Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent la synthèse, l’étude structurale et l’évaluation biologique d’oligopeptides abiotiques incorporant le gamma-aminoacide hétérocyclique nommé ATC (acide-4-Aminométhyl-1,3-Thiazole-5-Carboxylique). Les ATCs sont construits autour d’un noyau thiazole et présentent deux points de diversité structurale. De précédents travaux ont déterminé que la présence du noyau thiazole entre les positions alpha et béta bloquait l'angle zéta autour de 0°, structurant les homo-oligomères de poly-(S)-ATCs en une hélice 9 droite et les faisant ainsi entrer dans le domaine des foldamères. Dans une première partie, nous avons entrepris de développer une voie de synthèse simple, flexible et énantiosélective permettant d’obtenir les ATCs stéréochimiquement purs sur une échelle de plusieurs grammes à partir d'alpha-aminoacides commerciaux. L’introduction de la diversité chimique est réalisée via deux étapes-clés que sont la condensation croisée de Claisen et la réaction de cyclisation de Hantzsch. Puis l’identification des marqueurs de structuration RMN et IR-TF des oligomères d'ATCs a été mise à profit pour caractériser le repliement d’hétéro-oligomères combinant ATCs et alpha-aminoacides. Ainsi, une étude structurale par RMN, IR-TF, cristallographie RX et dichroïsme circulaire a démontré que l’enchaînement 1:1 (L)-alpha:(S)-ATC se structurait en un ruban, stabilisé par un réseau intramoléculaire de liaisons hydrogène bifides formant des pseudocycles à 9 et 12 chaînons. La distribution des chaînes latérales le long du squelette principal présente une forte analogie avec l’hélice alpha, ce qui pourrait constituer un atout majeur pour le développement de composés à finalité thérapeutique. La dernière partie de ce travail a porté sur la conception de pseudo-peptides amphipatiques pour des applications en temps qu'antimicrobiens. / This manuscript describes the synthesis, the structural study and the biological evaluation of abiotic oligopeptides incorporating the heterocyclic gamma-amino acid ATC (4-Aminomethyl-1,3-Thiazole-5 Carboxylic acid). This original block is built around a thiazole ring and displays two lateral chains. Previous work in our laboratory highlighted that the presence of the thiazole ring between the positions alpha and beta implied that zeta angle was blocked around 0°, thus structuring poly-(S)-ATCs homo-oligomers in a right-handed 9-helix foldamer. First, development of a simple, flexible and enantioselective synthesis on a few grams scale has allowed to get access of a highly diverse ATC library from commercial alpha-amino acids. Introduction of the chemical diversity occurs via two key steps implying a cross-Claisen condensation and a Hantzsch cyclization. Then identification of NMR and FT-IR structural markers of ATC-containing oligomers was used to characterize the folding propensity of hybrid α:ATC oligomers. We demonstrated that 1:1 (L)-alpha:(S)-ATC heterochiral oligomers are structured in solution in a new ribbon-like shape stabilized by a bidentate intramolecular hydrogen bond network forming 9- and 12-membered pseudorings. The distribution of lateral chains along the main skeleton shows a high analogy with alpha-helix thus constituting a major advantage for potential medicinal applications. The last part of this work has focused on the design of amphipathic ATC-containing pseudo-peptides as antimicrobial agents.

Dans notre groupe, nous nous intéressons au développement de peptides contenant des acides γ-aminés. Comme d’autres peptides contenant des acides aminés non naturels, ils ont montré leur capacité à posséder des conformations stables et/ou des propriétés biologiques intéressantes. De plus, ces peptides sont généralement résistant à la protéolyse. Dans l’objectif de synthétiser des acides -diaminés sous la forme d’un seul stéréoisomère, nous avons développé une voie de synthèse reposant sur une réaction de Blaise suivie d’une réduction diastéréosélective. En appliquant cette méthode, nous avons synthétisé des acides β,γ-diaminés dérivés de la D-phénylalanine et de l’acide L-glutamique. Le premier a été utilisé pour concevoir des analogues d’un peptide antimicrobien, la gramicidine S. Comparé à la molécule parent, les analogues ont montré une cytotoxicité beaucoup moins importante pour les cellules hôtes tout en conservant une activité antibactérienne intéressante. Cette étude nous a donné de meilleures connaissances pour développer d’autres analogues de la gramicidine S ainsi que d’autres peptides antimicrobiens. Nous avons également effectué de nombreuses optimisations pour synthétiser de façon efficace des acides β,γ-diaminés cycliques à partir de l’acide L-glutamique. Les oligomères incorporant ces acides β,γ-diaminés et des acides α-aminés ont montré un fort potentiel pour l’adoption de conformations stables. Ces études vont être poursuivies. / In our group, we are interested in developing peptides containing β,γ-diamino acids . Along with many other peptides containing unnatural amino acids, they have shown the ability to possess stable conformations and/or interesting biological activities. Moreover, those peptides are usually more resistant to proteolysis. In order to synthesize stereopure γ-amino acids, we have developed a synthetic route using Blaise reaction and subsequent diastereoselective reduction as key reactions. Through applying this method, we have synthesized β,γ-diamino acids derived from D-phenylalanine and L-glutamic acid. The former β,γ-diamino acid was used for designing antimicrobial peptide gramicidin S analogues. Compared with mother molecule, the analogues exerted much less host cell cytotoxicity while remaining interesting antibacterial activity. Meanwhile, it gave us more knowledge for further developing analogues of gramicidin S as well as other antimicrobial peptides. We also paid lots of effort to efficiently synthesize cyclic β,γ-diamino acids starting from L-glutamic acid. Interestingly, when oligomers incorporating this β,γ-diamino acids and α-amino acids, they have shown the potential to adopt stable conformations. The following studies will be continuously investigated.