Les glioblastomes sont des tumeurs cérébrales qui sont extrêmement agressives, et qui, en dépit de l'arsenal thérapeutique (chirurgie, radiothérapie ou chimiothérapie), ne laissent pas plus de 16 mois d'espérance de vie aux patients. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d'utiliser certaines toxines en tant que vecteurs pour l'administration de médicaments anticancéreux, et notamment pour le traitement du gliome. Les travaux présentés ici se concentrent sur l’utilisation de variants de la maurocalcine (MCa) et des analogues de la chlorotoxine (CTX). La MCa est une toxine issue du venin du scorpion Scorpio maurus palmatus, qui est capable de pénétrer dans les cellules facilement et rapidement. Il a été prouvé que la MCa peut entrer dans la cellule avec une cargaison. C’est en exploitant cette capacité présente chez deux de ces variants que nous avons synthétisé avec succès deux nouveaux composés à base de cette toxine avec de la doxorubicine et un dérivé du platine. Les études de toxicité et de caractérisation de ces composés qui ont été réalisé on permit de mettre en évidence l’intérêt et le potentiel de la MCa. La seconde partie de ces travaux de thèse portée sur la CTX et des peptides semblables, également extrait de venin de scorpion. Ils ont la particularité de fixer / interagir uniquement avec les cellules cancéreuses d'origine gliale. Après une rapide caractérisation de ces analogues de la CTX, l’un d’eux la Lqh-8/6 a été utilisé avec succès pour l'administration ciblée de doxorubicine. L’ensemble des travaux menés durant cette thèse constitue une base de départ solide pour une amélioration des systèmes de vectorisation, surtout en cancérologie de molécules actives. De plus ces résultats mettent aussi en avant l’avantage de l’utilisation d’un système de couplage « universel » basé sur la chimie click. / Glioblastoma are cerebral tumors that are extremely aggressive, and that, in spite of a battery of therapeutic interventions (surgery, radiotherapy or chemotherapy), leave no more than 16 months life expectancy to the patients. As part of this thesis, we propose to use some selected toxins as vectors for the delivery of anticancer drugs, and namely for the treatment of glioma. The works presented here concentrate on the use of variants of maurocalcine (MCa) and the analogues of chlorotoxine (CTX). MCa is a toxin from of the scorpion Maurus palmatus that has cell penetrating propriety. It has been proved that MCa can enter the cell with cargoes. While exploiting this present capacity to two of these variants we synthesized successfully two new compounds with this toxin with the doxorubicine and a by-product of the platinum. Toxicity studies and characterization of these compounds that have been made were permitted to highlight the interest and potential of the MCa. The second part of the thesis work focused on the CTX and similar peptides, also extracted from scorpion venom. They have the particularity to fix/ interact only with cancer cell from neuroectodermal origin. After a fast characterization of these analogues of CTX, one of them (Lqh-8/6) was successfully used for the targeted administration of doxorubicin. All work conducted during this thesis constitutes a solid starting point for an improvement of the systems of vectorization of active molecules, especially in cancer research Moreover, these results also emphasize the advantage of the use of a system of "universal" coupling based on the click chemistry.

Des nanocapsules (NCs) biodégradables contenant une substance active et destinées à des applications environnementales ont été élaborées par un procédé d’émulsion-évaporation de solvant couplé à une réaction de chimie « click » interfaciale. Deux types de réactions « click » ont été testés: (i) cycloaddition azide-alcyne catalysée par le Cu(I) et (ii) thiol-ène. Ces NCs sont constituées d’une écorce en polymère hydrophobe (polylactide) entourant un cœur liquide (Miglyol®810) et recouverte d’une couronne hydrophile polysaccharide (dextrane). Des nanosphères (sans cœur liquide) ont aussi été produites. Ces nano-objets ont été caractérisés en termes de distribution de tailles, morphologie, taux et épaisseur de recouvrement en dextrane ainsi qu’efficacité de couplage « click ». La stabilité colloïdale en milieu salin et la stabilité du recouvrement en présence d’un tensioactif compétitif ont été étudiées. Enfin, une substance active a été encapsulée et libérée à partir des nano-objets / Biodegradable nanocapsules allowing encapsulation of active substances for environmental applications were produced by emulsion-evaporation method combined with a “click” reaction occurring at the liquid/liquid interface of emulsion droplets. Two types of “click” reaction were tested: (i) copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) and (ii) thiol-ene reaction. The NCs are composed of a hydrophobic polymer shell (polylactide), a liquid core (Miglyol®810) and a hydrophilic polysaccharide coating (dextran). For comparison, nanospheres (without oily core) were also prepared. These nano-objects were characterized in terms of size distribution, dextran coverage density and thickness, “click” coupling efficiency and morphology. Colloidal stability in NaCl solutions as well as dextran coverage stability against an anionic competitive surfactant were also studied. Finally, an active substance was encapsulated and released from these nano-objects

Parmi les composants de la biomasse, la lignine est considérée comme l'un des plus prometteurs polymères naturels qui convient à la conversion de la biomasse en valable produits chimiques et matériaux. Malgré une grande quantité de lignine est générée dans l'industrie papetière, seule 2% est exploitée dans l'industrie chimique. La présence de soufre et la grande diversité moléculaire sont les principaux obstacles pour l'utilisation de la lignine. La modification chimique a été reconnue comme un outil pour contourner ces limites. Dans cette thèse, différentes stratégies de synthèse ont été appliquées pour introduire de nouveaux groupes chimiques sur une soude lignine que présents une haute fonctionnalisation de groups hydroxyles. Les dérivés correspondants de lignine ont été utilisés soit pour l’élaboration des matériaux par click polymérisations, soit pour augmenter l’hydrophobicité de la lignine à la fine de faciliter son traitement avec des matrices polymériques. / Among biomass components, lignin is considered one of the most promising natural polymers suitable for the conversion of biomass into renewable added-value chemicals and materials. However, large amount of lignin generated from wood pulping industry is burn as low cost energy source, and only 2% is exploited in the chemical industry. The presence of sulphur moieties and the large molecular diversity are the most reasons impeding the use of lignin as building blocks for the production of chemicals and materials. Chemical modifications have been acknowledged to be an important tool to circumvent these limitations. In the current work, taking advantage of the high hydroxyl groups content of a sulphur free soda lignin (SL), different synthetic strategies have been applied to introduce new chemical groups and used either to produce lignin derivatives suitable for “click” polymerization either to increase lignin hydrophobicity, facilitating its processing in polymeric matrices.

Les anticorps monoclonaux anti-tumoraux sont produits en cellules eucaryotes. Pour des raisons de temps et de cout, peu de candidats sont sélectionnés après des tests in vitro pour être produits à large échelle et testés in vivo. Pour tester plus d’anticorps plus rapidement, nous souhaitons produire des fragments variables simple chaine (scFv) chez E. coli. et les coupler à un fragment constant Fc par chimie click pour reconstituer des mimes d’immunoglobulines naturelles. Cette production indépendante des fragments est aussi un outil modulaire permettant de combiner rapidement un grand nombre scFv et de Fc différents.La chimie click est basée sur une réaction spécifique et de haut rendement entre un azide et un cyclooctyne. Les fragments ont donc été fonctionnalisés sur des résidus spécifiques (tags) par des composés chimiques pour introduire ces fonctions à leur extrémité. La première étape a consisté à introduire des tags en C-terminal du scFv anti-HER2 4D5 et en N-terminal du Fc d’IgG1 humaine. Les scFv ont été produits en cytoplasme d’E. coli à hauteur d’au moins 100 mg/L puis oxydés in vitro au sulfate de cuivre. Le fragment Fc a été produit classiquement en cellules humaines. Cinq réactions chimiques ou enzymatiques ont été optimisées et comparées en termes de spécificité et de rendement. La conjugaison d’une amine sur un tag glutamine catalysée par la transglutaminase microbienne a donné les meilleurs résultats. Le scFv a ainsi été dérivé par l’azadibenzocyclooctyne et le Fc par l’azide à hauteur de 60-70%. Lorsqu’ils sont mélangés, ces fragments forment un (scFv)2-Fc et un scFv-Fc avec des rendements globals respectifs de 10-20% et 20-30% après optimisation.Les mélanges scFv + Fc après réaction de chimie click se fixent de la même façon que le (scFv)2-Fc eucaryote au récepteur HER2. Il reste désormais à montrer que leur capacité à inhiber la prolifération d’une lignée exprimant ce récepteur est similaire. L’objectif final est d’obtenir une inhibition de croissance tumorale similaire sur des xénogreffes. / Anti-tumoral monoclonal antibodies are currently produced in eukaryotic cells. For cost and time reasons, a limited number of potential candidates are selected after in vitro tests. They are produced at large scale and then tested in vivo. To test more antibodies and more rapidly, we chose to produce single chain variable fragments (scFv) in bacteria, and to couple them to the eukaryotic constant fragment (Fc) thanks to click chemistry to reconstitute immunoglobulin-like compounds. For a given cost, this enables to produce and test in vivo a larger number of clones. This independent production of fragments is also a flexible tool allowing the combination of different Fc isotypes/allotypes with different scFvs.Click chemistry is based on a specific and high-yield reaction between and azide and a cyclooctyne. Therefore, antibody fragments were functionalised on specific residues (tags) by chemical linker so that each part will contain one of these chemical moieties at their extremity. The first step consisted in introducing tags into the anti-HER2 scFv 4D5 C-terminus and human IgG1 Fc N-termini sequences. The scFvs were produced with yields higher than 100 mg/L in the E. coli cytoplasm and in vitro oxidized with copper sulfate. The Fc fragment was classically produced in human cells. Five chemical or enzymatical reactions were optimised and compared in terms of specificity and yield. The coupling between an amine and a glutamine tag catalysed by microbial transglutaminase gave the best results. The scFv fragment was thus functionalised with an azadibenzocyclooctyne and the Fc fragment with an azide at 60-70%. When mixed together, these fragments formed a (scFv)2-Fc and a scFv-Fc with global yields respectively of 10-20% and 20-30% after optimisation.After the click reaction, the scFv + Fc mix binds to the HER2 receptor on the same way as the eukaryotic (scFv)2-Fc in terms of HER2-binding and proliferation inhibition capacity. Now, it must be demonstrated that their proliferation inhibition of a HER2-positive cell line is similar. The final aim is to get a similar tumour growth inhibition on murine xenografts.

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.

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.

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.