L’objectif de ce travail consistait à la fonctionnalisation de dérivés pyridiniques possédant plusieurs hétéroatomes présents sur le groupement substituent. Notre choix c’est porté sur les (pyridyl)pipérazines comme substrats et la superbase n-BuLi-LiDMAE comme agent métallant. Nous avons réalisé la métallation des (pyridyl)pipérazines N-protégées avec d’excellents rendements quelque soit le groupement protecteur que nous avons utilisé. Une seconde fonctionnalisation a également pu être réalisé dans les mêmes conditions sur les isomères 3 et 4. Une étude de ces molécules a également été réalisée sur support solide. Plusieurs constats ont pu être observé lors des métallations : un excès de superbase de 8 équivalents, des températures de métallation variant de 25 à –78°C selon l'isomère considéré. Les dérivés fonctionnalisés ont été régénérés en amines ou fonctionnalisés sur la partie pipérazinique. L'apport d’un hétéroatome, sous la forme de bis-(pyridyl)pipérazines ne change pas la quantité de superbase et permet, selon les isomères, soit la fonctionnalisation, soit la bis-fonctionnalisation. Nous avons également fait varier la nature des hétéroatomes complexants présents sur le substituant pyridinique. Ce changement, lorsque le substituant en placé en position 4, se traduit par une diminution de la quantité de superbase. Ces mêmes substituants situés en position 2, nécessitent un excès de réactif métallant. Les isomères 3 ne subissent pas de métallation, et ne forment que des produits de dégradation. / The aim of this work is the fonctionnalization of pyridine derivatives bearing several heteroatoms on the substituent. Pyridylpiperazines were choosen as substrates and lithiated using the n-BuLi-LiDMAE superbase. We carried out the metallation of N-protected pyridylpiperazines very efficiently regardless of the protective group. An iterative functionalisation was also carried out under the same conditions on isomers 3 and 4. The lithiation awas also studied on solid phase. Several observations could be made from the metalations: an excess of superbase was necessary, and the metalation temperatures varied from 25 to –78°C with respect to the isomer. The functional derivatives were easily deprotected into amines or carbamates. The additional contribution of a heteroatom in bis-(pyridyl)piperazines did not modify the quantity of superbase. The mono bis-fonctionnalisation could be controlled by temperature. We also varied the nature of complexing heteroatoms on the pyridine substituent. When the substituent was placed in position 4, a notable decrease of the superbase amount was necessary for metallation achievement. These same substituents located in position 2, required the ususal excess of lithiating reagent.

Afin d'internaliser le fer, un micronutriment essentiel pour sa survie, Mycobacterium tuberculosis, la mycobactérie responsable de la tuberculose, biosynthétise des composés ayant une très grande affinité pour Fe3+ appelés les mycobactines. Ces sidérophores sont biosynthétisés par voie non­ ribosomale, la synthèse débutant par l'activation d'une molécule d'acide salicylique par l'enzyme d'adénylation mbtA sous la forme d'un dérivé ester d'adénosylmonophosphate (salicyl-AMP). Notre laboratoire a déjà préparé des analogues stables de salicyl-AMP, inhibiteurs potentiels de la biosynthèse des mycobactines. Durant la thèse, nous nous sommes attachés à la préparation de phosphonamidates et de sulfonamides porteurs d'un motif dioxyde de quinoxaline en tant qu'analogues de salicyl-AMP, qui devraient présenter une excellente affinité avec le site actif de l'enzyme mbtA. Nous avons développé une extension à la réaction de Beirut, permettant la préparation, pour la première fois, de phosphonates de dioxyde de quinoxaline, précurseurs de nos analogues phosphonamidates. Lorsque le dioxyde de quinoxaline était substitué par un groupement aryle en position 3, un réarrangement du phosphonate en phosphate de monoxyde de quinoxaline a été observé. Des études RMN ont permis de mettre en évidence le caractère intramoléculaire de ce réarrangement, inédit en série N-oxyde d'aryle. La suite de la synthèse pour accéder à nos analogues phosphonamidate s'est en revanche avérée difficile. D'autre part, afin d'accéder à nos analogues sulfonamides, nous avons développé une voie de synthèse utilisant des conditions douces, et qui nous a permis de préparer les premiers exemples de sulfonamide en série dioxyde de quinoxaline. Ces derniers devraient être testés afm d'évaluer l'influence du motif dioxyde de quinoxaline sur l'activité antituberculeuse, et ainsi confirmer le potentiel de nos analogues-cibles, dont la synthèse est à terminer. Enfin, en parallèle de la synthèse des analogues sulfonamides, nous avons développé avec succès une nouvelle préparation de dioxydes de quinoxaline 2,3-disubstituée via un couplage de type Liebeskind-Srogl, qui représente le premier exemple de couplage organométallique en série dioxyde de quinoxaline. / In order to intemalize iron, a vital micronutriment, Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, biosynthesizes compounds with extremely Fe (III) affinity, called mycobactins. The biosynthesis of these compounds is a non ribosomal process initiated by the adenylation enzyme mbtA, which activates a molecule of salicylic acid to the corresponding adenosylmonophosphate ester (salicyl-AMP). Our laboratory has already prepared various hydrolytically-stable analogues of salicyl-AMP as potential inhibitors of mycobactin biosynthesis. Lately, we have been working on the preparation of phosphonamidate and sulfonamide analogues with a quinoxaline 1,4-dioxide moiety, which should display a very good affinity with the active site of the enzyme mbtA. We successfully developed an extension to the Beirut reaction to access the first phosphonates of quinoxaline 1,4-dioxides, precursors of our phosphonamidates analogues. When the phopshonylated quinoxaline 1,4-dioxide was substituted with an aryl group on position 3, a rearrangement of the phosphonate into a phosphate of quinoxaline 1-monoxide was observed. NMR studies of this rearrangement, new in the N-aryl oxide series, suggested that it was intramolecular. The end of the synthesis to get our phosphonamidate analogues, however, proved difficult. Also, in order to prepare our sulfonamide analogues, we developed a synthesis that uses mild conditions and allowed us to access the first examples of sulfonamide in the quinoxaline 1,4-dioxide series, which should be tested to evaluate the influence of the quinoxaline 1,4-dioxide moiety on the antitubercular activity and confirm the potency of our targeted sulfonamide analogues, which have yet to be synthesized. Finally, while working on the synthesis of our sulfonamide analogues, we successfully developed a new preparation of 2,3-disubstituted quinoxaline 1,4-dioxide via a Liebeskind-Srogl-like cross-coupling reaction, which represents the first example of organometallic cross-coupling reaction in the quinoxaline 1,4-dioxide series.

La combrétastatine A-4 (CA-4) est une molécule naturelle qui perturbe sélectivement la vascularisation tumorale en se fixant sur la tubuline. Ce composé sous sa forme phosphate est actuellement en développement clinique de phase III et est indiqué dans le traitement du cancer de la thyroïde et de sarcomes aux Etats-Unis. Au sein de notre laboratoire, nous avons identifié et synthétisé un analogue structural simple de la CA-4 : l’isocombrétastine A-4 (isoCA-4) qui conserve l’activité biologique de la CA-4 et est dénuée de problème d’isomérisation lui conférant ainsi une stabilité accrue par rapport à la CA-4.L’objectif de cette thèse a été d’étudier le métabolisme de l’isoCA-4. L’identification et la synthèse des métabolites ont été réalisées avec succès en collaboration avec une équipe de chercheurs Italiens. La suite de ce travail a été tout d’abord dédiée à la synthèse d’analogues de l’isoCA-4 portant le motif N-méthylamine ou N-propylamine à la jonction des cycles A et B. Parmi les composés synthétisés, les diarylamines 3-15 et 3-20 présentent des activités biologiques in vitro similaires à celles de l’isoCA-4. Il nous paru aussi intéressant dans une troisième partie de remplacer le cycle A de l’isoCA-4 par un noyau hétérocyclique retrouvé dans de nombreuses molécules biologiquement actives. Les résultats préliminaires de cytotoxicité et d’inhibition de la polymérisation de la tubuline sont extrêmement prometteurs. / Combretastatin A-4 (CA-4) is a natural molecule that selectively disrupts tumor vasculature by binding to tubulin. Its phosphate prodrug is currently in clinical phase III and is indicated in the treatment of thyroid cancer and sarcomas in USA.In our laboratory, we have identified and synthesized a structural analogue of CA-4 named isocombretastatin A-4 (isoCA-4) that retains the biological activity of CA-4 and is devoid of isomerization problems that increased its stability.The aim of this thesis was first to study the isoCA-4 metabolism. Identification and synthesis of metabolites were successfully achieved in collaboration with an Italian team. Then, in a second part, we synthesized a novel series of analogues isoCA-4 having a N-methylamine or N-propylamine link between the A- and B-rings. Among these compounds, diarylamines 3-15 and 3-20 display in vitro biological activities comparable to those of isoCA-4. Iin a third party, we have replaced the A-ring of isoCA by an heterocyclic ring which was found in many bioactive molecules. Preliminary results including cytotoxicity and inhibition of tubulin polymerization are extremely promising.

Les résistances aux traitements actuels contre le cancer imposent de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques. Une de ces cibles est le réseau vasculaire assurant un apport suffisant en nutriments et en oxygène à la tumeur, et permettant l’apparition de métastases. Détruire la vascularisation de la tumeur par l’utilisation d’agents antivasculaires (VDA)revient à l’asphyxier et à l’affamer, inhibant ainsi la prolifération des cellules tumorales et empêchant le processus métastatique. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier des analogues contraints de l’isocombrétastatine A-4 (isoCA-4), une molécule phare du laboratoire, ayant un excellent pouvoir d’inhibition de la polymérisation de la tubuline et présentant une activité antivasculaire. Ces structures dont la double liaison est incluse dans différents types de cycles C,ont été étudiées également afin d’évaluer l’influence de l’angle dièdre formé par les noyaux A et B sur les activités biologiques des divers types de structures. Préalablement sélectionnés par modélisation moléculaire, ces analogues contraints sont de type 1-arylnaphtalène, 5-arylbenzoxépine ou 4-arylchromène et ont été préparés par des voies d’ accès originales développées dans le cadre de cette thèse. Parmi les composés synthétisés, l’analogue de type benzoxépine 3-53est aussi cytotoxique que l’isoCA-4 et possède un pouvoir d’inhibition de la polymérisation de la tubuline équivalent. Une évaluation plus poussée de son profil biologique, ainsi que celle des meilleurs représentants de chaque série chimique est actuellement en cours. / Most tumor cells rely on an efficient vascular supply for their survival, making the tumor vasculature an attractive target for anti-cancer therapy. This thesis aimed at the design and synthesis of constrained analogues of isocombretastatin A-4(isoCA-4), an antivascular agent developed in the laboratory, which exerts excellent cytotoxicities against a large panel ofcancer cell lines, and strongly inhibits tubulin polymerization. Conformationally restricted analogues of isoCA-4,featuring 1-arylnaphthalene, 5-arylbenzoxepine or 4-arylchromene skeletons were designed by computational studies andprepared by novel synthetic strategies. Of all synthesized compounds, benzoxepine analogue 3-53 strongly inhibits tubulinpolymerization and shows excellent cytotoxicities against several human cancer cell lines.