Thèse doctorat : Chimie Informatique et Théorique : Nancy 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Sciences Chimiques. Chémogénomique : Strasbourg : 2009. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

Activée dans les stades précoces du développement tumoral, la sénescence empêche la progression tumorale en induisant un arrêt de prolifération cellulaire. Ainsi, tout comme l’apoptose, ce mécanisme doit être altéré pour qu’une cellule devienne tumorale. Malgré ce rôle crucial de protection contre la progression tumorale, nous connaissons peu les mécanismes moléculaires qui régulent l’échappement à la sénescence. A l’aide d’une banque de shRNA ciblant 8000 gènes, nous avons réalisé un criblage génétique dans le but d’isoler de nouveaux régulateurs, qui lors qu’ils sont inhibés, favorisent un échappement à la sénescence. Ce criblage nous a ainsi permis d’isoler PLA2R1 comme un nouveau régulateur de la sénescence. Nous avons montré que ce gène régulait la sénescence par l’activation du gène suppresseur de tumeurs p53. Un deuxième travail nous a ensuite permis d’identifier PLA2R1 comme un nouveau gène suppresseur de tumeurs. Dans un futur proche PLA2R1 pourra, peut-être, être utilisé comme bio-marqueur. De plus nous avons récemment démontré que cette protéine pourrait avoir un potentiel à visée thérapeutique étant donné son potentiel d’action sur les cellules tumorales. L’ensemble de ces travaux nous ont donc permis d’isoler PLA2R1 comme un nouveau régulateur de la sénescence et gène suppresseur de tumeurs. / Activated in early stages of tumorigenesis, senescence, by blocking proliferation, inhibits tumour growth. Therefore, just like other fails safe mechanisms such as apoptosis, its escape is a property that cancer cell acquire. Although senescence plays a crucial role in tumour suppression and blockade, there is still much to learn about the mechanisms regulating this phenomenon. Using a shRNA library targeting 8000 human genes, we performed a loss of function genetic screen in order to identify genes that when down-regulated, would allow a senescence escape. Using this strategy, we were able to identify PLA2R1 as a novel regulator of cellular senescence by modulating the activation of the p53 tumour suppressor gene. In a second work, we demonstrated that PLA2R1 is a candidate tumour suppressor gene. In the future, PLA2R1 might be used as a biomarker. Finally, we have demonstrated that PLA2R1 could have therapeutic potential as it induces apoptosis in a myriad of cancer cell lines. Altogether, the work performed during my thesis as enabled us to identify PLA2R1 as a novel cellular senescence regulator and a putative new tumour suppressor gene with therapeutic potential.

Le screening de catalyseurs de Fischer-Tropsch destinés à une application en colonne à bulle, est souvent un processus long, réalisé en autoclaves. Le passage à un screening haut débit en réacteur milli-lit fixe permet de fournir des données sur l’activité et la sélectivité d’un plus grand nombre de catalyseurs en un minimum de temps. Les travaux de cette thèse s’attachent à répondre aux multiples questions que posent la comparaison d’essais réalisés en autoclaves versus milli-lit fixe. / Nowadays, catalyst screening for a Fischer-Tropsch application in slurry bubble column reactors is often a slow process, performed in small autoclave reactors. High throughput experimentation in micro packed bed reactors could accelerate it and provide activity and selectivity for a large number of catalysts, in a short time. This research thesis work aimed at addressing the numerous issues related to the comparison of results obtained in these two different reactors.

Le carcinome hépatocellulaire (HCC) est le cancer du foie le plus répandu et représente la seconde cause de décès par cancer dans le monde. Un mauvais pronostic et l'absence de traitement efficace en font un problème majeur de santé publique dans les pays en voie de développement, notamment en Asie du Sud-Est, justifiant pleinement la recherche de molécules ou d'approches thérapeutiques nouvelles contre l'HCC. Ce travail porte sur la recherche de molécules isolées de plantes vietnamiennes actives contre l'HCC. La première approche a consisté en un criblage pharmacologique de 33 substances naturelles qui a conduit à l'identification de 7 ent-kaurane diterpénoïdes isolés de Croton kongensis Gagnep. présentant des propriétés antiprolifératives originales. La seconde approche, par criblage in silico d'une banque de 354 substances naturelles, a permis d'identifier la solasonine comme inhibiteur de l'interaction mortalin - p53 induisant l'apoptose dans la lignée cellulaire humaine HepG2. / Human hepatocellular carcinoma (HCC) is the most common type of liver cancer, the second most common cause of death from cancer worldwide. A very poor prognosis and a lack of effective treatments make liver cancer a major public health problem, notably in less developed regions, particularly in Eastern Asia. This fully justifies the search of new molecules and therapeutic strategies against HCC. The present work focused on finding bioactive compounds from Vietnamese plants against HCC. The first approach used classical screening of 33 natural compounds which resulted in the identification of 7 ent-kaurane diterpenoids isolated from Croton kongensis Gagnep. as potential agents. The second approach aimed at identifying molecules that could abrogate the interaction between Mortalin and p53 by in silico screening of a database of 354 natural compounds, which allowed the identification of Solasonine as a potent inhibitor of p53 - mortalin interactions.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le travail présenté dans ce manuscrit porte sur la recherche de nouveaux membres de la famille des dioxygénases α-cétoglutarate et fer dépendantes (α-KAO) et leur application en synthèse organique. Dans un premier, ce travail a consisté à chercher de nouvelles enzymes selon une approche génomique basée sur l’homologie de séquence et le partage d’un motif InterPro. Deux criblages haut débit avec 79 et 127 enzymes candidates ont ensuite été effectués sur des panels constitués respectivement de 23 et 36 substrats, structurellement plus ou moins proches des substrats métaboliques. Huit nouvelles α-KAO ont ainsi pu être découvertes. Parmi ces huit nouvelles α-KAO, quatre ont été étudiées plus en détail. Après optimisation des conditions de réaction pour chaque enzyme, des montées en échelle ont été réalisées pour caractériser les produits formés. A partir de ces quatre enzymes, la (3S)-3-hydroxy-L-lysine, un dérivé cyclisé de la (4R)-4-hydroxy-L-lysine, (3S)-3-hydroxy-L-ornithine et un dérivé de la (3S)-3-hydroxy-L-arginine ont pu être produits. Nous avons proposé une synthèse biocatalytique de mono et dihydroxydiamines en couplant une ou deux α-KAO avec une décarboxylase. Les (2S)-1,5-diamino-2-pentanol, 1,5-diamino-3-pentanol, (2S)-1,4-diamino-2-butanol et (2S,3S)-1,5-diamino-2,3-pentanediol ont ainsi été obtenus avec de bonnes conversions. / The work described in this manuscript deals with the search of new members of the α-ketoglutarate and Iron-dependent dioxygenases family (α-KAO) and their applications in organic synthesis. The first part of this work presents the search of new enzymes through a genomic approach based on sequence homology and InterPro motif sharing. Two high-throughput screenings with 79 and 127 candidate enzymes have been performed on 23 and 36 substrates more or less structurally close to known metabolic substrates. 8 new α-KAOs have been discovered. Among these new enzymes, four were studied in more details. After optimization of the enzymatic reaction conditions for each enzyme, scale-up allowed to obtain compounds for isolation and characterization. With these four enzymes, (3S)-3-hydroxy-L-lysine, (4R)-4-hydroxy-L-lysine as its cyclic derivative, (3S)-3-hydroxy-L-ornithine and a derivative of (3S)-3-hydroxy-L-arginine were produced. Two of the new α-KAO were combined in a cascade process to afford the (3R,4R)-3,4-dihydroxy-L-lysine as its cyclic derivative. We proposed a biocatalytic synthesis of mono and hydroxydiamines by coupling one or two α-KAO with a decarboxylase enzyme. (2S)-1,5-diamino-2-pentanol, 1,5-diamino-3-pentanol, (2S)-1,4-diamino-2-butanol and (2S,3S)-1,5-diamino-2,3-pentanediol were obtained with good overall conversions.

Dans ce mémoire, nous abordons le problème de la correction d'erreurs systématiques et de la recherche des composés prometteurs (i.e. «hits») dans les procédures de criblage à haut débit (HTS). Nous introduisons une nouvelle approche pour la correction des erreurs systématiques dans les procédures HTS et la comparons à quelques méthodes couramment utilisées. La nouvelle méthode, appelée «well correction» ou correction par puits, procède par une analyse des erreurs systématiques localisées au niveau des puits, à travers toute la procédure de criblage. Cette méthode permet une amélioration des résultats obtenus lors de la sélection des «hits», par des méthodes utilisant un seuil prédéfini. La correction par puits à montré des résultats supérieurs aux méthodes suggérées dans la littérature telles que: correction par soustraction de l'arrière-plan («background correction» : Kevorkov et Makarenkov, 2005a, 2005b); «median-polish» et «B score» (Brideau et al., 2003; Malo et al., 2006). Nous avons également comparé trois méthodes de recherche des «hits» utilisant des approches de groupement (i.e. «clustering»): k-mean; somme des distances inter-cluster moyennes (SASD) et distance moyenne entre clusters (AICD). Ces méthodes proposent des algorithmes différents pour mesurer la distance entre les données provenant du criblage. Les méthodes de groupement utilisant k-means et SASD ont montré des résultats intéressants, mais aucune des méthodes étudiées n'a montré des performances pouvant justifier son utilisation dans tous les cas de figure. Un logiciel, «HTS Corrector», a été développé dans le cadre de ce travail. Il intègre toutes les méthodes étudiées dans ce mémoire. D'autres fonctionnalités auxiliaires, pouvant aider le praticien dans l'analyse des résultats provenant d'une procédure HTS, ont aussi été intégrées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Criblage à haut débit, High-throughput Screening, Erreurs systématiques, Correction de données, Méthodes de groupement, Recherche de hits, Normalisation de données.

Le choix des molécules à tester joue un rôle essentiel dans le succès d'un criblage destiné à identifier de nouveaux composés bioactifs. Les deux étapes importantes dans la préparation des molécules pour le criblage sont le choix de l'espace chimique à considérer et la sélection des molécules pertinentes dans cet espace.<br />Idéalement la préparation des composés destinés au criblage devrait se faire grâce à un logiciel dédié à cette problématique. Il n'existe cependant aucun logiciel qui soit complètement adapté. Nous avons donc entrepris le développement d'un logiciel de ce type : ScreeningAssistant.<br />Ce logiciel s'appuie sur un système de gestion de bases de données et permet de créer et de maintenir à jour des chimiothèques de plusieurs millions de molécules uniques provenant de fournisseurs différents. Il permet également de filtrer les structures, en éliminant les molécules potentiellement problématiques ou avec des probabilités d'activités faibles, et de sélectionner un ensemble de composés divers. <br />Ce logiciel a été utilisé pour l'analyse d'une base de 5 millions de références provenant de 38 fournisseurs de produits chimiques. La proportion de composés uniques, originaux, « drug-like », « lead-like », et divers ont été comparés. La diversité a été étudiée en utilisant des notions différentes, et un score de diversité globale, prenant en compte la diversité suivant les différents critères, a été proposé.<br />Différentes applications de sélection de composés pour le criblage sont présentées. Ces applications utilisent le programme ScreeningAssistant et d'autres algorithmes développés pour résoudre certains problèmes particuliers.

La pharmacognosie, science multidisciplinaire étudiant les produits naturels, n'a eu de cesse de s'adapter et d'évoluer parallèlement aux autres disciplines, en particulier les techniques d'analyse chimique et les technologies de l'information. De nouvelles approches complémentaires, comme la pharmacognosie inverse allant des molécules vers les organismes sources, un cheminement en sens inverse de la pharmacognosie, ont été développées. Les données nécessaires à ces études n'ont jamais été aussi nombreuses et hétérogènes. Molécules, activités, cibles, organismes sources et leurs usages traditionnels, sont autant d'informations essentielles à la pharmacognosie. Le but de cette thèse a été de développer une plateforme informatique, regroupant toutes ces informations diverses au sein d'une vaste base de données, accompagnée d'une interface web dédiée et d'outils de chémoinformatique et de fouille de données. Parallèlement, un enrichissement constant de cette base a été réalisé. Cette plateforme permet de rechercher et de consulter les informations, mais également de les croiser afin d'en faire émerger de nouvelles connaissances. Réellement optimisée pour la pharmacognosie, elle simplifie et améliore l'étude des produits naturels en permettant une approche sur de multiples niveaux (ethnopharmacologie, botanique, chimie), offrant de nouvelles possibilités d'interaction entre les données de ces différents domaines comme l'organism hopping (sauts entre organismes), une approche originale de comparaison des organismes selon leurs profils chimiques. / Pharmacognosy, a multidisciplinary science which studies natural products, has greatly evolved in parallel with other disciplines particularly analytical chemistry and information technologies. New complementary approaches like reverse pharmacognosy, from molecules to source organisms (in contrary of pharmacognosy), have been developed. Data necessary for these studies are overwhelming and heterogeneous. Molecules, activities, targets, organisms, traditional uses, are some of essential information for pharmacognosy. The main goal of this thesis was to develop an information platform, including a large database, to collect the diverse data, along with a specific web interface and also mining and cheminformatics tools. A constant enrichment of this database has also been realized. This platform allows to query and browse data, but also to cross them in order to discover new knowledge. Truely optimised for pharmacognosy, it makes easier and enhances the study of natural products, due to a multi-level approach (ethnopharmacology, botany, chemistry). It offers new possibilities of interaction between data from different domains, such as organism hopping, a new concept of organism comparisons according to their chemical profiles.