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.

Des produits efficaces pour stimuler le système immunitaire auraient de très nombreuses applications dans le domaine de la santé publique : lutte contre la résistance aux antibiotiques, épidémies, protection des personnels de secours et des populations en cas de crise sanitaire ou d’attentat biologique. Aujourd’hui, les rares produits immunostimulants efficaces sont coûteux, dangereux, et donc réservés au traitement de pathologies graves ciblées comme les cancers, aplasies ou infections virales chroniques. La petite protéine G Rac1 fut identifiée comme une potentielle cible thérapeutique. Activée par de nombreux pathogènes, elle contrôle l’inflammation et la mise en place des défenses de l’hôte. CNF1 est une toxine bactérienne activant fortement Rac1, ce qui conduit à sa dégradation protéasomale. Le maintien d’un pool de Rac1 activé permettrait d’augmenter les défenses immunitaires. En utilisant CNF1 comme un outil permettant de diminuer celui-ci, un test cellulaire fut mis au point pour cribler 17 680 composés. A l’aide de différents paramètres de tri, un ensemble de molécules fut identifié comme capable de prévenir la dégradation de Rac1 médiée par CNF1.De manière inattendue, la plupart des composés semblent posséder un effet anti-inflammatoire, en baissant la sécrétion de cytokines de cellules stimulées. Le potentiel thérapeutique et en recherche de tels composés doit être évalué. En parallèle, deux autres composés montrent une protection anti-toxines large spectre (CNF1, toxine diphtérique, toxine de Shiga, toxine B de C. difficile). De même, leur mécanisme d’action, encore inconnu, pourrait permettre le traitement d’infections variées. / Immune system boosters could have many applications in public health: fighting antibiotics resistance, epidemics, protection of health care staff and populations during health crisis or biological warfare. Currently, the rare efficient immune stimulants are costly and dangerous; hence, they are earmarked to severe and targeted pathologies such as cancers, aplasia, or chronic viral infections. The small G protein Rac1 was identified as a potential therapeutic target. Once activated by various pathogens, it controls inflammation and host defenses establishment. CNF1 is a bacterial toxin that strongly activating Rac1, leading to its proteasomal degradation. Maintaining an activated Rac1 pool could enhance immune defenses. By using CNF1 as a tool to reduce it, a cellular bioassay was developed and optimized to screen 17 680 compounds. Through various filters, a group of molecules was identified to prevent CNF1-mediated Rac1 depletion. Unexpectedly, most of them seems to possess anti-inflammatory properties, down-regulating cytokines production from stimulated cells. The therapeutic potential of such compounds must be now evaluated. In parallel, two other molecules show a broad-spectrum anti-toxins protection (CNF1, diphtheria toxin, Shiga toxin, toxin B from C. difficile). Their unknown mode of action may allow the treatment of various infections.

Appartenant à la sous-famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) apparentés àla rhodopsine et identifiés comme des cibles à fort potentiel thérapeutique, les récepteurs MT, et MT2à la mélatonine, 5-HT2C à la sérotonine et CB2 aux cannabinoïdes ont été étudiés par des approches insilico afin de mettre en évidence les déterminants structuraux critiques pour l'affinité, la sélectivité etl'activité pharmacologique de leurs ligands. Bénéficiant de données cristallographiques récentes,plusieurs états conformationnels de ces quatre récepteurs ont été modélisés en fonction du profilpharmacologique recherché. L'étude comparative de ces différents états conformationnels par dessimulations de dynamique moléculaire a permis de caractériser le rôle prépondérant joué par la boucleextracellulaire E2 et l'hélice 6 dans les mécanismes d'activation de ces RCPGs. Sur la base deméthodes chémoinformatiques, le criblage virtuel de ligands ciblant ces modèles tridimensionnels apermis de caractériser un modèle du récepteur 5-HT2C très spécifique de ligands agonistes inverses etd'identifier des touches pharmacologiques sur les récepteurs MTi et CB2. / Identified as highly relevant therapeutical targets, the MT, and MT2 melatonin receptors, the5-HT2C serotonin and the CB2 cannabinoid receptors, which belong to the rhodopsin-like G proteincoupledreceptors (GPCRs) subfamily, have been studied by in silico approaches in order to identifycritical structural features for the binding, the selectivity and the pharmacological activity of theirligands. Gaining by sottie recent crystallographic data, various conformational states of these fourreceptors have been modeled according to the expected pharmacological profile. The comparativestudy of these various conformational states by molecular dynamics simulations has led to emphasizethe crucial rôle of the E2 extracellular loop and hélix 6 in the activation mechanisms of these GPCRs.On the basis of chemoinformatic methods, the virtual ligand screening targeting these threedimensionalmodels has promoted the characterization of a 5-HT2C receptor model able to bindspecifically inverse agonist ligands and the identification of pharmacological hits targeting the MTiand CB2 receptors.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs), constituent la plus grande famille de protéines membranaires dans le génome humain. Les RCPGs sont des protéines de signalisation, qui exercent leur action à la surface des cellules, en réponse à une grande variété de stimuli extérieurs. Ils jouent un rôle primordial dans de nombreuses fonctions physiologiques et sont donc impliqués dans une multitude de pathologies comme les maladies cardiovasculaires, métaboliques, neurodégénératives, psychiatriques et oncologiques. L'attribution du prix Nobel de chimie 2012 aux professeurs Robert Lefkowitz et Brian Kobilka pour leurs travaux et avancées spectaculaires dans le champ de recherches des RCPGs, souligne encore leur importance. Les RCPGs constituent également la plus importante cible thérapeutique, avec 30% des médicaments actuellement disponibles sur le marché qui exercent leur action via un RCPG. Cependant, la découverte de nouveaux ligands reste un chalenge. Le but est de développer des approches basées sur la RMN à l’état liquide, qui auront un impact positif sur la recherche de ligand de RCPGs, grâce à l’étude et la caractérisation de récepteur pleine taille, solubilisés en micelles de détergents ou enchâssés en bicouches lipidiques natives / G protein-coupled receptors (GPCRs) are the largest class of membrane proteins in the human genome. GPCRs act as cell surface signalling proteins and respond to a variety of external signals. They play a pivotal role in many physiological functions and are therefore associated with a multitude of diseases, including cardiovascular, metabolic, neurodegenerative, psychiatric, and oncologic diseases. The 2012 noble Prize in Chemistry was awarded jointly to Robert J. Lefkowitz and Brian K. Kobilka for studies of GPCRs, highlighting the importance of this protein superfamily. GPCRs constitute also the most important family of drug targets in the human body, with 30% of current drugs acting on GPCRs. However, drug discovery targeting GPCRs remains difficult, owing to the restricted structural information on GPCRs related to the instability of these proteins when isolated from their cell membrane environments. There is also a lack of knowledge for the structural and functional consequences of the interactions of small-molecule compounds with GPCR. The aim is to develop methods to study and characterize a full GPCR solubilized in detergents or in native lipid bilayers, both in its free form and in small molecule bound forms, using liquid-state NMR experiments. The aim is to develop NMR-based approaches that will strongly impact the structure-based drug discovery process for the GPCR family

Notre laboratoire a récemment mis en évidence la réaction de cycloaddition entre les sydnones et les alcynes terminaux ou cycliques. Ces réactions sont bioorthogonales et possèdent la particularité de former deux produits : l’un provenant de la ligation (click) des deux partenaires réactionnels par cycloaddition (3+2), l’autre provenant d’un relargage (release) par réaction de rétro Diels-Alder. Le potentiel de ce type de réaction est très grand de par le nombre d’applications possibles que ce soit dans le domaine de la bioconjugaison, du marquage fluorescent ou de la libération de principes actifs.Les sydnones sont des composés hétérocycliques dipolaires qui appartiennent à la famille des mésoioniques. Cette thèse vise à découvrir de nouvelles réactions de ligation et de coupure mettant en jeu ces mésoioniques et des dipolarophiles. Vingt-cinq mésoioniques et trois familles de dipolarophiles ont été synthétisés et criblées.Lors du premier criblage, la réactivité des composés mésoioniques avec un alcyne terminal, sous une catalyse au cuivre, a été explorée. Neuf conditions de catalyse ont été testées. Ce criblage a mis en évidence la cycloaddition entre les aza-iminosydnones et les alcynes terminaux dont le produit formé dépend du système catalytique et de la nature de l’alcyne.La deuxième famille de dipolarophiles testée est celle des cycloalcynes. Nous avons découvert que, les dithiolium-olates réagissaient avec les cycloalcynes peu encombrés et que les sydnone-imines réagissent avec tous les cyloalcynes de manière bioorthogonale en libérant une molécule complexe.Enfin, les cycloalcènes ont été testés comme dipolarophiles. Dans cette partie, les résultats préliminaires du criblage nous ont amené à modifier la structure de la sydnone pour permettre la libération d’une molécule complexe. / Our laboratory has recently discovered the cycloaddition between sydnones and cyclic or terminal alkynes. These reactions are bioorthogonal and generate two products: one coming from the (3+2) cycloaddition (click) between both partners and the second from a cleavage step (release) through a retro Diels-Alder reaction. This type of new reactions would be of prime importance in the development of new reagents useful for bioconjugation and drug delivery applications.Sydnones are dipolar heterocycles belonging to the large family of compounds known as mesoionics. This work aims at discovering new chemoselective and bioorthogonal processes between mesoionic compounds and various dipolarophiles, that undergo in a same reaction both ligation and cleavage. Twenty-five mesoionics and three types of dipolarophiles were synthetized and screened.For the first screening, the reactivity between mesoionics and terminal alkyne, under a copper catalysis, was studied. Nine conditions of catalysis were tested. This screening revealed the cycloaddition between aza-iminosydnones and terminal alkynes. The structure of the formed products depends on the catalytic system and the nature of the alkyne used.The second type of dipolarophiles screened was cyclic alkynes. Dithiolium-olates were found to react with non-hindered cyclic alkynes. On the other side, imino-sydnones react with all cycloalkynes to afford a click product together with a released molecule.Finally, cycloalkenes were screened. Thanks to preliminary results from a screening, we engineered new sydnones to allow the release of a complex molecule after the cycloaddition step

Les protéines CDC25 (Cell Cycle Division 25) sont des régulateurs clés de la progression du cycle cellulaire et leur surexpression a été reportée dans de nombreux types de cancers. Leur inhibition apparait donc intéressante dans le cadre de traitements anticancéreux. L'objet de ces recherches a été de développer un test de criblage permettant de détecter les inhibiteurs réversibles et irréversibles des CDC25s, puis d'appliquer ce test à des extraits végétaux. La première partie implique la spectrométrie de masse par désorption/ionisation laser assistée par matrice couplée à un détecteur à temps de vol (MALDI-TOFMS) afin de détecter les molécules se liant aux CDC25s avec une liaison faible (inhibiteurs réversibles). La deuxième partie de ce test beaucoup plus innovante consiste à mettre en évidence les ligands se liant avec une liaison plus forte (inhibiteurs irréversibles) aux CDC25s. Pour cela, une étape de digestion trypsique des protéines est réalisée, puis l'étude de l'empreinte peptidique massique est procédée sur le digest afin de déceler les inhibiteurs irréversibles. En parallèle, nous nous sommes intéressés à l'application de ce test à des extraits végétaux dans le but d'identifier de nouveaux inhibiteurs des CDC25s. L'activité inhibitrice de CDC25s de ces extraits est également évaluée in vitro grâce à des tests biologiques visant à compléter les premiers résultats obtenus lors du criblage par spectrométrie de masse. De ces travaux il résulte qu'une molécule encore non connue pour son activité sur CDC25s a montré un potentiel effet inhibiteur de ces protéines et cytotoxique sur lignées cellulaires humaines / The CDC25s phosphatases are key regulators of the physiological cell cycle progression. Their overexpression has been reported in a significant number of cancers and their inhibition appears to be an interesting strategy for treatments. We propose here a rapid screening test allowing the detection of reversible and irreversible CDC25 inhibitors. The test is based on the incubation of the candidate molecules with the human CDC25 proteins followed by an ultrafiltration step. The retentate is then directly analyzed by MALDI-TOFMS to detect reversible inhibitors or submitted to PMF analysis to reveal irreversible inhibitors. In parallel we applied this test to vegetable extracts in order to identify novel CDC25 inhibitors. The CDC25s inhibitory activity of these extracts is also evaluated in vitro thanks to biological tests. It results from this work that one molecule never known for its activity on the CDC25s shows a potential inhibitory effect and is cytotoxic on human cellular lineage

Les lectines de type C (CLRs) sont des récepteurs impliqués dans la reconnaissance d’oligosaccharides et principalement exprimés à la surface des cellules présentatrices d’antigène (APCs) et notamment des cellules dendritiques (DCs), véritable sentinelle de notre système immunitaire. Elles sont impliquées dans la reconnaissance de motifs spécifiques exprimés à la surface d’agents pathogènes et sont capables de stimuler le système immunitaire afin de déclencher une réponse adaptée. Ce rôle crucial joué par les CLRs dans l’équilibre de la réponse immunitaire confère aux interactions CLR/glycane des perspectives d’applications pharmaceutiques. L’objectif à long-terme du projet de recherche dans lequel cette thèse s’intègre consiste à utiliser ces CLRs pour modeler les réponses du système immunitaire. A cette fin, des néoglycoconjugués spécifiques de chaque CLR doivent être développés. Au cours de cette thèse, 9 CLRs ont été produits BDCA2, DC-SIGN, DC-SIGNR, dectin-1, dectin-2, langerin, LSECtin, MCL and Mincle. Différentes stratégies de production ont été testées en parallèle, incluant des techniques d’adressage au périplasme en vue d’obtenir des protéines solubles et fonctionnelles et de l’expression cytoplasmique, sous forme de corps d’inclusion suivie d’étapes de renaturation qui s’est révélé la plus efficace au final. Une stratégie permettant de construire des tétramères artificiels de CLRs, appelés TETRALEC, a été mise au point. Cet outil permettant le criblage et la caractérisation des lectines a été obtenu avec DC-SIGNR par un marquage spécifique de la lectine. Le complexe TETRALEC a été caractérisé au niveau structural et des tests fonctionnels ont été menés sur des puces à glycanes et des cellules pathogènes. La série de CLRs que nous avons produites a été utilisée pour cribler des puces à glycanes et à glycomimétiques. Ces études nous ont permis de mettre en évidence des interactions dépendantes de l’environnement du glycane et d’identifier de nouveaux glycanes ou glycomimétiques spécifiques de certains CLRs. En effet, de manière étonnante, plusieurs des CLRs testés sont capables, pour un glycane donné, de discriminer des isomères de position ouvrant ainsi de nouveaux questionnements sur la signification biologique de cette sélectivité. De plus des glycomimétiques reconnaissant préférentiellement dectin-2 par rapport à DC-SIGN, DCSIGNR et langerin ont été identifiés. Le choix des glycomimétiques et l’évaluation des étapes de leur optimisation ont été permis par diverses études biophysiques qui ont quantifié la force et la spécificité des interactions. Ceci a permis le développement d’un ligand optimisé sélectif de DC-SIGN. La co-cristallisation de la protéine avec ce ligand a révélé un intéressant mode de liaison qui amène également de nouvelles questions. Simultanément à l’optimisation de ligands monovalents, un premier pas a été réalisé vers la conception d’une molécule pour permettre une vaccination contre le cancer médiée par les CLRs. Les résultats de SPR ont identifié des candidats potentiellement intéressants et des tests biologiques préliminaires ont été réalisés. / C-type Lectin Receptors (CLRs) are carbohydrate-binding proteins mainly expressed on Antigen Presenting Cells (APCs), including dendritic Cells (DCs), the sentinel of the innate immune system. They recognize pathogens or damaged cells by interacting with glycan features and the encounter between the CLR and its ligand constitutes a necessary step for the activation of the adaptive immune system. This crucial role played by CLRs in the balance of immune responses offers to CLR-glycan interactions pharmaceutical applications. The long-term objective of the research project in which this PhD is included is to use these CLRs as modulators in order to tailor the immune system responses. To do so, neoglyco-conjugates selective to each individual CLR have to be developed.Nine different CLRs were produced in this work: BDCA2, DC-SIGN, DC-SIGNR, dectin-1, dectin-2, langerin, LSECtin, MCL and Mincle.Several approaches have been explored in parallel for CLR production, ranking from bacterial periplasmic targeting, aiming to express soluble and functional protein, to inclusion bodies production into the bacterial cytoplasm, with subsequent protein refolding. Our collection of CLRs were used to screen glycan and glycomimetic arrays, highlighting context-dependent binding and identifying natural ligands or glycomimetics selective to each CLRs. Thus, several CLRs were surprisingly able to differentiate between positional isomers of a given N-Glycan, which opens new questions regarding the biological significance. Moreover, glycomimetics with a selectivity towards dectin-2 over DC-SIGN, DC-SIGNR and langerin CLRs have been identified.To guide the choice of the glycomimetics and estimate their optimisation, diverse biophysical studies were performed to evaluate the strength and specificity of the interaction. This enabled the development of an ultimate ligand selective towards DC-SIGN. A co-crystallised structure of the protein with this ligand revealed an interesting binding mode that also opens new questions.Simultaneously to monovalent ligand optimization, a first step towards the design of a highly defined molecule for cancer vaccination by CLR targeting was made. SPR results revealed potential candidates to exploit and preliminary biological assays were performed. Finally, a strategy for tetrameric lectin engineering as been explored, termed TETRALEC. This tool for screening and lectin characterization, has been obtained with one the lectin of the study, DC-SIGNR, by a site-specific labelling of the lectin. The TETRALEC complex was structurally characterised and functional assays were performed on glycan array and pathogen cells.

La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus courante et la première associée à des troubles moteurs. Elle se manifeste principalement par un ralentissement des mouvements volontaires, une raideur des muscles et la présence de tremblements au repos. Sur le plan histopathologique, la maladie de Parkinson est marquée par la diminution progressive des neurones dopaminergiques dans la substance noire et la formation d'agrégats toxiques composés majoritairement de la protéine alpha-synucléine (αSyn). Des recherches ont établi un lien entre le gène *RIT2* et cette maladie. Ce gène code pour la protéine RIT2, une petite GTPase de la famille Ras jouant un rôle dans plusieurs processus neuronaux. L'analyse de l'expression de *RIT2* dans les cerveaux humains post-mortem de patients atteints de la maladie de Parkinson révèle que son expression est diminuée. La surexpression de *RIT2 in vitro* et *in vivo* induit une diminution d'αSyn et renverse les déficits moteurs liés à la synucléinopathie. Ces résultats suggèrent que la modulation de *RIT2* pourrait protéger contre la dégénérescence neuronale. Notre objectif est de produire une lignée cellulaire humaine rapportrice pour l'expression de *RIT2*. Cette lignée sera un outil permettant le criblage de petites molécules capable de passer la barrière hématoencéphalique afin d'identifier des composés existants pouvant augmenter l'expression de *RIT2*. Pour ce faire, la technique CRISPR-cas9 a été utilisée sur des iPSCs humaines afin d'insérer la séquence de la protéine fluorescente tdTomato dans le locus du gène *RIT2*. Les neurones dopaminergiques différenciés à partir de ces cellules exprimeront tdTomato, permettant ainsi le suivi de *RIT2* pour le criblage de petites molécules. La validation éventuelle de ces composés offrira une avancée importante vers l'identification de nouveaux agents thérapeutiques pour la maladie de Parkinson. / Parkinson's disease is the second most common neurodegenerative disease and the first associated with motor disorders. It mainly manifests as a slowing down of voluntary movements, muscle stiffness, and the presence of resting tremors. Histopathologically, Parkinson's disease is marked by the progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and the formation of toxic aggregates primarily composed of the protein alpha-synuclein (αSyn). Research has linked the *RIT2* gene to this disease. This gene encodes the RIT2 protein, a small GTPase of the Ras family involved in several neuronal processes. Analysis of *RIT2* expression in post-mortem human brains from patients with Parkinson's disease reveals that its expression is decreased. The overexpression of *RIT2 in vitro* and *in vivo* induces a reduction of αSyn and reverses the motor deficits associated with synucleinopathy. These results suggest that modulation of *RIT2* could protect against neuronal degeneration. Our objective is to produce a human reporter cell line for *RIT2* expression. This line will be a tool for screening small molecules capable of crossing the blood-brain barrier to identify existing compounds that can increase *RIT2* expression. To this end, the CRISPR-Cas9 technique was used on human iPSCs to insert the sequence of the fluorescent protein tdTomato into the *RIT2* gene locus. Dopaminergic neurons differentiated from these cells will express tdTomato, allowing the monitoring of *RIT2* for small molecule screening. The eventual validation of these compounds will offer significant progress towards identifying new therapeutic agents for Parkinson's disease.

La leishmaniose est une maladie parasitaire négligée touchant environ 12 millions de personnes dans le monde. Actuellement, les options thérapeutiques sont limitées à quatre médicaments : les dérivés d'antimoine pentavalent (SbV), l'amphotéricine B (AMB), la miltéfosine (MF) et la paromomycine (PMM). Ces traitements présentent de nombreux inconvénients, dont une toxicité importante pour les hôtes, un coût élevé et des protocoles de traitement invasifs. De plus, l'efficacité de ces traitements est de plus en plus compromise par l'émergence de souches de *Leishmania* résistantes aux antimicrobiens. Cette résistance est en grande partie due à la capacité du parasite à adapter rapidement son génome grâce à son aneuploïdie et à sa plasticité génomique. Pour surmonter ces défis, il est crucial de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et de mieux comprendre les mécanismes de résistance du parasite. Les techniques de criblage, comme le Cos-Seq, ont permis d'identifier des mécanismes de résistance associés à l'amplification génique, tandis que d'autres méthodes comme le Mut-Seq et le Sel-Seq ont révélé des mutations menant à des phénotypes de résistance. Cependant, il manque encore des outils moléculaires optimisés pour des criblages à haut débit de perte de fonction, permettant une analyse complémentaire du génome et du transcriptome de *Leishmania* dans diverses conditions environnementales. Cette thèse propose trois outils moléculaires innovants adaptés aux criblages à l'échelle génomique pour développer l'étude du mode d'action des antimicrobiens et des mécanismes de résistance chez *Leishmania*. Dans le premier chapitre, deux criblages CRISPR-Cas9 à l'échelle du génome ont été optimisés chez *Leishmania infantum*, une espèce responsable de la forme sévère de la leishmaniose. Un projet pilote ciblant quatre gènes a validé la fonctionnalité du système. Par la suite, une librairie de près de 50 000 ARN guides (ARNg) a été intégrée dans un vecteur d'expression pour le séquençage de nouvelle génération (Illumina), testée pour la couverture du génome et transfectée dans des souches exprimant l'endonucléase Cas9. Deux criblages ont été réalisés avec AMB et MF. Les ARNgs les plus enrichis dans le criblage de la MF ciblaient le gène du transporteur de la miltéfosine, tandis que ceux ciblant des gènes codant pour une protéine au domaine de type RING et une protéine transmembranaire étaient également enrichis. Les ARNgs enrichis dans le criblage avec AMB ciblaient des gènes impliqués dans la méthylation des stérols et un gène hypothétique. Les études fonctionnelles ont prouvé que la perte de fonction de ces gènes était associée à la résistance. Ce criblage à l'échelle du génome a permis d'identifier des cibles thérapeutiques connues et nouvelles, offrant un outil puissant pour découvrir de nouvelles molécules et identifier des cibles potentielles. Dans le deuxième chapitre, l'interférence à l'ARN (ARNi) a été explorée. Bien que cette approche soit bien maîtrisée chez *Trypanosoma brucei*, elle a été peu utilisée pour *Leishmania*. La présence d'un système ARNi actif a été confirmée dans *L. (Viannia) braziliensis*, avec la création d'une construction en boucle ciblant *MT*, entraînant une résistance à la miltéfosine. Une nouvelle construction intégrable avec des promoteurs et des terminateurs en position contraire a été conçue pour cibler *MT* et *AQP1*, démontrant des réductions significatives de l'expression (ou « knockdown ») et une résistance à la miltéfosine et au SbIII. Cette approche ouvre la voie à des études de gènes dont la suppression complète pourrait être délétère, permettant ainsi une régulation plus fine des gènes. Enfin, le troisième chapitre présente le développement du premier outil de criblage à haut débit d'inactivation des ARNs codants ou non codants chez *Leishmania* : le système CRISPR-Cas13b. Une preuve de concept a été réalisée chez *Leishmania infantum* en ciblant le gène de la luciférase, réduisant significativement l'expression de l'ARNm et l'activité de la luciférase. Des tests supplémentaires ont ciblé le gène *MT* avec neuf ARNgs, validant la diminution du niveau d'ARNm et optimisant la conception des ARNgs. Bien que des optimisations soient nécessaires pour une application à grande échelle, ce système de knockdown a le potentiel de faciliter de nombreuses études sur le transcriptome de *Leishmania*. Les trois outils moléculaires développés permettent d'améliorer la compréhension des mécanismes de résistance des parasites et le mode d'action des antimicrobiens, ouvrant la voie à des thérapies plus efficaces et à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques contre cette maladie complexe. / Leishmaniasis is a neglected parasitic disease affecting approximately 12 million people worldwide. Currently, therapeutic options are limited to four drugs: pentavalent antimony derivatives (SbV), amphotericin B (AMB), miltefosine (MF), and paromomycin (PMM). These treatments have many drawbacks, including significant toxicity to hosts, high costs, and invasive treatment protocols. Moreover, the effectiveness of these treatments is increasingly compromised by the emergence of antimicrobial-resistant *Leishmania* strains. This resistance is largely due to the parasite ability to rapidly adapt its genome through aneuploidy and genomic plasticity. To overcome these challenges, it is crucial to discover new therapeutic targets and better understand the parasite's resistance mechanisms. Screening techniques, such as Cos-Seq, have identified resistance mechanisms associated with gene amplification, while other methods like Mut-Seq and Sel-Seq have revealed mutations leading to resistance phenotypes. However, there is still a lack of optimized molecular tools for high-throughput loss-of-function screenings, which would provide complementary analyses of the *Leishmania* genome and transcriptome under various environmental conditions. This thesis describes three innovative molecular tools tailored for genomic-scale screenings to advance the study of antimicrobial mechanisms of action and resistance mechanisms in *Leishmania*. In the first chapter, two genome-wide CRISPR-Cas9 screenings were optimized in *Leishmania infantum*, a species responsible for the severe form of leishmaniasis. A pilot project targeting four genes validated the system's functionality. Subsequently, a library of nearly 50,000 guide RNAs (gRNAs) was incorporated into an expression vector for next-generation sequencing (Illumina), tested for genome coverage, and transfected into Cas9-expressing strains. Two screenings were conducted with AMB and MF. The most enriched gRNAs in the MF screening targeted the miltefosine transporter gene, while those targeting genes coding for a RING-type protein and a transmembrane protein were also enriched. The enriched gRNAs in the AMB screening targeted genes involved in sterol methylation and a hypothetical gene. Functional studies demonstrated that the loss of function of these genes was associated with resistance. This genome-wide screening identified both known and new therapeutic targets, offering a powerful tool for discovering new molecules and identifying potential targets. In the second chapter, RNA interference (RNAi) was explored. Although this approach is well-established in *Trypanosoma brucei*, it has been less used for *Leishmania*. The presence of an active RNAi system was confirmed in *L. (Viannia) braziliensis*, with the creation of a loop construct targeting *MT*, resulting in miltefosine resistance. A new integrable construct with opposing-positioned promoters and terminators was designed to target *MT* and *AQP1*, demonstrating significant knockdowns and resistance to miltefosine and SbIII. This approach paves the way for studies of genes where complete suppression could be deleterious, allowing for more precise gene analysis. Finally, the third chapter presents the development of the first high-throughput tool for the inactivation of coding and non-coding RNAs in *Leishmania*: the CRISPR-Cas13b system. A proof of concept was achieved in *Leishmania infantum* by targeting the luciferase gene, significantly reducing mRNA expression and luciferase activity. Additional tests targeted the *MT* gene with nine gRNAs, validating reduced mRNA levels and optimizing gRNA design. While further optimizations are needed for large-scale application, this knockdown system has the potential to facilitate numerous studies on the *Leishmania* transcriptome. The three developed molecular tools enhance the understanding of parasite resistance mechanisms and antimicrobial modes of action, paving the way for more effective therapies and the discovery of new therapeutic targets against this complex disease.

Le criblage des interactions protéine-protéine représente une approche thérapeutique prometteuse et novatrice qui est encore sous-exploitées par l’industrie pharmaceutique et la recherche biomédicale. Par contre, la nature étendue de la surface d’interaction complique le développement d’inhibiteurs par les méthodes classiques de criblage avec des chimiothèques de petites molécules. En effet, l’espace chimique couvert par les structures moléculaires retrouvées au sein des chimiothèques disponibles est peu adapté à la réalité des interactions protéine-protéine. Dans le but de développer des structures privilégiées et mieux adaptées, le chimiste médicinal doit comprendre la nature de ces interactions et s’éloigner du dogme traditionnel des molécules dites « drug-like ». Les peptides sont d’excellents candidats pour inhiber et étudier ces interactions, mais leur faible perméabilité membranaire et leur sensibilité aux protéases limitent leur utilisation in vivo. Le peptidomimétisme devient alors un concept plus que pertinent pour combiner la sélectivité et l’efficacité d’interaction des peptides avec la biodisponibilité et la stabilité métabolique des molécules organiques. De nombreuses plateformes peptidomimétiques sont disponibles ou en émergence mais plusieurs défis de taille se présentent à l’horizon. En effet, l’incorporation d’une grande diversité moléculaire et l’adaptation de ces plateformes avec les méthodes de criblage biologique à haut débit ne sont que quelques exemples des défis auxquels les chimistes et biochimistes devront répondre. Cet ouvrage présente des travaux qui ont portés sur le développement et l’exploitation de diversités moléculaires peptidomimétiques de nature diverse, tant macrocyclique qu’hétérocyclique. Dans un premier temps, diverses méthodologies de synthèse novatrices ont été développées pour étendre la diversité moléculaire accessible des peptoïdes et pour permettre le criblage à haut débit de peptoïdes cycliques selon l’approche combinatoire «one-bead-one-compound». Dans un deuxième temps, la méthodologie de synthèse Ugi-deFmoc-SNAr a été développée pour permettre la synthèse rapide et efficace de benzo-1,4-diazépin-3-ones hautement diversifiées. C’est grâce à cette méthodologie qu’une chimiothèque de première génération a pu être produite et criblée sur des lignées cellulaires du cancer de l’ovaire, de la prostate et du pancréas. Un composé a d’ailleurs été identifié pour son activité antiproliférative in vitro et son activité antitumorale in vivo. Ces différents travaux répondent au même but : exploiter des structures privilégiées pour découvrir de nouveaux modulateurs d’interaction protéine-protéine ou simplement des agents bioactifs novateurs avec des propriétés pharmacologiques prometteuses. / Targeting protein-protein interactions represents an innovative and under-exploited therapeutic approach by the pharmaceutical industry and biomedical research. Because of their physicochemical nature, protein-protein interactions represent a major challenge for conventional screening methods with small molecule libraries. Indeed, the chemical space covered by the molecular structures found in the available libraries is poorly adapted to the reality of protein-protein interactions. In order to develop privileged and better adapted structures, the medicinal chemist must understand the nature of these interactions and move away from the traditional dogma of the so-called drug-like molecules. Peptides are excellent candidates for studying these interactions, nevertheless their pharmacological properties are generally disappointing in vivo. Peptidomimetism is then a more than relevant concept to combine the selectivity and efficiency of interaction against proteins with the concepts of bioavailability and metabolic stability. Many peptidomimetic platforms are available or emerging, and several major challenges are on the horizon. Indeed, the incorporation of a large molecular diversity and the adaptation of these platforms with the high throughput biological screening methods are only a few examples of the challenges that chemists and biochemists will have to meet. This work deals with the development and exploitation of different peptidomimetic molecular diversities, either macrocyclic or heterocyclic, but which serve the same purpose: to exploit privileged structures to discover new modulators of protein-protein interactions or simply innovative bioactive agents with advantageous pharmacological properties.