Cette thèse a porté, d'une part, sur l'analyse des sur- et sous-représentations en dinucléotides au sein de différents génomes complets, en recherchant les liens éventuels avec des mécanismes connus de dommages causés à l'ADN qui soient liés à des sites avoisinants — particulièrement les voisins directs en 5' et 3'. L'étude de l'effet des UVs sur les génomes de micro-organismes, et sur l'effet de la méthylation sur les génomes de métazoaires en a été un des grands axes. D'autre part, les résultats récents de Bérard et al. sur des modèles d'évolution incorporant des dépendances entre bases adjacentes (pyrimidine suivie de purine) ont permis de développer une approche probabiliste d'estimation des substitutions liées au mécanisme de méthylation-désamination spontanée des dinucléotides CG.

Le rayonnement UV solaire induit des modifications de la structure chimique des bases nucléiques de l'ADN essentiellement au niveau de site dipyrimidinique et conduit principalement à la formation des adduits cyclobutanique et (6-4). Ces adduits sont impliqués dans le photovieillisement et le cancer cutané. Les adduits (6-4) sont potentiellement les plus dangereux en raison de leurs propriétés mutagènes intrinsèques.La conformation de l'ADN représente l'un des facteurs gouvernant la formation de l'adduit (6-4). Afin, d'identifier les paramètres structuraux favorisant sa formation, des analogues du dinucléotide de thymine, de conformation choisie, ont été synthétisés. Les modifications chimiques apportées au sein des dinucléotodes ont permis de déplacer l'équilibre conformationnel Nord/Sud du désoxyribose de la thymidine, vers une conformation majoritaire souhaitée. Une analyse structurale par dichroïsme circulaire et une étude préliminaire de photoréactivité ont été réalisées sur ces dinucléotides modifiés. Les résultats obtenus révèlent l'implication de formes minoritaires empilées de ces dinucléotides dans la formation de l'adduit (6-4). De plus, l'étude photochimique montre que l'augmentation de conformères Nord et Sud du dinucléotide aux extrémités 5' et 3', respectivement, favorise la formation de l'adduit (6-4). Cependant, une conformation totalement contrainte Nord et Sud aux extrémités 5' et 3', respectivement, défavorise sa formation.Ces résultats ont permis d'identifier une conformation augmentant le rendement de formation de l'adduit (6-4) et permettront de concevoir de nouveaux modèles conduisant à la formation exclusive de ces adduits. Ces modèles pourront être utilisés en biologie en vue d'applications thérapeutiques ou comme outil en biophysique afin d'élucider le mécanisme de formation de cet adduit. / Exposure of DNA to solar UV light induces chemical modifications on its nucleic bases that are responsible for photoaging and skin cancer. Two major DNA photoproducts class exist: cyclobutane and (6-4) adducts. The latter is intrinsically more mutagenic than the cyclobutane adduct and therefore potentially more dangerous.DNA conformational parameters influence (6-4) adducts formation. To identify structural factors governing (6-4) adduct formation; we synthesized dinucleotides endowed with a specific conformation. Nucleoside moieties exist in a dynamic equilibrium between North and South conformation. Nucleoside conformational changes have been introduced by chemical modifications to obtain desired conformations. Then a structural study by circular dichroism correlated with photochemical study was done. It showed that minor stacked conformers promote (6-4) adduct formation. Moreover, the photochemical study reveals that the increase of North and South conformers at the 5' and 3' end, respectively, increased (6-4) adduct formation but a locked dinucleotide almost precluded (6-4) adduct formation. This result helps to design new models favoring (6-4) adduct formation. Understanding the conformational parameters that govern (6-4) adduct formation will facilitate the development of new therapeutic strategies and the elucidation of the (6-4) adducts formation mechanism.

La Tomographie par émission de positons (TEP) constitue l’une des techniques d’imagerie médicale les plus novatrices pour la visualisation in vivo des processus biologiques. Elle intervient comme technique de choix pour le diagnostic dans de nombreux domaines notamment, en oncologie, cardiologie ou encore en neurologie. La conception et l’élaboration de nouveaux radiotraceurs sont en perpétuel développement. L’utilisationd’oligonucléotides (ODN) modifiés (aptamères) possédant une grande affinité et spécificité pour une cible (gène,protéine, principe actif), comme radiotraceur pour l’imagerie in vivo apparait comme une alternative intéressante. A ce jour, quelques rares exemples d’oligonucléotides marqués, par un radioisotope, ont été décrits dans la littérature.Dans ce contexte, il a été développé deux méthodologies d’introduction du radioisotope (11C ou 18F) en dernièreétape de synthèse par chimie ‘‘click’’ pour le marquage de nucléosides et d’oligonucléotides envisagés commeradiotraceurs pour la TEP. / Positron Emission Tomography (PET) is a powerful molecular-imaging technique for physiological and biologicalinvestigations in various areas, such as oncology, cardiology, and neurosciences, as well as for drug development.Due to the increasing need of this technique for in vivo applications, there is always a demand for the developmentof new tracers and radiolabeling strategies. Furthermore, because of their excellent targeting capacities and easysynthesis along with a high level of diversity, oligonucleotides are already extensively used in vitro as ligands fornucleic acids (antisense oligonucleotides), proteins, and small related molecules (aptamer oligonucleotides). Theuse of aptamers for in vivo imaging appears especially promising, because of the wide range of possibilitiesavailable to introduce variations in their structure through defined chemical modifications. However, only fewexamples of oligonucleotide labeling for PET have been reported. In this context, we have developed twomethodological ways to introduce the radioisotope (11C, 18F), by ‘‘click’’ chemistry, at the last radiosynthesis stepin order to label nucleoside and oligonucleotide as potential radiotracers for PET.

Le couplage de Stille modifié développé par l’équipe du Pr Fouquet a été appliqué à la méthylation de nucléosides, dinucléotides et oligonucléotides dans le but de mettre au point une méthodologie de marquage d’aptamères au carbone 11 pour le diagnostic précoce de cancer par TEP. Ce couplage pallado-catalysé est basé sur l’utilisation de monoorganoétain activé par une source de fluorure permettant d’accélérer la réaction. Dans un premier temps, les essais méthodologiques ont permis de mettre au point le transfert de groupement méthyle sur différents nucléosides et un dinucléotide modifiés dans des conditions compatibles avec la durée de demi-vie du carbone 11 (20,4 min) et la nature particulière des oligonucléotides. Puis, cette méthodologie a été appliquée à des oligonucléotides modèles obtenus après incorporation des nucléosides les plus prometteurs. / The modified Stille cross-coupling developed by Pr. Fouquet’s group was applied to the methylation of nucleosides, dinucleotides and oligonucleotides in order to develop a methodology for labelling aptamers with carbon 11 for the early diagnosis of cancer by PET. This pallado-catalyzed cross-coupling is based on the use of monoorganotin activated by a source of fluoride accelerating the reaction. Initial methodology tests helped to finalize the transfer of methyl group on various nucleosides and a dinucleotide, with reaction conditions compatible with the short half-life of carbon 11 (20.4 min) and the special nature of oligonucleotides. Then, this methodology was applied to oligonucleotide models obtained after incorporation of the most promising nucleosides.