Les peptides sont des molécules uniques et ubiquitaires puisqu’ils modulent presque tous les processus physiologiques et biochimiques des êtres vivants. En ce sens, l’essence de ma thèse de doctorat s’inscrit principalement dans le développement de nouvelles méthodologies de synthèse de peptides cycliques pour des fins catalytiques et pharmaceutiques. L’ensemble des molécules peptidiques cycliques ont été préparées via les propriétés uniques de la résine oxime, qui permet une étape simultanée de cyclisation/clivage, ce qui en fait une méthode efficace et rapide pour la synthèse de peptides sur support solide, particulièrement de peptides cycliques difficiles à préparer par les méthodes conventionnelles. D’abord, dans le bloc A, une chimiothèque (95) de nouveaux peptides bio-inspirés a été préparée. Ceux-ci ont été utilisés pour le développement de nouveaux procédés chimiques écoresponsables, soit l’époxydation énantiosélective en milieu aqueux. Le recours aux peptides comme biocatalyseurs opérant dans l'eau est très avantageux tant sur le plan environnemental que de l’économie puisque ces catalyseurs sont peu coûteux, ne génèrent que peu de déchets toxiques et sont réutilisables. La présente étude, séparée en quatre grands chapitres où la catalyse est une thématique centrale, nous fait comprendre les conditions expérimentales optimales selon l’utilisation de peptides cycliques ou d’oligopeptides linéaires pour l’époxydation énantiosélective de cétones insaturées. Parallèlement, certains dipeptides cycliques ont été employés comme précurseurs clés pour la synthèse de nouveaux ligands diaminés de type pipérazines ainsi que pour la première synthèse totale de la chrysamide B, partie intégrante du bloc B. Finalement, les deux derniers blocs (C et D) consistent à pallier aux problèmes de cyclisation de peptides en solution pour la synthèse de peptides cycliques. Celle-ci est fastidieuse et mène à de faibles rendements et puretés. Notre groupe s’intéresse à développer une nouvelle méthodologie de cyclisation/clivage à l’aide de la résine oxime afin d’offrir une alternative rapide, générale et efficace à la cyclisation de peptides en solution. L’efficacité de la stratégie a permis la synthèse totale et la caractérisation de plus de 18 peptides cycliques naturels, dont certains possèdent des activités antimalariales très intéressantes. Par ailleurs, l’étude de la méthodologie a permis le développement d’une nouvelle stratégie de cyclisation tête-chaîne latérale permettant la préparation de sept peptides cycliques naturels de type anabaénopeptines et pseudacyclines. / Peptides are unique and ubiquitous molecules since they modulate almost all the physiological and biochemical processes of living organisms. In this regard, the essence of this PhD thesis is mainly in the development of new cyclic peptide synthetic methodologies for catalytic and pharmaceutical areas. Cyclic peptide molecules have been prepared via the unique properties of the oxime resin, which allows a concomitant cyclization/cleavage step. This methodology has been applied for the synthesis of cyclic peptides by an on-resin cyclization, alternatively to conventional methods using in-solution cyclization. First, in block A, a library (95) of new bio-inspired peptides was prepared. These peptides have been used for the development of new eco-friendly chemical process, which is an enantioselective epoxidation in aqueous medium. The use of peptides as biocatalysts operating in water is very advantageous towards environmentally and economically aspects since these catalysts are inexpensive, generate few toxic waste and are reusable. The present study, separated into four main chapters in which catalysis is a central theme, makes us understand the optimal experimental conditions according to the use of cyclic peptides or linear oligopeptides for the enantioselective epoxidation of unsaturated ketones. Also, cyclic dipeptides have been used as key precursors for the synthesis of new piperazine-type diamino ligands as well as for the first total synthesis of chrysamide B, an integral part of block B. Finally, the last two blocks (C and D) aim to overcome the cyclization of peptides in solution for the synthesis of cyclic peptides. This is tedious and leads to low yields and purities. Our group is interested in developing a new methodology for cyclization/cleavage using oxime resin in order to offer a fast, general and efficient alternative to the cyclization of peptides in solution. The effectiveness of the strategy has allowed the total synthesis and characterization of more than 18 natural cyclic peptides, some of which have very interesting antimalarial activities. In addition, the study of the methodology allowed the development of a new strategy of head-to-side chain cyclization allowing the preparation of seven natural cyclic peptides, two anabaenopeptins and five pseudacyclins.

Les bicycles peptidiques possèdent des propriétés structurales et pharmacologiques très attrayantes pour le développement de composés bioactifs et sont d’excellents candidats pour la création de chimiothèques visant la découverte d’agents thérapeutiques. Ce type de structure se retrouve dans de nombreux produits naturels démontrant des activités biologiques très variées. Malgré leur grand potentiel, peu d’approches synthétiques efficaces et donnant accès à une grande diversité moléculaire ont été décrites jusqu’à maintenant dans la littérature. Ce mémoire décrit le développement d’une nouvelle approche synthétique sur support solide utilisant la réaction multicomposante de Ugi-Smiles pour préparer des bicycles peptidiques inspirés du Bouvardin et de ses analogues, une famille de produits naturels des plantes Rubiaceae avec des activités anticancéreuses et antimicrobiennes. L’approche présentée donne accès à des systèmes bicycliques complexes et permet l'introduction d’une grande diversité moléculaire. Dans un premier temps, la réaction de Ugi-Smiles a été utilisée pour simultanément ancrer et coupler les deux premiers acides aminés à une résine par leur chaîne latérale. Une étude sur les réactifs et les paramètres a permis d’effectuer les ajustements fonctionnels et structurels sur les composantes qui étaient nécessaires pour une réaction de Ugi-Smiles permettant le clivage de la résine en milieu acide. Par la suite, une première macrocyclisation tête-à-queue suivi de l’élongation du peptide devait permettre une seconde macrocyclisation pour générer un bicycle peptidique pouvant être clivé de la résine. Or,il a été observé que la première cyclisation ne se déroule pas comme prévu et que le système bicyclique désiré n’a pas été obtenu. Une étude a permis d’identifier les éléments problématiques de l’approche et des ajustements sont proposés pour éviter les difficultés de la première macrocyclisation. Malgré tout, des avancements importants ont pu être effectués dans ce projet et l’application des correctifs proposés dans ce mémoire permettra de générer les bicycliques peptidiques ciblés. / Peptide bicycles display very attractive structural and pharmtacological properties for the development of bioactive compounds and are excellent candidates for the creation of chemical libraries for the discovery of therapeutic agents. This type of structure is found in a great number of natural products with a wide variety of biological activities. Despite their great potential, very few effective synthetic approaches giving access to a large molecular diversity have been described in the literature. This document describes the development of a new synthetic approach on solid support using a Ugi-Smiles multicomponent reaction to prepare peptide bicycles inspired by Bouvardin and its analogs, a family of natural products from Rubiaceae plants with antitumoral and antimicrobial activities. The described approach gives access to complex bicyclic systems and allows the introduction of a large molecular diversity. In a first step, the Ugi-Smiles reaction is used to simultaneously anchor and link the first two amino acids to a resin by their side chain. A study on the reagents and reaction parameters made it possible to carry out functional and structural adjustments on the components allowing the Ugi-Smiles reaction and the cleavage from the resin in an acid medium. Subsequently, a first head-to-tail macrocyclization followed by the elongation of the peptide was supposed to allow a second macrocyclization to generate a peptide bicycle, which can be cleaved from the resin. However, the first cyclization did not go as planned and the desired bicyclic system has not been obtained. A study has identified the problematic elements of the approach and adjustments are proposed to avoid the difficulties of the first macrocyclization. Despite this failure, significant progress has been made in this project and application of the corrections proposed in this document will surely allow the successful synthesis of the targeted bicyclic peptides.

Malgré les progrès réalisés dans les différentes stratégies thérapeutiques, l’efficacité des principales approches antitumorales a atteint un plateau critique dans le traitement de plusieurs cancers. Il y a donc un besoin urgent de découvrir de nouveaux composés anticancéreux innovateurs et efficaces. Surexprimée dans la plupart des cancers et indétectable dans la majorité des tissus normaux, la Survivine est une protéine multifonctionnelle qui joue un rôle clé dans le contrôle de la division cellulaire et de l’apoptose. Malgré son immense potentiel thérapeutique dans le traitement des cancers, le portfolio de la Survivine est très mince. Dans le but de développer des inhibiteurs sélectifs de la Survivine deux approches différentes ont été utilisées dans ce projet : 1) une approche par design rationnel à partir d’un ligand et 2) une approche combinatoire. Un point critique dans les fonctions de la Survivine dans les cancers est son association avec la protéine du choc thermique 90kDa (Hsp90). La Shepherdine est un peptide inhibiteur de l’interaction entre la Survivine et la Hsp90. Malheureusement, elle est dégradée rapidement et possède une perméabilité cellulaire très faible. Pour contourner ce problème, la Shepherdine a été utilisée comme référence dans une approche de design rationnel pour réaliser des études de relation structure-activité et ultimement développer des analogues synthétiques possédant des propriétés pharmacologiques améliorées. L’approche combinatoire «one-bead-one-compound» (OBOC) possède un grand potentiel pour découvrir de nouveaux ligands de la Survivine, car elle permet d’exploiter de manière optimale la diversité moléculaire accessible avec les peptides cycliques. Par contre, leur utilisation dans cette approche est limitée par les problèmes associés avec la détermination de la séquence peptidique des composés après le criblage. Pour contourner ce problème, une nouvelle approche par réouverture de cycle a été mise au point pour la synthèse et le décodage de chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Cette nouvelle méthode servira pour la préparation d’une chimiothèque OBOC de peptides cycliques qui seront criblés pour découvrir des ligands de la Survivine et de potentiels inhibiteurs.