Thèse (D. en biochimie)--Université du Québec à Montréal, 2006. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Bibliogr.: f. [251]-292. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 86-94. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. [180]-209. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Cette présente thèse a permis d'acquérir un corpus de données importantes qui valident un nouveau modèle animal d'étude du déclin cognitif lié à l'âge, le marmouset commun (Callithrix jacchus). Un ensemble de tâches comportementales ont été effectuées par nos animaux sur écran tactile dans un contexte semi-naturel. Les résultats permettent de comprendre et caractériser les divers déficits présents chez les sujets âgés et de découvrir, via une méthode d'analyse algorithmique, les périodes d'âge clés où ceux-ci apparaissent. La présence de déficits précoces souligne l'intérêt du modèle dans l'optique des pathologies dégénératives du cerveau. De plus, les analyses des données morphométriques obtenues par IRM structurale ont révélé certaines anomalies anatomiques pouvant apparaitre chez les individus âgés. Également, l'analyse des enregistrements audio que nous avons obtenus pendant les sessions comportementales a montré l'existence d'une influence de l'environnement sonore et particulièrement de certaines vocalisations sur les performances cognitives. Ce résultat souligne l'importance de mener les expérimentations dans un contexte semi-naturel tel que le nôtre. Il met également l'accent sur l'importance de mener ce genre d'approche et de l'adapter pour une meilleure compréhension du rôle du vieillissement dans la cognition sociale. L'ensemble de notre travail permet ainsi paver le chemin à de nouvelles voies de recherche fondamentale et clinique intéressantes et prometteuses. / This thesis allowed the acquisition of a corpus of important data validating a new animal model for the study of cognitive decline related to age, the common marmoset (Callithrix jacchus). A set of behavioral tasks were performed by our animals on touchscreen in a semi-natural context. The results enabled us to understand and characterize the various deficits present in elderly subjects and to discover, through an algorithmic analysis method, the key periods in which they appear. The presence of early deficits underlines the interest of the model considering degenerative brain pathologies. In addition, the analysis of the morphometric data obtained by structural MRI revealed some anatomical abnormalities that may appear in the elderly. Likewise, the analysis of the audio recordings that we obtained during the behavioral sessions showed an influence of the sound environment and particularly of some vocalizations on cognitive performances. This result highlights the importance of conducting experiments in a semi-natural context as ours. It also emphasizes the importance of conducting this kind of approach and adapting it for a better understanding of the role of aging in social cognition. Thus, all of our work paves the way for a new interesting and promising issues for fundamental and clinical research.

La voie de synthèse des acides aminés ramifiés est présente chez les plantes, les bactéries et les champignons mais est absente chez les mammifères. C’est pourquoi il est intéressant de cibler cette voie métabolique par des inhibiteurs spécifiques des enzymes qui la compose afin de développer des herbicides non sélectifs. Une famille d’herbicide déjà commercialisée agit sur la première enzyme de cette chaine enzymatique. Néanmoins des cas de mauvaises herbes résistantes à ces composés sont apparus et leur incidence continue d’augmenter. Il apparait donc important de cibler une autre enzyme de la voie de synthèse de ces acides aminés ramifiés afin de contourner ce problème de résistance.L’enzyme cétoacide réductoisomérase (KARI) intervient également dans la voie métabolique citée précédemment. Deux inhibiteurs IpOHA et Hoe 704 ont été développés dans les années 1980, mais malheureusement n’ont pas montré d’activité lors de traitements en plein champ. Cependant ils restent tous les deux, les références en tant qu’inhibiteurs in vitro.L’analyse de la diffraction par rayons X de KARI cristallisée avec un des inhibiteurs ou son substrat naturel montre que les groupements fonctionnels portés par ces derniers viennent complexer deux cations métalliques au sein du site actif. De plus la comparaison des structures des inhibiteurs ou des états de transition du substrat permet de dégager une structure générale pour le développement de nouvelles molécules potentiellement actives. Ainsi trois sous-structures doivent être présentes avec une double pince complexante, un groupement lipophile et un groupement accepteur de liaison hydrogène.Dans ce contexte, différents groupements comme des oxydes de diorganylphosphines, des dihydropyrimidinediones, des dérivés d’acides carboxyliques ou hydroxamiques peuvent être modifiés et utilisés comme motifs complexants. Les fonctions et groupements fonctionnels cités ont déjà prouvé leur efficacité lors du développement d’autres inhibiteurs de métalloenzymes. / The branched-chain amino acids metabolic pathway is present in many living beings such as plants, bacteria and fungi but not in mammals. This is why it has been interesting to target this enzymatic pathway with specific inhibitors in order to develop non-selective herbicides. The main non-selective herbicides commercialised inhibit the first enzyme of this metabolic route. However more and more cases of resistant weed appeared and spread. Thus it raises the interest and importance of designing new compounds targeting another enzyme from the biological pathway in order to circumvent the resistance issue.The Ketolacid Reductoisomerase (KARI) protein also intervenes in the aforementioned enzymatic pathway. Although two inhibitors, IpOHA and Hoe 704, were synthesised during the 80s they have not proven active enough in field treatment. Nonetheless both inhibitors remain as references for in vivo biological activity.The X-ray diffraction representations of KARI including each inhibitor or its natural substrate show that the functional groups borne by the latter chelate two metal cations within the active site. Moreover the comparison between inhibitor structures and the substrate transition states reveals a general pattern in order to design and develop new potential biologically active compounds. For that purpose three major substructure units have to be considered: a double chelating pincer, a lipophilic group and a hydrogen bond accepting moiety.In this context different functional groups such as diorganylphosphine oxides, dihydropyrimidinediones, carboxylic acid or hydroxamic acid derivatives could be modified and used as chelating motifs. The functional groups listed have already proven their efficacy as part of other metalloenzyme inhibitors.

Depuis sa découverte en 1994, la protéine kinase Haspine fait l’objet d’un intérêt scientifique croissant en raison de son rôle clé dans la mitose. Elle est impliquée dans localisation et l’activation spatio-temporel d’Aurora B en créant un site d’ancrage (phosphorylation de l’Histone H3 sur la Thr3) sur les chromosomes et notamment aux centromères en première partie de mitose. Une perte d’activité de l’Haspine s’accompagne irrémédiablement d’erreurs dans l'alignement des chromosomes, la cohésion centromérique et l'intégrité des fuseaux mitotiques. Ces fonctions en fait une cible thérapeutique potentielle contre le cancer. Les objectifs de cette thèse ont été de mieux comprendre les fonctions de cette protéine dans la cellule en mitose, et parallèlement, de caractériser de nouveaux inhibiteurs spécifiques de cette kinase. Nous avons montré que l'intégrité des centrosomes et du fuseau mitotique dépend de l'activité kinase de l’Haspine de façon indépendante de l’activité d’Aurora B. De plus, nous montrons que l’Haspine agit comme un régulateur négatif de la nucléation des microtubules aux centrosomes ainsi que sur les chromosomes. Pour mieux comprendre le rôle de Haspine dans la nucléation des microtubules, nous avons cherché de nouveaux substrats à l'aide d'une puce protéique. Nous avons identifié plusieurs candidats parmi lesquels l’effecteur de nucléation, la kinase Nima Nek9. Nous avons confirmé que Nek9 est un substrat de l’Haspine in vitro. De plus, nos résultats ont montré que la déplétion de Nek9 sauve en partie le phénotype de déplétion de l’Haspine, ce qui suggère que l’Haspine a un rôle antagoniste de la fonction centrosomale de Nek9. L’ensemble de nos résultats démontre une nouvelle fonction de l’Haspine de son implication dans la régulation des voies de signalisation de la nucléation des microtubules. En parallèle, nous avons caractérisé une nouvelle série de petites molécules inhibitrices de Haspine, des imidazopyridines dérivées du CHR-6494. Nos composés hits montrent une bonne activité inhibitrice de l’Haspine et une sélectivité accrue. Ils ont l’avantage de ne pas provoquer un arrêt du cycle cellulaire en G2/M comme le CHR-6494 et n’inhibent pas la CDK1. Ils s’avèrent être de précieux outils d’études des fonctions de l’Haspine et une base structurale pour la synthèse d’outils thérapeutiques potentiels. / Since its discovery in 1994, Haspin protein kinase has been of growing scientific interest due to its key role in mitosis. It is involved in spatio-temporal localization and activation of Aurora B kinase by creating a specific anchoring site (phosphorylation of Histone H3 on Thr3) on chromosomes and specifically at centromers during early mitosis. Loss of Haspin activity is irremediably accompanied by chromosome alignment errors, centromeric cohesion and mitotic spindle defects. Its essential mitotic functions make it a potential therapeutic target for cancer. The objectives of this thesis were to better understand the functions of Haspin in mitosis, and at the same time, to characterize new specific inhibitors. We have shown that centrosome and mitotic spindle integrity depends on Haspin kinase activity independently of Aurora B activity. In addition, we show that Haspin acts as a negative regulator microtubule nucleation both at centrosomes and on chromosomes. To better understand Haspin's role in microtubule nucleation we looked for new substrates using protein chips. We have identified several candidates including the Nima kinase nucleation effector, Nek9. We confirmed that Nek9 is an in vitro Haspin substrate. In addition, our results showed that Nek9 depletion partly saves the Haspin depletion phenotype, suggesting that Haspin antagonizes Nek9 nucleation function. All of our results demonstrate a new Haspin function in the regulation of microtubule nucleation signaling pathway. At the same time, we have characterized a new series of small inhibitory molecules of Haspin, imidazopyridines derived from CHR-6494. Our hit compounds showed good Haspin inhibitory activity and increased selectivity. Unlike CHR-6494, they have the advantages of not causing cell cycle arrest in G2/M through CDK1 inhibition. They prove to be valuable tools for Haspin function studies and form a strong structural basis for the development of potential therapeutic drugs.

Les b-lactamines, grâce à leur efficacité clinique, sont parmi les antibiotiques les plus prescrits pour traiter des infections bactériennes. Cependant, leur utilité est compromise par la prolifération des b-lactamases (BLs) avec des profils d’hydrolyse de substrats très larges. La résistance induite par les BLs compromet également les b-lactamines les plus puissantes (c-à-d les carbapénèmes). OXA-48, une carbapénèmase de classe D (CHDL), a été initialement identifiée dans une souche de K. pneumoniae de Turquie en 2001. OXA-48 hydrolysent fortement les pénicillines, faiblement les carbapénèmes, et quasiment pas les céphalosporines de troisième génération (C3G). Cependant certains variants comme OXA-163 ou OXA-405 hydrolysent les C3G et pas les carbapénèmes. La comparaison de la structure tri-dimensionnelle d’OXA-48 avec d’autres CHDLs a révélé de petites différences principalement localisées dans les boucles qui relient des éléments de structure. Notamment, la boucle localisée entre les feuillets b5 et b6 semble jouer un rôle majeur dans l’hydrolyse des carbapénèmes.Afin de mieux comprendre la contribution de la boucle b5-b6 dans l’hydrolyse des carbapénèmes, nous avons étudié, grâce à des outils biochimiques et structuraux, des variants naturels ou synthétiques d’OXA-48 présentant des modifications dans la boucle: le rôle du remplacement de chaque AA de la boucle par une alanine, des délétions croissantes ou de l’augmentation de la taille de la boucle. Nous avons également réalisé l’échange de boucle entre OXA-48 et OXA-18, une oxacillinase inhibée par l’acide clavulanique et hydrolysant fortement les C3G mais pas les carbapénèmes. La protéine recombinante OXA-48loop18 hydrolysait les C3G, et conservait une activité significative d’hydrolyse des carbapénèmes. L’échange de boucle a permis l’élargissement du site actif, permettant l’accès à des b-lactamines possédant un radical volumineux (e.g. ceftazidime). De plus, le remplacement de chaque AA de la boucle par une alanine a relevé de faibles changements hydrolytiques. En réalisant des délétions croissantes d’AA soit en partant de la gauche de la boucle (Tyr-211 vers Pro-217) ou de la droite (Pro-217 vers Tyr-211), nous avons montré que l’activité d’hydrolyse des carbapénèmes diminuait avec la taille des délétions, alors que celle des C3G augmentait. Les délétions de 4 AA présentent les plus fortes activités hydrolytiques des C3G et une perte totale de l’activité carbapénèmase, excepté pour le simple mutant, OXA-48∆P217, qui présentait un profile d’hydrolyse avec une forte activité carbapénèmase et C3G. La cristallographie et la modélisation moléculaire ont montré une grande flexibilité de la boucle, permettant l’entrée de b-lactamines de tailles variables. De plus, l’étude de nouveaux variants d’OXA-48 a permis d’identifier des déterminants structuraux importants dans le profil d’hydrolyse observé. Ainsi, la délétion I215-E216 associée à la substitution R214K dans la boucle b5-b6 de OXA-517 permet une forte hydrolyse des carbapénèmes et des C3G. De même, dans OXA-519, une substitution V120L située à proximité de la boucle b5-b6, a pour conséquence une diminution de l’affinité pour tous les substrats. La chaine latérale plus encombrante de la L120 empêche l’insertion des b-lactamines, diminuant l’affinité de l’enzyme. Finalement, nous avons caractérisé OXA-535, la b-lactamase naturelle et chromosomique de Shewanella bicestrii JAB-1 qui, n’ayant uniquement 91,5% d’identité en AA avec OXA-48, présente le même profil d’hydrolyse. OXA-535 présentait 98.9% d’identité en AA avec OXA-436, codé par un gène plasmidique, suggérant ainsi que S. bicestrii portant le gène blaOXA-535 pourrait être le progéniteur du gène plasmidique blaOXA-436.Nos travaux ont montré le formidable pouvoir d’adaptation de OXA-48 à évoluer par mutation afin d’accommoder différents substrats, et comment la nature et la longueur de la boucle b5-b6 pouvait influencer sur la spécificité de substrat. / Antimicrobial resistance is the most alarming emerging problem in infectious diseases. b-Lactams, due to their safety, reliable killing properties and clinical efficacy, are among the most frequently prescribed antibiotics used to treat bacterial infections. However, their utility is being threatened by the worldwide proliferation of b-lactamases (BLs). BL-mediated resistance does not spare even most powerful b-lactams, carbapenems, whose activity is challenged by carbapenemases. OXA-48, a carbapenem-hydrolyzing class D b-lactamase (CHDL) initially identified from a Klebsiella pneumoniae isolate from Turkey in 2001, has since spread globally with the isolation of more than 30 variants. Most OXA-48-like enzymes hydrolyze penicillins at high level, carbapenems at low level and lack significant expanded-spectrum cephalosporin (3GC) hydrolysis, others such as OXA-163 hydrolyze expanded-spectrum cephalosporins and poorly carbapenems. Comparison of OXA-48 tertiary structure with those of other CHDLs revealed small differences located mainly in the loops connecting secondary structure elements, which may vary in length and orientation. The loop located between the b5 and b6 strands (Tyr211 to Pro217) has been suggested to play a major role in carbapenem hydrolysis.To better understand the contribution of the b5-b6 loop in the carbapenem hydrolysis of OXA-48-like carbapenemases, we investigated, using biochemistry and structural biology, natural OXA-48 variants with changes in different loops, replaced each AA of the loop b5-b6 by alanines, performed increasing deletions or increased the size of this loop by replacing it with that of OXA-18, a clavulanic acid inhibited class D b-lactamase that presents activity against expanded-spectrum cephalosporins and none against carbapenems. The resulting OXA-48loop18 was able to hydrolyze expanded-spectrum cephalosporins and conserved partial carbapenem hydrolysis. Structural analysis demonstrated that the loop swap produced an opening of the active site, being now accessible to b-lactams with bulky sidechains e.g. ceftazidime. Additionally, by performing alanine replacements in the b5-b6 loop we could show reduced hydrolysis of carbapenems, mostly reflected by changes in kcat. By increasing deletions in the b5-b6 loop, starting from Tyr211 to Pro217 and from the Pro217 to Tyr211, the activity against carbapenems decreased with the size of the deletion whereas the activity against ceftazidime increased. 4 AA deletions revealed the highest 3GC activity, except for one single AA mutant, OXA-48∆P217, with high level carbapenem and ceftazidime hydrolysis. Crystallography along with molecular modelling showed an increased flexibility of this loop allowing different sized b-lactams to enter the active site. Moreover, the characterization of three novel natural OXA-48 variants revealed structural features important in the observed hydrolysis profile. Thus, the I215-E216 deletion and R214K substitution in the b5-b6 loop of OXA-517 induced the hydrolysis of carbapenems and C3G at high level. In OXA-519, the V120L substitution is located at the bottom of the binding site, in the close vicinity of the active Ser70 and the b5-b6 loop, and therefore overall higher Km values were observed compared to OXA-48. The bulkier side chain of L120 in OXA-519 hampers the approach of b-lactam substrate, resulting in a decrease of the substrate affinity. Finally, we have characterized the chromosomally-encoded OXA-535 that is more distantly related to OXA-48 (91.5% AA identity), despite similar hydrolysis profiles. Interestingly, OXA-535 presented 98.9% of AA identity with the plasmid-mediated OXA-436 suggesting that the blaOXA-535 gene might be the progenitor of the plasmid-encoded blaOXA-436 gene.Taken together, our work illustrates the propensity of OXA-48 to evolve through mutations to accommodate different substrates in its active site and how the b5–b6 loop determines the specificity of the enzyme.

L'endométriose est une maladie gynécologique, touchant les femmes en âge de procréer. Cette pathologie est caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c'est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme étant un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie. L’objectif général de ce projet a donc été d’étudier les mécanismes cellulaires de molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l'expression anormalement élevée dans cette pathologie, que sont MIF et les prostaglandines PGE2 et PGF2α, dans les anomalies inflammatoires et invasives en cause dans cette pathologie. La première partie de nos travaux a porté sur l’étude d’un modèle murin de l’endométriose déficient du gène MIF. Le nombre et le volume des lésions collectées à partir des souris déficientes pour le gène MIF sont significativement inférieurs à ceux mesurés dans des souris sauvages utilisées comme contrôle. L’analyse par PCR des cellules isolées des lésions de souris déficientes du gène MIF a révélé une expression réprimée des protéines d’adhésion, d’inflammation et d’angiogenèse. Ces données démontrent pour la première fois que le MIF agit directement sur la croissance et la progression de lésions d’endométriose in vivo. Une partie de nos travaux a porté sur les molécules nécessaires au métabolisme de PGE2 et PGF2α dans l'endomètre eutopique des femmes normales et l'endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d'endométriose. Selon nos données, l'expression de certains de ces facteurs est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la procréation. La stimulation des cellules ectopiques par PGF2α entraîne une libération accrue de VEGF et CXCL-8, ceci via l'induction de COX-2 et des deux variants d’épissage du récepteur FP. De plus, la PKC joue un rôle dans ce phénomène, dépendamment et indépendamment de la PLC. Par son effet inducteur sur la libération de VEGF et CXCL-8, PGF2α pourrait favoriser l'aspect inflammatoire et le développement ectopique des lésions d'endométriose, notamment par des phénomènes d’angiogenèse et de prolifération cellulaire accrus. L'effet de PGF2α sur la libération de VEGF et CXCL-8 par les cellules endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de ces cytokines dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d'endométriose, un phénomène suspecté dans l'infertilité et les douleurs associées à cette maladie. Nos derniers résultats obtenus à partir du liquide péritonéal montrent un profil cytokinique en faveur de l’angiogenèse et la prolifération des lésions d’endométriose, avec une forte augmentation des facteurs suivants : EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC et Rantes, confortant nos observations préalables redéfinissant la maladie comme étant d’origine angio-inflammatoire. L'endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu'une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l'expression altérée dans l'endométriose, notre étude montre que MIF, PGE2 et PGF2α, ainsi qu’une pléthore de facteurs pro-angiogéniques pourraient être de ceux jouant un rôle dans l'infertilité et les douleurs reliées à cette maladie. / Endometriosis is a menstrual disorders, is mainly diagnosed in the peritoneal cavity by the presence of lesions, which are thought to originate from the endometrium. Little is known about the causes of endometriosis and no targeted treatment is available. Our studies were the first to show functional defects involving the immune system in the endometrium, i.e. before this tissue migrates and grows into abnormal locations. Our current main hypothesis is that endometriosis development requires a combination of immune dysfunction involving factors, such as MIF, PGE2 and PGF2α. Using a mouse model where MIF-knock out (KO) mice received intra-peritoneal injection of endometrial tissue from MIF-KO or syngenic wild type (WT) mice and vice versa, we first revealed that MIF genetic depletion resulted in a marked reduction ectopic endometrial tissue growth, a disrupted tissue structure and a significant downregulation of the expression of major inflammatory, cell adhesion, survival and angiogenic factors relevant to endometriosis pathogenesis, whereas MIF add-back to MIF-KO mice significantly restored endometriosis-like lesions number and size. This study provides compelling evidence for the role of MIF in endometriosis development and its possible interest for a targeted treatment of endometriosis. We then revealed for the first time multiple defects in PG biosynthesis and receptivity pathways, which differ between eutopic intrauterine and ectopic endometrial tissues and may, owing to the wide spectrum of PG properties, contribute to the initial steps of endometrial tissue growth and development and have an important role to play in the pathogenesis and symptoms of this disease. Afterward, we focussed on PGF2α which markedly up-regulated PGE2, CXCL-8 and VEGF secretion in endometriotic cells, through COX-2 activation. Such an effect was abolished by AL8810, a specific FP antagonist, and significantly down-regulated after specific inhibition of FP different variants signalling pathways. PGF2α enhanced angiogenesis through endothelial tubal formation and proliferation processes. These results show for the first time that PGF2α exerts an indirect angiogenic effects by interacting with ectopic stromal cells and induces the secretion of major angiogenic factors via FP signalling pathways. This study provides evidence for a new mechanism underlying endometriosis development and pathophysiology. As our last data showed distinct patterns of peritoneal fluid cytokine concentrations in endometriotic women most notably a marked increase in EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC and Rantes. These changes may exacerbate the local peritoneal angiogenic and proliferative reaction observed in women with endometriosis, and contributes to its pathophysiology. Inflammation is a major hallmark of endometriosis and angiogenesis is crucial to ectopic endometrial tissue growth. Once viewed as archetypical mediators of inflammation and pain, prostaglandins and angiogenic cytokines should be now regarded major promoters of endometriotic lesions growth.

En 1993, l’Organisation Mondiale de la Santé déclarait que la tuberculose était « une urgence de santé publique mondiale ». Plus de 20 ans après, cette maladie infectieuse causée par Mycobacterium tuberculosis, reste toujours un problème à l’échelle de la planète. Malgré des progrès très importants enregistrés dans la lutte contre la tuberculose dans le monde, l’OMS estime que 9 millions de personnes ont contracté cette maladie en 2013 et que 1,5 million sont morts durant cette même année. De plus, l'émergence de la tuberculose multirésistante nécessite le développement de nouveaux outils et de nouvelles stratégies thérapeutiques. Récemment, deux nouveaux composés, bedaquiline et delamanid ont reçu une autorisation temporaire d’utilisation dans le but de renforcer l’arsenal thérapeutique. Néanmoins, il existe toujours la possibilité que la bactérie puisse rapidement développer des résistances liées au mécanisme d’action de ces nouveaux médicaments. C’est pour toutes ces raisons que l’arsenal thérapeutique doit être renforcé. Ce travail de thèse repose sur la découverte et l'optimisation de nouveaux composés antituberculeux selon des approches dont le point de départ commun est le criblage de petites molécules appelées fragments.La première partie de ce manuscrit présente la continuité d’un travail démarré au cours de la thèse de Baptiste Villemagne et qui a pour but de potentialiser l’activité de l'éthionamide, un médicament antituberculeux utilisé pour le traitement de seconde intention. Le répresseur transcriptionnel EthR a été validé comme élément clé dans la bioactivation de l’éthionamide. Les inhibiteurs de cette cible, développés selon une approche par fragments ont permis de potentialiser l'activité de l'éthionamide in vitro. Cependant, la faible stabilité microsomale de ces composés a limité leur utilisation in vivo. L’étude de la métabolisation du composé tête de série et la modification structurale de ce dernier a permis le développement des nouveaux inhibiteurs d’EthR présentant des propriétés pharmacocinétiques et physico-chimiques désormais acceptables pour la réalisation de tests in vivo.La deuxième partie de cette thèse s’est concentrée sur la synthèse d’inhibiteurs de MabA, une β-cétoacyl-ACP réductase mycobactérienne participant à la synthèse des acides gras à longue chaîne, précurseurs des acides mycoliques qui sont les constituants majeurs de la paroi mycobactérienne. Cette enzyme a été montrée comme étant indispensable à la survie de la bactérie mais aucun inhibiteur à ce jour n’a été identifié. Le criblage d’une chimiothèque de fragments sur MabA a été réalisé via deux tests différents (un test d’affinité pour la cible (TSA) et un test enzymatique). Les hits ainsi identifiés ont été resynthétisés et testés dans un test fonctionnel. Les étapes d’optimisation de l’activité des hits reconfirmés sont ainsi décrites. Ces résultats ont permis de développer des composés présentant des activités de l’ordre du micromolaire. Dans la troisième partie, un travail de conception et de synthèse de nouveaux fragments, visant à compléter la chimiothèque actuelle a été effectué. Les fragments originaux contenant un motif isoxazoline ont été synthétisés à partir d’alcènes et d’aldoximes utilisés en tant que synthons de départ, selon une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire. L’analyse conformationnelle de ces fragments a permis de montrer que ces structures venaient enrichir l’espace de la diversité, notamment par l’introduction d'un motif permettant le déploiement des substituants dans les trois dimensions de l’espace. La solubilité expérimentale de ces fragments a été également mesurée et nous avons pu montrer que ces molécules étaient adaptées au criblage. / In 1993, the World Health Organization (WHO) declared Tuberculosis (TB) as a global public health emergency. Over 20 years later, this infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis, remains a major public health problem. Despite the significant progress in the fight against TB worldwide, WHO estimates that 9 million people contracted the disease in 2013 and 1.5 million died in that year. In addition, the emergence of multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) requires the development of new tools and new therapeutic strategies. Recently, two new compounds, bedaquiline and delamanid were approved in MDR-TB treatment in order to strengthen the actual MDR-TB chemotherapy. Nevertheless, there is always the possibility that the tubercle bacillus can quickly develop resistance related to the mechanism of action of these new drugs. Therefore, the actual therapeutic arsenal must be strengthened. This thesis is based on the discovery and optimization of new anti-TB compounds starting from the screening of small molecules called fragments.The first part of this thesis is the continuation of the research project which was started during the thesis of Baptiste Villemagne. This work aims to develop compounds that can boost the activity of ethionamide, a second-line drug used to treat MDR-TB. The transcriptional repressor EthR has been validated as a key element in the bioactivation of ethionamide. EthR inhibitors were identified using a fragment-based approach and were optimized to potentiate the activity of ethionamide in vitro. However, the low microsomal stability of the lead compound has limited its use in vivo. The metabolism study of the lead compound and key structural modifications allowed a development of new potent EthR inhibitors having acceptable pharmacokinetic and physico-chemical properties for in vivo testing.The second part of this thesis focused on the synthesis of MabA inhibitors. MabA is a mycobacterial β-ketoacyl-ACP reductase involved in the synthesis of long-chain fatty acids, precursors of mycolic acids, which are major constituents of the mycobacterial cell wall. This enzyme has been shown to be essential for the survival of the bacteria but until now no inhibitor has been identified. Screening of a library of fragment molecules on MabA was performed via two different assays (affinity assay using TSA and an enzymatic assay). The identified hits were re-synthesized and tested in a functionnal assay. The optimization steps to improve the activity of the hits are also described. Compounds with activity in the micromolar range were discovered.In the third part, a design and synthesis of new fragments is described. The aim of this project is to build a collection of original fragments showing a 3D-structure scaffold amenable for rapid derivatization. The fragments that contain an original isoxazoline motif were synthesized from alkenes and aldoxime as starting building-blocks by using 1,3-dipolar cycloaddition. The conformational analysis of these structures has shown that they were, as expected, able to deploy substituents in the 3D space. The experimental solubility of these fragments was also measured and the results demonstrated that these molecules are suitable for the screening against new biological targets to help kick-start hit discovery program.

La protéine farnésyltransférase (FTase) est une métalloenzyme à zinc catalysant le transfert d'une chaîne farnésyle provenant du pyrophosphate de farnésyle (FPP) sur le résidu cystéine de certaines protéines possédant un motif CaaX C-terminal où C est la cystéine farnésylée, a est un acide aminé aliphatique et X est Ser, Ala, Gln ou Met. Une fois additionné, le groupement farnésyle fait office de point d'ancrage rendant possible la fixation des protéines à la membrane cellulaire et de guide moléculaire facilitant la liaison de ces protéines prénylées à d'autres protéines. D'abord étudiée en oncologie, la FTase constitue aujourd'hui une cible potentielle pour la thérapie antiparasitaire qui manque cruellement de médicaments suite à l'apparition de phénomènes de résistance. La nécessité d'améliorer les thérapies existantes ouvre la voie de recherches innovantes pour trouver de nouvelles molécules bioactives.Lors de ces travaux de thèse, les deux stratégies de recherche pratiquées en chimie médicinale ont été utilisées.La première approche a consisté à synthétiser des analogues bisubstrats 1,2,3-triazoles pouvant se lier à la fois sur le site de liaison de la protéine et sur celui du FPP. Cette approche rationnelle a aussi permis d'ébaucher une synthèse monotope de triazoles 1,5-disubstitués à partir d'amines primaires. L'approche par criblage constitue la deuxième méthode de recherche de nouveaux inhibiteurs. Dans ce contexte, la chimiothèque de l'ICSN a été criblée et deux composés de type 3-arylthiophène ont révélé de bonnes activités et une structure originale dans l'inhibition de la FTase. Ainsi, des travaux de relations structure-activité ont été réalisés pour moduler les différentes positions du thiophène et la nature de l'hétérocycle central.Ce travail nous a permis d'élaborer une librairie de plus d'une centaine de composés. L'évaluation biologique de ces analogues sur FTases isolées humaine et de T. brucei et sur parasites T. brucei et P. falciparum a révélé des molécules particulièrement intéressantes et prometteuses.