tandem Staudinger-Aza-Wittig reaction is presented. To access to these new compounds, our strategy is based on a highly diastereoselective and stereocontrolled functionalization. The second part of this work is based on the use of these structures to build up unprecedented iminosugar-aza-crowns, a new type of molecular receptors, using the strategy way developed in the first part. These news sweet aza-crowns displaying with various linkages showed promising results through their preliminary chelation properties by NMR and fluorimetric techniques.

L'adhésion est un processus fondamental qui influence le déclenchement et le déroulement des processus pathologiques, notamment concernant les cellules circulantes aux parois vasculaires (réaction inflammatoire dans le flux sanguin). Sa compréhention nécessite la connaissance des mécanismes biologiques impliqués mais aussi d'un cadre physique de description du mouvement sous flux d'objets déformables en interaction avec une paroi. Notre travail utilise des systèmes modèles (vésicules, billes) pour identifier le rôle de paramètres de l'adhésion (densité, mobilité des ligands membranaires, déformabilité) sur le mouvement. Le système d'interaction développé est la chélation entre un ion nickel et deux histidines. L'imidazole, partie complexante de l'histidine, va permettre de réguler la force de l'interaction. Nous avons décrit le mouvement des lipides membranaires sous flux dans le cas de vésicules en interaction forte. On a mis en évidence la présence d'un flux surfacique dépendant de la forme de l'objet et de la force de l'adhésion. En régulant l'adhésion spécifique faible de billes, nous montrons la spécificité de l'interaction, des phénomènes originaux de capture, de détachement et de déplacement en adhésion sous écoulement de cisaillement.

Le cisplatine (ou cis-diammine, dichloro-platine) est l'un des composés chimiques les plus utilisés actuellement en chimiothérapie anticancéreuse. Depuis la description de ses propriétés anticancéreuses par B. Rosenberg en 1965 de nombreux travaux ont été effectués a n de décrire le mécanisme d'action lui conférant ses propriétés antitumorales. A travers une approche originale couplant modélisation et travail expérimental, les recherches réalisées durant ma thèse ont permis d'élucider le comportement dynamique d'un adduit platiné sur la séquence 5'-GCCG*G*GTCGC-3' / 5'-GCGACCCGGC-3' (G* représente une guanine platinée). Cette structure a été comparée à celle de l'adduit ADN-cisplatine déterminée précédemment au laboratoire sur la séquence G*G*A. Nous avons ainsi étudié l'influence d'une guanine adjacente en 3' au pontage GG-Pt sur la structure de l'adduit. Il s'agit de la première étude structurale sur un adduit du cisplatine avec la séquence GGG. Même si l'a nité de la séquence GGG et des sites contenant Gn (n>= 3) pour le platine (II) est connue depuis longtemps, ses adduits avec le cisplatine n'ont pas encore été étudiés par RMN à cause des problèmes posés par leur puri cation. Cette étude de l'adduit G*G*G par RMN a été confrontée à la description dynamique de cet adduit, calculée par simulation. La paramétrisation du champ de force parm 98 a été spéci quement a née pour mieux décrire l'environnement de l'atome du platine. La confrontation entre la simulation de l'adduit G*G*G-Pt et les données issues de l'étude par RMN a permis de valider notre paramétrisation. Pour déterminer les proportions précises des sous-états BI et BII de l'ADN, une méthode novatrice a été mise au point. Celle-ci est basée sur la combinaison de quatre distances inter-protons H2'(n)-H8(n), H1'(n)-H6/8(n+1), H2'(n)-H6/8(n+1) et H2''(n)-H6/8(n+1) qui permet de discriminer les deux sous-conformations. Ces améliorations du champ de force et de la méthode de détermination des sous-conformations BI/BII ont permis la description ne du comportement de l'adduit couplé à l'ADN, ce qui nous a servi pour étudier le mécanisme anti-tumoral du cisplatine. En effet la reconnaissance de l'ensemble cisplatine-ADN par une protéine (Lymhoïd Enhanced Factor I - LEF I) pourrait activer les voies métaboliques de la cellule cancéreuse conduisant vers l'apoptose ou vers la réparation de la tumeur. La simulation de l'ensemble ADN-protéine (sans cisplatine) a permis de présenter le mode de reconnaissance de la protéine sur la déformation ainsi que la mise en évidence de l'implication d'une molécule d'eau dans celui-ci. Les études sur le cisplatine fixé sur son ADN cible nous ayant apporté de nombreuses connaissances sur les déformations engendrées, nous avons validé la déformation structurale formée par un autre complexe de platine, le pyrazolato-bis-platine. Ce composé a été conçu de novo pour induire une déformation faible de son ADN cible a n de provoquer une réponse cellulaire différente de celle engendrée par le cisplatine. La simulation a indiqué que ce complexe induit une faible courbure de l'ADN et une déformation globale différente de celle du cisplatine, ce qui exclut le même mode de reconnaissance. Comme expérimentalement le complexe pyrazolato possède une activité anti-tumorale, les simulations effectuées suggèrent donc que le mode d'action au niveau cellulaire est différent du cisplatine. Les travaux réalisés lors de ma thèse ont permis d'améliorer la compréhension des déformations ADN-cisplatine, ADN-cisplatine-protéine et de perfectionner la description des composés platinés dans le champ de force parm 98 (puis parm 99) du logiciel de modélisation moléculaire AMBER.

La nicotianamine est une molécule naturelle qui joue un rôle essentiel dans la régulation des concentrations en métaux de transition dans les plantes. Sa structure comprend trois acides carboxyliques et trois fonctions amines. L'objectif du travail présenté dans ce manuscrit est d'établir un protocole permettant de reproduire les propriétés de chélation de cette molécule grâce à des calculs de chimie quantique. L'intérêt est d'appliquer ce protocole à des analogues synthétiques de la nicotianamine, afin de prédire leurs propriétés.Le protocole que nous avons mis au point s'articule autour de quatre axes : le calcul des pKa, l'étude des propriétés de chélation, le calcul de tenseur g de résonance paramagnétique électronique et l'analyse des propriétés vibrationnelles. Ces différents points ont nécessité le développement de méthodes de calcul et d'outils innovants. Les calculs de chimie quantique qui ont été effectués sont basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité. On a utilisé des fonctionnelles hybrides, associées à un modèle de solvant implicite ou semi-explicite qui permet de prendre en compte l'effet du milieu.Nous avons proposé une méthode graphique originale adaptée à la nicotianamine permettant le calcul de ses six pKa ainsi que celui des pka des complexes formés avec les métaux de transition. Cette méthode conduit à une bonne précision sur les calcul de pKa dans l'intervalle de pH physiologique. Ces pKa renseignent sur le comportement de la nicotianamine dans différents milieux végétaux. Nous avons aussi envisagé plusieurs protocoles pour l'étude des propriétés de chélation de la nicotianamine.Pour compléter l'étude des complexes de la nicotianamine, nous avons paramétré une méthode simple et rapide de calcul du tenseur g de systèmes moléculaires contenant du cuivre paramagnétique. Enfin, nous avons développé un programme graphique permettant l'analyse des modes de vibration infrarouges de systèmes moléculaires comme les complexes métal-nicotianamine étudiés. / Nicotianamine is a triamino acid that plays an essential role in regulation and transportation of transition metals in plants by a chelation process. Functional analogues of this molecule have already been synthesised that we hope to use for selective soil decontamination thanks to their property changes with respect to nicotianamine. Therefore, the aim of the present work is to find a predictive protocol for the chelating properties of these analogues, using the know example of nicotianamine. We worked out a predictive protocol focusing on the four following points : pKas, chelation, EPR tensors and vibrational properties. It uses quantum chemistry methods such as hybrid DFT functionals and implicit solvent models.The pKa calculations for nicotianamine and metal-nicotianamine complexes were performed using a novel graphical method well suited to these systems. The pKas are useful to understand the effect of the various plants pHs on the complexes. Then we computed the chelation constants and the structures of metal-nicotianamine complexes. As a complement to the study of these complexes, we set up protocols to calculate the EPR tensors of the copper-nicotianamine complex and to analyse the infra-red vibrations of the complexes, using respectively a parametrised method and a local code.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.