L’élastine est la protéine de la matrice extracellulaire (MEC) responsable des propriétés de résilience et d'élasticité des tissus élastiques. Durant le vieillissement, les protéines de la MEC vasculaire sont exposées à des réactions délétères qui altèrent leurs propriétés structurales et fonctionnelles. Une des caractéristiques principales des protéines de la MEC est leur longue demi-vie, associée à un renouvellement très lent, comme pour l'élastine. Ainsi, tout dommage survenant sur l'élastine est essentiellement irréparable. La fragmentation des fibres élastiques génère des peptides d’élastine (EDP) bioactifs capables de modifier le comportement des cellules environnantes en se liant au complexe récepteur de l’élastine (CRE), composé de trois sous-unités dont la neuraminidase-1 (Neu-1), sous-unité catalytique du CRE. Cette thèse a consisté en l'étude, chez la souris, du rôle des EDP dans le développement du diabète de type 2 et dans la thrombose, deux pathologies vasculaires liées à l'âge, et s'est également focalisée sur la sous-unité Neu-1 du CRE. Dans un premier temps, nous avons montré que les EDP favorisent le développement d’une insulinorésistance et d’un diabète de type 2. Cet effet implique l'interaction de Neu-1 avec la sous-unité β du récepteur à l'insuline qui diminue son niveau de sialylation altérant ses voies de signalisation. Dans un second temps, nous avons identifié un mécanisme d'action des EDP à deux niveaux (matriciel et plaquettaire) et mis en évidence la présence d'un CRE fonctionnel dans les plaquettes régulant la thrombose. Enfin, nous avons étudié la topologie membranaire de Neu-1 par différentes approches technologiques et identifié un domaine transmembranaire potentiel jouant un rôle important pour sa dimérisation et son activité sialidase. En conclusion, les EDP sont des acteurs clefs du remodelage vasculaire physiopathologique et des pathologies vasculaires associées et de contribuer à faire avancer nos connaissances sur l'organisation de Neu-1 à la membrane plasmique. / Elastin is the extracellular matrix (ECM) protein responsible for resilience and elasticity of tissues such as arteries. During ageing, vascular ECM proteins are subjected to deleterious reactions that alter their structural and functional properties (addition reactions, proteolysis). One of the main features of ECM proteins is their long half-life, associated with a low, or even, inexistent turnover. This is the case for elastin with an estimated half-life at 70 years. Therefore, any damage occurring on elastin will be mostly irreparable. Fragmentation of elastic fibers produces bioactive elastin-derived peptides (EDP) able to modify the behavior of surrounding cells by binding to the elastin receptor complex (ERC). This receptor is composed of three subunits, among which neuraminidase-1 (Neu-1) is the catalytic subunit. The aim of this thesis was to study, in mice, the role of EDP in the development of type 2 diabetes and in thrombosis, two age-related vascular diseases, and to focus on the Neu-1 subunit of the ERC. In a first time, we have shown that EDP promote the development of insulin resistance and type 2 diabetes. This effect involves Neu-1 interaction with the β subunit of the insulin receptor and leads to its reduced sialylation level and signaling. In a second time, we have demonstrated that EDP are regulators of thrombosis. We identified a two-level mechanism (matrix and platelet) and the presence of a functional ERC in platelets. Finally, we have studied the membrane topology of Neu-1 by different biophysical, biochemical and molecular biology approaches, and identified a potential transmembrane domain involved in the dimerization and sialidase activity of Neu-1. In conclusion, this thesis consolidates the concept that EDP are crucial actors of pathophysiological vascular remodeling and related vascular diseases, and expands our knowledge on the plasma membrane organization of Neu-1.

L'intégrase (IN) est une enzyme essentielle du cycle réplicatif des rétrovirus, qui catalyse l'intégration de l'ADN viral rétrotranscrit dans le génome de la cellule cible. Des données structurales, précédemment obtenues par notre équipe, ont conduit à la conception rationnelle de molécules susceptibles de bloquer l'IN sous une forme oligomérique inactive. Des tests d'intégration concertée in vitro ont permis d'étudier leur effet sur l'activité enzymatique de l'IN.Le porc est porteur d'un Gammaretrovirus endogène appelé Porcine Endogenous RetroVirus (PERV), susceptible d'être transmis à l'homme lors d'une xénotransplantation. L'étude structurale de l'IN du virus recombinant PERV-A/C a pour but de mieux comprendre son fonctionnement et de guider le développement rationnel d'inhibiteurs limitant le risque de xénozoonose. J'ai modélisé l'intasome de l'IN de PERV-A/C en complexe avec le raltégravir, un médicament utilisé comme traitement anti-VIH. J'ai ensuite mis au point des protocoles de purification permettant d'étudier le domaine carboxy-terminal (Carboxy Terminal Domain ou CTD) de l'IN de PERV-A/C isolé et en complexe avec le CTD du cofacteur cellulaire humain Brd2. L'enveloppe SAXS de ce complexe a été déterminée. En parallèle, une étude par histone array, réalisée avec le CTD seul de l'IN de PERV-A/C, a révélé un profil de spécificité pour des queues d'histones H2B et H3 portant des modifications post-traductionnelles / Integrase (IN) is an essential enzyme in retroviral replicative cycle, which catalyzes the integration of the viral DNA into the target cell genome. Structural data previously obtained by our team led to rational design of molecules likely to block IN in an inactive oligomeric form. In vitro concerted integration assays made it possible to study their effect on IN enzymatic activity. Pig has an endogenous gammaretrovirus called Porcine Endogenous RetroVirus (PERV) which can be transmitted to humans during xenotransplantation. The aim of the structural study of the recombinant virus PERV-A/C IN is to better understand its mechanism and thus guide the rational design of inhibitors limiting xenozoonosis risk. I modeled the PERV-A/C IN intasome in complex with raltegravir, a drug used for HIV treatment. Then I developed purification protocols to study the isolated and complexed PERV-A/C IN Carboxy-Terminal Domain (CTD) with the human cellular cofactor Brd2. The SAXS envelope of the complex was determined. In parallel, a histone array study, performed with the PERV-A/C IN CTD alone, revealed a specificity profile for modified H2B and H3 histone tails

Catalytic ethylene oligomerization is a well understood industrially viable process. The large majority of scientific literature and patents concerning this process has been developed with the use of chromium catalysts. Commercial systems producing selective tri/tetramerization, non-selective oligomerization and polymerization are all based on this metal with the exception of a few systems based on other transition metals (Zr, Ti, Ni etc.). This versatility raises interesting questions about chromium’s unique behaviour. Essentially, selective or non-selective oligomerization and polymerization processes could be regarded as belonging to the same category of C-C bond forming reactions, though different mechanisms are involved. The first part of this thesis explores a variety of chromium complexes for ethylene oligomerization purposes. In order to gather further information about the unique behaviour of chromium, we have explored a variety of nitrogen and phosphorus containing ligands. We started with a simple bi-dentate anionic amidophosphine (NP) ligand and assessed the role of the ligand’s negative charge and number of donor atoms in determining the type of catalytic behaviour in relation to the metal oxidation state. This ligand proved capable of generating a series of chromium dimeric, tetrameric or polymeric and even heterobimetallic chromium-aluminate complexes in different valence states. This allowed us to isolate a “single component” self activating Cr(II) complex as well as a rare example of mixed valence Cr(I)/Cr(II) species. Additionally, each of these species acted as switchable catalyst depending on the type of co-catalyst

L’objectif de cette thèse de doctorat vise à développer des monocouches organiques auto-assemblées (SAMs) destinées à mieux comprendre la transposition depropriétés macroscopiques observées en solution vers le milieu confiné. Dans le cadre de notre étude, nous avons synthétisé des précurseurs électroactifs (i.e. dérivés du thiophène, du pérylènediimide et du tétrathiafulvalène) comportant des mécanismes électrochimiques (i.e. schéma carré, EDimE) et des propriétés optiques (absorption et/ou émission de fluorescence) spécifiques. L’immobilisation des précurseurs sur substrats d’or à l’aide de fonctions disulfures a permis d’élaborer des SAMs. L’étude des électrodes modifiées par des méthodes électrochimiques (voltammétrie cyclique) et spectroélectrochimiques a permis d’établir des relations de type structure/propriétés et structure/réactivité. / This thesis is devoted to the elaboration of new organic self-assembled monolayers (SAMs) for a better understanding of the transposition of macroscopic properties that are well-known in solution onto metallic surface. In our study we have synthesised electroactive precursors (i.e. thiophene, perylene diimide and tetrathiafulvalene derivatives) with electrochemical mechanisms (i.e. squared scheme, EDimE) and specific optical properties (absorption and/or emission of fluorescence). The immobilization of the precursors on gold substrates was achieved using disulphide moieties to form SAMs. The study of the modified electrodes by electrochemical techniques (cyclic voltammetry) and spectroelectrochemistry helped to establish detailed structure-properties and structure-reactivity relationships, especially on mixed SAMs.

Ce mémoire présente une nouvelle méthode pour la synthèse de 1,3-énynes par dimérisation d’alcynes terminaux. La méthode de synthèse utilisée est la métallaphotorédox, une technologie qui s’est largement développée au cours des dernières années. Celle-ci nécessite l’utilisation de la lumière visible comme source d’énergie, un photocatalyseur qui peut absorber la lumière ainsi qu’un catalyseur métallique qui peut interagir avec le photocatalyseur. La dimérisation d’alcyne peut être achevée en soumettant un alcyne terminal face à de la lumière bleue en présence du photocatalyseur 4CzIPN, du catalyseur Co(BF4)2·6H2O, du ligand DPPP et de la base DIPEA qui fait office d’anode sacrificielle, dans l’acétonitrile. Les réactions d’homo-dimérisation (un alcyne avec un autre alcyne identique) fournissent des rendements de 48 à 90 % avec un rapport E:Z de >99:1 pour l’ényne formé. Des réactions d’hétéro-dimérisation (un alcyne avec un alcyne différent) peuvent également être effectuées entre un alcyne aliphatique ou aromatique et un alcyne de silyle (TMS ou TIPS) et les rendements varient de 47 à 99 % avec un rapport E:Z de >99:1 pour l’ényne formé. Cette méthodologie a ensuite été appliquée pour des réactions de macrocyclisation. Trois macrocycles à 17, 18 et 19 chaînons ont pu être synthétisés de cette manière avec des rendements respectifs de 25, 91 et 37 %. / This thesis presents a new methodology for the synthesis of 1,3-enynes by dimerization of terminal alkynes. The synthetic method used is based on metallaphotoredox, a technology that was largely developed during the last few years. The latter uses visible light as an energy source, a photocatalyst that can absorb the light and a metal-based catalyst that interacts with the photocatalyst. The dimerization of alkyne can be achieved by submitting a terminal alkyne under blue light irradiation in the presence of the photocatalyst 4CzIPN, the catalyst Co(BF4)2·6H2O, the ligand DPPP and the base DIPEA which is used as a sacrificial anode, in acetonitrile. The reactions of homo-dimerization (one alkyne with an identical alkyne) provides yields ranging from 48 to 90 % and a E:Z ratio of >99:1 for the resulting enyne. Reactions of hetero-dimerization (one alkyne with a different alkyne) can also be achieve with an aliphatic or aromatic alkyne and a silyl alkyne (TMS or TIPS) with yields ranging from 47 to 99 % and a E:Z ratio of >99:1 for the resulting enyne. This methodology was then applied for macrocyclization reactions. Macrocycles with 17-, 18- and 19- members ring were synthesized that way, with yield of 25, 91 and 37 % respectively.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第22753号 / 薬科博第127号 / 新制||薬科||14(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬科学専攻 / (主査)教授 二木 史朗, 教授 中山 和久, 教授 髙倉 喜信 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

Apoptosis signal-regulating kinase 1 (ASK1) is an apical kinase of the mitogen-activated protein kinase cascade. Its activity is triggered by various stress stimuli such as reactive oxygen species (ROS), cytokines, endoplasmic reticulum (ER) stress or osmotic stress resulting in the activation of p38 and c-Jun N-terminal kinase metabolic pathways and leading to inflammation or cell death. Dysregulation of ASK1 is linked to several pathologies such as neurodegenerative and cardiovascular diseases and cancer, which makes this protein a potential target of therapeutic intervention. The activity of ASK1 is regulated through protein-protein interactions with 14-3-3 proteins and thioredoxin1 being among the most important negative regulators and tumour necrosis factor receptor-associated factors being an example of positive regulators. Apart from that, ASK1 is also tightly regulated via oligomerization. Despite continual progress being made, the precise molecular mechanism of ASK1 regulation and the role of ASK1 oligomerization in this process still remains unclear to this day owing to the lack of structural data. Interaction of the N-terminal parts of two protomers of ASK1 dimer is one of the key steps in ASK1 activation. It was shown, that the isolated ASK1 catalytic domain (ASK1-CD) forms stable...

The phosphatidylinositol-3-kinase α (PI3Kα) is a heterodimeric enzyme that is composed of a p85α regulatory subunit and a p110α catalytic subunit. PI3Kα plays a critical role in cell survival, growth and differentiation, and is the most frequently mutated pathway in human cancers. The PI3Kα pathway is also targeted by many viruses, such as the human immunodeficiency virus (HIV-1), the herpes simplex virus 1 (HSV-1) or the influenza A virus, to create favourable conditions for viral replication. The regulatory p85α stabilizes the catalytic p110α, but keeps it in an inhibited state. Various ligands can bind to p85α and allosterically activate p110α, but the mechanisms are still ill-defined. Intriguingly, p85α also binds to, and activates, the PTEN phosphatase, which is the antagonist of p110α. Previous studies indicated that only p85α monomers bind to the catalytic p110α subunit, whereas only p85α dimers bind to PTEN. These findings suggest that the balance of p85α monomers and dimers regulates the PI3Kα pathway, and that interrupting this equilibrium could lead to disease development. However, the molecular mechanism for p85α dimerization is controversial, and it is unknown why PTEN only binds to p85α dimers, whereas p110α only binds to p85α monomers. Here we set out to elucidate these questions, and to gain further understanding of how p85α ligands influence p85α dimerization and promote activation of p110α. We first established a comprehensive library of p85α fragments and protocols for their production and purification. By combining biophysical and structural methods such as small angle X-ray scattering, X-ray crystallography, nuclear magnetic resonance, microscale thermophoresis, and chemical crosslinking, we investigated the contributions of all p85α domains to dimerization and ligand binding. Contrarily to the prevailing thought in the field, we find that p85α dimerization and ligand recognition involves multiple domains, including those that directly bind to and inhibit p110α. This finding allows us to suggest a molecular mechanism that links p85α dimerization and allosteric p110α activation through ligands.

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