Les glucides, les biomolécules les plus abondants dans la nature, sont essentiels pour le maintien et la survie des organismes. Certaines molécules à base de glucides à la fois d'origine synthétique et naturelle sont connues pour leurs activités pharmacologiques et utilisés pour traiter différentes maladies. Deux projets ont été réalisés sur la base d'oligosaccharides biologiquement actifs dans cette thèse. Sialyl Lewis X (sLex), un tétrasaccharide exprimé sur la surface cellulaire d'un tissu embryonnaire et un tissu tumoral, a été découvert pour jouer un rôle important dans l'adhésion entre les cellules tumorales et les cellules endothéliales dans les métastases tumorales à travers la liaison de E-sélectine avec une forte affinité et sélectivité. E-sélectine est un membre de famille des sélectines des molécules d'adhésion cellulaire, exprimée sur l'endothélium tumoral qui est activé par la cytokine. En conséquence, un type de sonde moléculaire basé sur sLex a été conçu et synthétisé dans le but de diagnostiquer le cancer. Aminoéthyle glycoside de sLex 36 a été efficacement préparé à partir de quatre synthons monosaccharidiques par sept étapes d’une manière hautement stéréosélective et régiosélective avec un rendement total de 18%. La sonde moléculaire conjuguant 36 avec une protéine marqué a été montré capable de visualiser une tumeur implantée chez la souris par imagerie in vivo, alors que le contrôle négatif a donné seulement un profil de circulation vasculaire. Ce travail est actuellement dans le processus d'un dépot de brevet. D'autre part, le mécanisme de traitement des N-glycanes par l'endo-α-mannosidase et les inhibiteurs de cette enzyme ont été étudiés. Décorations de N-glycane existent sur la plupart des protéines eucaryotes et leurs compositions aberrantes sont associés à diverses maladies, y compris les infections virales et le cancer. Endo-α-mannosidase hydrolyse la liaison α-1,2-mannosidique entre le mannose en glucose-substitué et le reste de la N-glycane dans l'appareil de Golgi, en fournissant une voie indépendante de glucosidase I et II pour la maturation de N-glycane. Le but de présente étude est de confirmer le mécanisme catalytique nouvellement proposé pour endo-α-mannosidase: la participation du groupe voisin via un 1,2-anhydro intermédiaire de sucre. Etant donné que cet intermédiaire est instable, le glycosyl-1,2-β-anhydro carbasucre 53 a été conçu et synthétisé pour soutenir l'existence de cet intermédiaire pour l'hydrolyse catalysée par glycosidase. De plus, le glycosyl-1,2-β-aziridine carbasucre 64 et le glycosyl-1,2-oléfinique carbasucre 63 ont été conçus et synthétisés comme nouveaux inhibiteurs d’endo-α-mannosidase pour le développement d'agents thérapeutiques. En outre, le glycosyl-1,2-α-anhydro carbasucre 52 et le glycosyl-1,2-α-aziridine carbasucre 65 ont également été synthétisés comme références. Tous les composés cibles ont été préparés de manière efficace à partir du même glycosyl-carbasucre qui a été obtenu de D-(+)-maltose par plusieurs étapes de protections, de modifications, du réarrangement de Claisen. L'évaluation biologique est en cours. / As the most abundant biomolecules found in nature, carbohydrates are essential for sustaining and survival of organisms. Some carbohydrate-based molecules both of synthetic and natural origin are known for their pharmacological activities and used to treat different diseases. Two projects were carried out based on biologically active oligosaccharides in this thesis. Sialyl Lewis X (SLex), which is a tetrasaccharide expressed on cell surface of embryonic tissue and tumor tissue, was discovered to play an important role in the adhesion between tumor cells and blood endothelial cells in tumor metastases through binding E-selectin with high affinity and selectivity. E-selectin is a member of the selectin family of cell adhesion molecules, expressed on cytokine activated tumoral endothelium. Accordingly, a kind of molecular probe based on sLex was designed and synthesized for the purpose of diagnosing cancer. Aminoethyl glycoside of sLex 36 was efficiently prepared from four monosaccharide building blocks through seven steps with high stereoselectivity and regioselectivity in 18% total yield. The molecular probe conjugating 36 with a labelled scaffold protein was shown to visualize an implanted tumor in the mouse by in vivo imaging, whereas the negative control gave only a vascular circulation profile. This work is currently in the process of a patent application. On the other hand, N-linked glycans processing mechanism by endo-α-mannosidase and this enzyme’s inhibitors were studied. N-glycan decorations exist on the majority of eukaryotic proteins and their aberrant compositions are associated with various diseases, including viral infection and cancer. Endo-α-mannosidase hydrolyzes the α-1,2-mannosidic bond between the glucose-substituted mannose and the rest of the N-glycan in Golgi apparatus, providing a glucosidase I and II independent pathway for the maturation of N-glycan. The aim of the present study is to confim the newly proposed catalytic mechanism for endo-α-mannosidase: neighboring group participation via a 1,2-anhydro sugar intermediate. Since this intermediate is unstable, glycosyl-1,2-β-anhydro carbasugar 53 was designed and synthesized to support the existence of this intermediate for glycosidase-catalyzed hydrolysis. Moreover, glycosyl-1,2-β-aziridine carbasugar 64 and glycosyl-1,2-olefinic carbasugar 63 were designed and synthesized as novel endo-α-mannosidase inhibitors for the development of therapeutic agents. In addition, glycosyl-1,2-α-anhydro carbasugar 52 and glycosyl-1,2-α-aziridine carbasugar 65 were also synthesized as compare. All the target compounds were prepared efficiently from the same glycosyl-carbasugar that was obtained from D-(+)-maltose through several steps of protections, modifications, and Claisen rearrangement. The biological evaluation is underway.

La barrière épidermique du stratum corneum (SC) est doublée par une barrière secondaire des jonctions serrées (JS) qui influent sur la formation de barrière principale. Dans mes travaux, je me suis concentré sur l'étude de la présence et l'évolution des éléments jonctionnelles composants ces deux barrières ; les cornéodesmosomes au niveau du SC et les JSs au niveau de la granuleuse. En plus, je me suis intéressé à l'implication des glycanes dans la fonction barrière épidermique. Ces travaux ont été réalisés soit dans un contexte physiologique soit par la modulation de la barrière épidermique par des facteurs intrinsèques et extrinsèques. Nos résultats confirment que les JSs jouent un rôle subalterne par rapport à la barrière du SC et montrent que les glycanes persistent à la surface des cornéocytes humains. La composition et la répartition utlrastructurale des glycanes évoluent à travers les assises du SC jusqu'à la desquamation d'une manière concordante avec la répartition des cornéodesmosomes. Certaines modifications intrinsèques naturelles lors du vieillissement ou pathologiques notamment l'état pelliculaire et la dermatite atopique, ont permis d'appréhender le rôle de ces composants dans la cohésion du SC et la prestance d'une barrière fonctionnelle. Les modifications extrinsèques de la barrière par l'application de solvants, d'excipients ou de formulations perméabilisantes montrent l'importance de l'organisation utlrastructurale des composants jonctionnelles et non jonctionnelles du SC dans le maintien d'une barrière efficace / The stratum corneum (SC) barrier is doubled by the secondary barrier of tight junctions which influences the formation of the main barrier. In my work, I focused on the study of the junctional elements composing those two barriers; corneodesmosomes in the SC and the tight junction at the granular layer level. In addition, I got interested in the involvement of glycans in the epidermal barrier function. This work was carried out either in skin physiological conditions or by the modulation of the epidermal barrier by intrinsic or extrinsic factors. Our results confirm that tight junctions play a subordinate role compared to the SC barrier and that glycans remain present at the surface of human corneocytes. The composition and the ultrastructure distribution of glycans evolve from the SC compactum to the SC disjunctum, towards desquamation in a comparable manner to the repartition of corneodesmosomes. Natural intrinsic changes during aging and pathological changes, including dandruff and atopic dermatitis, helped us to understand the role of those components in the cohesion of the SC and the conservation of functional barrier. Extrinsic modulation of the barrier by the application of solvents, excipients or topical formulations shows the importance of the ultrastructural organization of junctional and non-junctional SC components in maintaining an effective barrier

Das Problem des Missbrauchs von Erythropoietin (EPO) als Dopingsubstanz zur Steigerung der Ausdauerleistung wurde schlagartig weltweit durch den Skandal zur Tour de France 1998 bekannt. Das Internationale Olympische Komitee (IOC) führte ab 1992 Erythropoietin explizit auf der Liste der verbotenen Wirkstoffe auf, ohne des es möglich war zwischen den rekombinantem und dem körpereigene Erythropoietin zu unterscheiden. Bei der im Institut für Dopinganalytik und Sportbiochemie Kreischa durchgeführten Arbeit wurden zwei generelle Strategien verfolgt: zum einen ein indirekter Nachweis des rhEPO, basisierend auf dessen Auswirkungen auf die Erythropoese, und zum anderen der direkte Nachweis des Unterschieds zwischen rekombinantem und humanem Erythropoietin. In der ersten durchgeführten Populationsuntersuchung von 229 Leistungssportlern konnte bei der Auswertung der Daten lediglich eine signifikante Erhöhung des löslichen Transferrinrezeptors (sTfR) bei den Ausdauerathleten gefunden werden, während sich die hämatologischen Parameter nicht unterschieden. In der anschließenden Verlaufsuntersuchung von Ausdauerathleten des Deutschen Leichtathletikverbandes wurden zusätzlich zu den bereits in der Populationsstudie untersuchten Parametern erstmalig von Hochleistungs-athleten Retikulozyten und deren Reifeparameter untersucht. Bei den Hochleistungs-sportlern konnten, insbesondere für die Retikulozyten-parameter, über den Zeitraum der Studie konstante Werte gefunden werden. Die Untersuchung der zirkadianen Rhythmik zeigte lediglich für den Parameter Erythropoietin einen signifikante Veränderung mit einem Maximum in den späten Abendstunden (20:00 bis 23:00 Uhr) erreichte. Die Untersuchung der Variation der indirekten Parameter über den Zeitraum eines Jahres zeigte, dass im Gegensatz zu der Verlaufsuntersuchung der DLV-Athleten, bei der der längste Untersuchungs-zeitraum sechs Monate betrug, eine Veränderung aller Parameter, mit Ausnahme von Erythropoietin, bestand. Bei der Auswertung der Belastungsstudien wurde für die gut trainierten Athleten nur ein geringer Einfluss auf die hämatologischen Parameter gefunden, während bei einigen Retikulozytenparametern signifikante Erhöhungen durch die Belastung festgestellt werden konnten. Mit der Etablierung der direkten Nachweismethode für EPO im Urin und der Anpassung der ursprünglichen Methode an das neue Präparat ARANESP, ein modifiziertes EPO, änderte sich die Aufgabenstellung für die indirekten Parameter, da es ab sofort möglich war eine große Anzahl Proben unter Verwendung von niedrigeren Grenzwerten zu screenen. Anhand der Werte der weltbesten Ausdauerathleten wurden allgemein gültige Grenzwerte und eine globale Strategie für ein Screening aufgestellt. Bei einem auffälligen Befund würde in jedem Fall die korrespondierende Urinprobe mittels der direkten Methode untersucht und erst mit dem Nachweis des rekombinanten Erythropoietins als positiv bewertet werden. Zusätzlich zu den indirekten Parametern wurden Untersuchungen hinsichtlich des direkten Nachweis, d. h. der Anreicherung von Erythropoietin und einer massenspektrometrischen Analyse einzelner Glykanketten, durchgeführt, bei denen mit der Kombination Nanospray und TOF-MS die notwendigen Nachweisgrenzen erreicht werden konnten. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass ausgewählter Blutparameter sehr gut geeignet sind, um als Screeningmethode für erythropoesesteigernde Substanzen zu dienen. Im Gegensatz zur Methode des direkten Nachweises von EPO im Urin, die durch die Verfügbarkeit der Referenzsubstanzen limitiert ist, bietet der indirekte Nachweis über Blutparameter den Vorteil, Veränderungen des erythropoetischen Systems, verursacht durch neue Substanzen oder Methoden, erfassen zu können.

Das Problem des Missbrauchs von Erythropoietin (EPO) als Dopingsubstanz zur Steigerung der Ausdauerleistung wurde schlagartig weltweit durch den Skandal zur Tour de France 1998 bekannt. Das Internationale Olympische Komitee (IOC) führte ab 1992 Erythropoietin explizit auf der Liste der verbotenen Wirkstoffe auf, ohne des es möglich war zwischen den rekombinantem und dem körpereigene Erythropoietin zu unterscheiden. Bei der im Institut für Dopinganalytik und Sportbiochemie Kreischa durchgeführten Arbeit wurden zwei generelle Strategien verfolgt: zum einen ein indirekter Nachweis des rhEPO, basisierend auf dessen Auswirkungen auf die Erythropoese, und zum anderen der direkte Nachweis des Unterschieds zwischen rekombinantem und humanem Erythropoietin. In der ersten durchgeführten Populationsuntersuchung von 229 Leistungssportlern konnte bei der Auswertung der Daten lediglich eine signifikante Erhöhung des löslichen Transferrinrezeptors (sTfR) bei den Ausdauerathleten gefunden werden, während sich die hämatologischen Parameter nicht unterschieden. In der anschließenden Verlaufsuntersuchung von Ausdauerathleten des Deutschen Leichtathletikverbandes wurden zusätzlich zu den bereits in der Populationsstudie untersuchten Parametern erstmalig von Hochleistungs-athleten Retikulozyten und deren Reifeparameter untersucht. Bei den Hochleistungs-sportlern konnten, insbesondere für die Retikulozyten-parameter, über den Zeitraum der Studie konstante Werte gefunden werden. Die Untersuchung der zirkadianen Rhythmik zeigte lediglich für den Parameter Erythropoietin einen signifikante Veränderung mit einem Maximum in den späten Abendstunden (20:00 bis 23:00 Uhr) erreichte. Die Untersuchung der Variation der indirekten Parameter über den Zeitraum eines Jahres zeigte, dass im Gegensatz zu der Verlaufsuntersuchung der DLV-Athleten, bei der der längste Untersuchungs-zeitraum sechs Monate betrug, eine Veränderung aller Parameter, mit Ausnahme von Erythropoietin, bestand. Bei der Auswertung der Belastungsstudien wurde für die gut trainierten Athleten nur ein geringer Einfluss auf die hämatologischen Parameter gefunden, während bei einigen Retikulozytenparametern signifikante Erhöhungen durch die Belastung festgestellt werden konnten. Mit der Etablierung der direkten Nachweismethode für EPO im Urin und der Anpassung der ursprünglichen Methode an das neue Präparat ARANESP, ein modifiziertes EPO, änderte sich die Aufgabenstellung für die indirekten Parameter, da es ab sofort möglich war eine große Anzahl Proben unter Verwendung von niedrigeren Grenzwerten zu screenen. Anhand der Werte der weltbesten Ausdauerathleten wurden allgemein gültige Grenzwerte und eine globale Strategie für ein Screening aufgestellt. Bei einem auffälligen Befund würde in jedem Fall die korrespondierende Urinprobe mittels der direkten Methode untersucht und erst mit dem Nachweis des rekombinanten Erythropoietins als positiv bewertet werden. Zusätzlich zu den indirekten Parametern wurden Untersuchungen hinsichtlich des direkten Nachweis, d. h. der Anreicherung von Erythropoietin und einer massenspektrometrischen Analyse einzelner Glykanketten, durchgeführt, bei denen mit der Kombination Nanospray und TOF-MS die notwendigen Nachweisgrenzen erreicht werden konnten. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass ausgewählter Blutparameter sehr gut geeignet sind, um als Screeningmethode für erythropoesesteigernde Substanzen zu dienen. Im Gegensatz zur Methode des direkten Nachweises von EPO im Urin, die durch die Verfügbarkeit der Referenzsubstanzen limitiert ist, bietet der indirekte Nachweis über Blutparameter den Vorteil, Veränderungen des erythropoetischen Systems, verursacht durch neue Substanzen oder Methoden, erfassen zu können.