Les protéines à domaine PDZ, en très grand nombre dans le génome humain, sont impliquées dans des interactions protéine-protéine. Elles participent ainsi à véhiculer des signaux à l’origine de différentes pathologies (cancer, douleur….). L’interruption de l’interaction entre la protéine à domaine PDZ, PSD-95, et le récepteur de la sérotonine, 5-HT2A, entraîne une réduction de l’hyperalgie chez le rat neuropathique. Le développement de molécules capables d’inhiber cette interaction pourrait donc conduire à une nouvelle classe d’antalgiques.Nous avons réalisé, au cours de ces travaux, la synthèse de trois générations de ligands, comportant un noyau indolique, capables d’interagir avec le site S0, site très conservé des protéines à domaines PDZ. Dans un premier temps, nous avons préparé 15 biligands possédant un noyau indolique polysubstitué lié, via un espaceur de longueur variable (2 à 6 atomes de carbone), à différents acides aminés, dans le but d’interagir avec le site S1, montrant beaucoup de diversité en fonction du domaine. Nous avons ensuite, après une étude de relation structure/activité, développé deux autres générations d’indoles polysubstitués présentant notamment des substituants hydrophobes en position 5.Nous avons montré, par RMN HSQC 1H/15N et chromatographie d’affinité, que deux de ces composés sont des inhibiteurs de l’interaction PSD-95/5-HT2A et présentent de fortes interactions avec le site S0 de PSD-95. Ces molécules présentent également des propriétés antalgiques particulièrement intéressantes in vivo. Nous avons également déterminé, par RMN NOESY, la structure du complexe protéine/ligand pour ces deux composés. L’orientation d’une de ces molécules dans le site de la protéine nous permet d’envisager le développement d’une nouvelle génération d’indoles polysubstitués, pouvant interagir avec le site S1 de la protéine et permettant ainsi d’obtenir des inhibiteurs sélectifs de l’interaction PSD-95/5-HT2A. / Protein-protein interactions play a central role in the regulation of biological processes and represent a promissing class of therapeutic targets. It has been recently reported that disrupting the interaction between the PDZ protein PSD-95 and the serotonin receptor 5-HT2A induced an antihyperalgesic effect in diabetic rats. In this context, the development of original ligands capable to inhibit specifically this interaction could lead to a new class of analgesic compounds.We carried out the synthesis of three generations of ligands possessing an indole moiety in order to interact with the highly conserved carboxylate-binding loop (GLGF loop) of PSD-95. Two generations of compounds were developed to find out the position and the nature of the substituents furnishing the best interactions. One generation consists of a family of 15 biligands possessing a substituted indole moiety, coupled with a linker (having from 2 to 6 carbon atoms) via an amid function, ended with various amino acids to interact with the S1 site of the protein, in order to obtain specific ligands.By various biological evaluations, NMR HSQC 1H/15N, chromatography affinity assays and in vivo experiments, we identified two promising inhibitors of the interaction PSD-95/5-HT2A with strong interactions with S0 site of PSD-95. For these compounds, we determined the structure of the complex protein/ligand by NMR NOESY experiments. The orientation of one of these molecules in the S0 site allows us to envisage a new generation of ligands capable to interact with the S1 site of the protein.

Les anticorps monoclonaux ont constitué une révolution dans le traitement desmaladies inflammatoires chroniques, mais ils présentent des inconvénients majeurs (effetssecondaires, coûts élevés, résistances).Notre équipe développe des inhibiteurs du TNFα par deux approches : immunisationactive contre des peptides de cytokine pour générer des anticorps neutralisants et petitesmolécules chimiques pouvant inhiber directement le TNFα.J’ai évalué in vitro les meilleurs composés d’un criblage de chimiothèque in silico, etnotamment identifié une petite molécule qui a protégé les animaux dans deux modèles demaladies in vivo (choc septique et colite au DSS). J’ai aussi réalisé l’analyse d’analogueschimiques des meilleurs composés identifiés in vitro.J’ai également évalué l’immunogénicité de plusieurs peptides de TNFα mais lesanticorps générés n’étaient pas neutralisants in vitro et nous n’avons donc pas testé lespeptides in vivo.Mon travail s’est situé à l’interface de la bioinformatique, de la chimie, et de labiologie et m’a permis de bien comprendre les enjeux du développement moderne dumédicament. / Monoclonal antibodies have been a revolution for the treatment of chronicinflammatory diseases but present several drawbacks (secondary effects, prohibitive costs,resistance)Our team develops TNFα inhibitors using two approaches : active immunizationagainst cytokine peptides and small compounds having a direct inhibition on TNFα.I have evaluated in vitro the best compounds selected after in silico screening of achemical library and I have identified a small molecule which was protective in two animalmodels (septic shock and DSS induced colitis). I have also analyzed chemical analogues ofthe best compounds found in vitro.I have also tested the immunogenicity of TNFα peptides but they did not yieldneutralizing antibodies in vitro, and we thus did not test them in vivo.My work was at the interface of bioinformatics, chemistry and biology, and this hasenabled me to understand the key issues in the modern development of drugs.

Les analogues de nucléosides représentent une famille d’agents thérapeutiques très largement utilisée en chimiothérapie anticancéreuse. Cependant des phénomènes de résistance d’origine multifactorielle apparaissent chez les patients atteints de leucémie et il semble que deux protéines appartenant à la famille des 5’-nucléotidases (la nucléotidase cytosolique de type II, cN-II et l’ectonucléotidase, CD73) puissent être impliquées. Nous nous sommes donc intéressés à la synthèse et à l’étude d’inhibiteurs potentiels de cN-II ou de CD73 du type analogue de nucléosides phosphonates. Ce manuscrit rapporte dans un premier temps le contexte biologique des travaux de thèse, et les découvertes ayant supposées l’implication des protéines cibles dans les mécanismes de résistance. Le deuxième chapitre décrit la synthèse d’une série d’analogues beta-hydroxyphosphonates incluant une nucléobase modifiée de type 1,2,3-triazolo, ainsi que leur évaluation biologique vis-à-vis de la cN-II purifiée. Enfin, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant de nouvelles structures capables d’inhiber modestement l’activité enzymatique de CD73. / Nucleosidic analogs are widely used as therapeutic agents in antitumoral chemotherapy. However, cellular resistance appears in a multifactorial manner in leukemic patients and it seems that two proteins belonging to the 5’-nucleotidase family (the 5’-cytosolic nucleotidase, cN-II and the ectonucleotidase, CD73) may be involved in these phenomenon. We focused our interest on the synthesis and the study of potential inhibitors belonging to the family of phosphonate nucleoside analogs. First, we reviewed literature data about the biological context of our research, especially concerning the involvement of these two targeted proteins in resistance phenomenon. Then, we described the synthesis of a series of beta-hydroxyphosphonate nucleosides incorporating 1,2,3-triazolo moiety as nucleobase, as well as their evaluation as inhibitors against the purified enzyme. Finally, preliminary results concerning the design of novel inhibitors of CD73 were reported.

L'hypoxie est une caractéristique saillante de nombreuses tumeurs solides et provient d'un apport vasculaire inadéquat et immature, entraînant une diminution l'apport d'oxygène et nutriments. Ces régions hypoxiques montrent une résistance aux modalités de traitement classiques telles que la radio et la chimiothérapie et sont associées à une survie insuffisante. Dans des conditions hypoxiques,le HIF-1α améliore l'expression de nombreux gènes cibles,l'un d'eux étant l'anhydrase carbonique IX (CAIX). La CAIX est une enzyme transmembranaire,impliquée dans l'hydratation réversible du dioxyde de carbone au bicarbonate et au proton. L'objectif de cette thèse était de cibler CAIX en utilisant divers médicaments à double cible combinés avec des radiosensibilisateurs, des médicaments cytotoxiques etdes médicaments bio-réductibles. Dans cette thèse,plusieurs approches de ciblage CAIX ont été étudiées.Étant donné que les nitroimidazoles sont de bons sensibilisants cellulaires hypoxiques, nous avons conçu plusieurs composés à double cible existant par combinaison d'un nitroimidazole et d'une fraction inhibitrice d'anhydrase carbonique IX (chapitre 3). Auparavant, notre groupe a montré que le dérivé à base de sulfamide 7 a amélioré l'efficacité thérapeutique de l'irradiation de manière dépendante la CAIX avec un rapport d'amélioration de la sensibilisation (SER) de 1,50, ce qui est plus élevé que plusieurs radiosensibilisateurs testés cliniquement tels que le misonidazole et le nimorazole. L'efficacité de la chimiosensibilisation a été observée lors de la combinaison de 7 avec doxorubicine chez des souris porteurs de tumeur HT29 (chapitre 3).Une approche à double cible similaire peut être exploitable pour délivrer des médicaments cytotoxiques vers des cellules exprimant CAIX, ce qui entraîne une administration ciblée spécifique de la tumeur et par conséquent réduit la toxicité normale des tissus. Le chapitre 4 décrit la conception et la synthèse de nouvelles séries de composés à double cible combinant plusieurs médicaments anti-cancéreux. Un seul composé,c'est-à-dire un dérivé ATRi, a montré une efficacité supérieure en association avec un rayonnement dans des cellules surexprimant CAIX par rapport aux cellules dépourvues d'expression CAIX.Le chapitre 5 décrit la conception et la synthèse de divers dérivés de nitroimidazole bio-réductibles,des agents alkylants de moutarde d'azote et des dérivés de N-oxyde combinés avec une fraction inhibitrice de l'anhydrase carbonique IX. Tous ces composés présentent des profils d'inhibition faibles à modérés vers plusieurs isoformes CA testées. Nous avons observé que différentes substitutions et liens dans la même famille de composés influencent la capacité de liaison à CAIX.Pour élargir notre étude sur les médicaments bio-réductibles, le chapitre 6 décrit la conception et la synthèse de 2, 5-nitroimdazole et moutarde d'azote combinées avec des inhibiteurs de l'anhydrase carbonique IX par un agent de liaison de carbamate. Le dérivé 2-nitroimidazole 1b a révélé une cytotoxicité dans les lignées cellulaires HT29 et HCT116 et pourrait être expliqué par le potentiel de réduction des 2-nitroimidazoles par rapport aux 5-nitroimidazoles, car nos résultats n'ont montré aucune cytotoxicité des dérivés du 5-nitroimidazole. Nos futures études visent à optimiser l'efficacité radiosensibilisante de 2b et 2c explorent davantage les propriétés cytotoxiques de 1b.En conclusion, cette thèse a montré que le double nitroimidazole cible combiné à la CAIXi augmente l'efficacité des modalités de traitement standard telles que la chimiothérapie et la radiothérapie. Le ciblage de la CAIX avec la combinaison de médicaments cytotoxiques continue d'être une approche intéressante pour les tumeurs hypoxiques cibles à l'avenir. Les médicaments bio-réductibles avec des potentiels de réduction plus élevés serviraient d'agents cytotoxiques potentiels aux tumeurs hypoxiques, ce qui réduirait la toxicité tissulaire normale. / Hypoxia is a salient feature in many solid tumors and arises due to an inadequate and immature vascular supply resulting in a decreased delivery of oxygen and nutrients. These hypoxic regions show resistance towards conventional treatment modalities such as radio- and chemotherapy and are associated with poor survival. Under hypoxic conditions HIF-1α enhances the expression of many target genes, one of them being carbonic anhydrase IX (CAIX).CAIX is a transmembrane enzyme, which is involved in reversible hydration of carbon dioxide to bicarbonate and a proton.The aim of this thesis was to target CAIX using various dual target drugs combined with radiosensitizers, cytotoxic drugs and bio-reducible drugs.In this thesis several CAIX targeting approaches have been investigated.Since nitroimidazoles are good hypoxic cell sensitizers,we have designed several dual target compounds existing out of a combination of a nitroimidazole and a carbonic anhydrase IX inhibitory moiety (Chapter 3). It has been shown that extracellular acidity limits the uptake of weak basic chemotherapeutic drugs, such as doxorubicin, and thereby decreases its efficacy. We hypothesized that combining these nitroimidazole moieties with a sulfonamide/sulfamide/sulfamate to target CAIX results in a decrease in extracellular acidosis and sensitizes hypoxic tumors to chemo- and radiotherapy. Previously, our group has shown that the sulfamide-based derivative 7 enhanced the therapeutic efficacy of irradiation in a CAIX dependent manner with a sensitization enhancement ratio of 1.50,which is higher than several clinically tested radiosensitizers such as misonidazole and nimorazole. Chemosensitization efficacy was observed upon combination of 7 with doxorubicin in HT29 tumor-bearing mice (Chapter 3).A similar dual target approach may be exploitable to deliver cytotoxic drugs towards CAIX expressing cells, resulting in a specific tumor targeted delivery and consequently reduced normal tissue toxicity. Chapter 4 describes the design and synthesis of new series of dual target compounds combining several anti-cancer drugs, Only one compound, i.e. an ATRi derivative, showed a higher efficacy in combination with radiation in CAIX overexpressing cells as compared to cells lacking CAIX expression.Chapter 5 describes the design and synthesis of various bio-reducible nitroimidazole derivatives, nitrogen mustard alkylating agents and N-oxide derivatives combined with a carbonic anhydrase IX inhibiting moiety. All these compounds showed weak to moderate inhibition profiles towards several tested CA isoforms. We have observed that different substitutions and linkers within the same family of compounds influence the binding capacity to CAIX. For example derivatives 17 and 20 belong to same family, but have a different linker and substitution of the aromatic ring, leading to a different binding capacity towards CAIX.To expand our study on bio-reducible drugs, Chapter 6 describes the design and synthesis of 2-, 5-nitroimdazole and nitrogen mustards combined with carbonic anhydrase IX inhibitors by a carbamate linker. The 2-nitroimidazole derivative 1b revealed cytotoxicity in HT29 and HCT116 cell lines and might be explain by the higher reduction potential of 2-nitroimidazoles compared to 5-nitroimidazoles, since our results did show no cytotoxicity of the 5-nitroimidazole derivatives. Our future studies aim to optimize the radiosensitizing efficacy of 2b and 2c and further explore the cytotoxic properties of 1b.In conclusion, this thesis showed that the dual target nitroimidazole combined with CAIXi increases the efficacy of standard treatment modalities such as chemo and radiotherapy. Targeting CAIX with combination of cytotoxic drugs continues to be an interesting approach to target hypoxic tumors in future. Bio-reducible drugs with higher reduction potentials would serve as potential cytotoxic agents to hypoxic tumors thereby decreasing the normal tissue toxicity.

Candida albicans est un champignon polymorphe, membre de la flore normale humaine, où il réside comme un organisme commensal tout au long de la vie. Cependant, dans certaines circonstances il peut causer des mycoses qui vont des infections superficielles de la peau à des infections systémiques mortelles. Très peu de choses sont connues sur les différences au sein des mécanismes fondamentaux de la croissance cellulaire, comme la synthèse des protéines par exemple, chez C. albicans par rapport aux organismes modèles tel Saccharomyces cerevisiae. À titre d'exemple, il a été démontré que son code génétique ne répond pas au code génétique universel. En effet, le codon CUG, codant normalement une leucine, code une sérine dans ces espèces, en particulier dans les protéines peu exprimées à la surface de la cellule, influençant potentiellement l'interaction de l'organisme avec l'être humain. La compréhension de la façon dont le mécanisme de traduction a lieu dans C. albicans est donc d'une importance cruciale. Le ribosome est la machinerie cellulaire responsable de la biosynthèse des protéines. Trouvé dans chaque organisme vivant, sa fonction est conservée, bien que sa structure puisse varier. Ces variations sont les particularités que nous cherchons à mettre en évidences, en effet elles sont les premières pistes de réponses aux questions concernant le mécanisme de traduction, potentiellement différentes de ce que l’on connait, de plus ces différences constitueront une base solide dans le développement de nouvelles molécules antifongiques. Le premier aspect de cette thèse tente de révéler l'intimité de la structure du ribosome 80S de C. albicans à haute résolution par modélisation in silico et confirmée par une approche de cristallographie aux rayons X. Ce modèle ouvrira la voie à d'autres études structurales de complexes fonctionnels, afin de déterminer la mécanique de la traduction des protéines dans cet organisme. Le deuxième aspect concerne l'inhibition du ribosome de C. albicans. Afin d'identifier des cibles intéressantes, des tests de concentration minimale inhibitrice ont été établies afin de confronter nos hypothèses structurales et de permettre d’évaluer l’efficacité de molécules inhibitrices et de guider le développement de nouveaux médicaments ciblant spécifiquement le ribosome de C. albicans. / Candida albicans is a polymorphic fungus, member of the normal human microbiome, where it resides as a lifelong, harmless commensal organism. Under certain circumstances, however, it can cause infections that range from superficial infections of the skin to life-threatening systemic infections. Very little is known about differences in fundamental mechanisms of cell growth, like protein synthesis for instance, in C. albicans compared to model systems, like Saccharomyces cerevisiae. As an example, it has been shown that its genetic code is not exactly the same as the universal genetic code. Indeed, the CUG codon, which normally specifies leucine, specifies serine in these species, especially in proteins expressed at a low level at the cell surface, potentially influencing the interaction of the organism with the human host. The understanding of how the translation mechanism takes place in C. albicans is therefore of pivotal importance. The ribosome is the cellular machinery responsible for protein biosynthesis. Found in every living organism, its function is conserved, although its structure can vary. These variations are especially what we would like to highlight, since they are indeed the first elements to respond to questions concerning the translation mechanism, potentially different from what is known, and these differences will be a solid foundation in the development of new antifungal molecules. The first aspect of this thesis attempts to reveal the intimacy of the C. albicans 80S ribosome structure at medium high resolution by in silico modelization and confirmed by an X-ray approach. This model will then pave the way for further structural studies of functional complexes, in order to unravel the protein translation mechanism in this organism. The second aspect concerns the inhibition of the C. albicans ribosome. In order to identify interesting druggable spots, MIC assessments have been set so as to justify our hypothesis and to allow for future screening tests and the design of new drugs specifically targeting the C. albicans ribosome.

Le but des travaux est de caractériser l’influence de la signalisation VEGF, en particulier la signalisation autocrine VEGF, sur la biologie et la sensibilité/résistance aux médicaments anticancéreux de cellules de cancer colorectal. Nous avons souhaité caractériser l’impact de la signalisation autocrine VEGF dans des modèles de CRC avec une résistance naturelle au bevacizumab, un anticorps anti-VEGF. Bien que ce composé soit actif dans le CRC, une sous population de patients ne répondent pas au traitement. Nos résultats montrent une sur régulation de la voie autocrine HIF-VEGF-VEGFR en réponse à une exposition prolongée au bevacizumab dans les cellules bevacizumab résistantes. Si la résistance à cet anticorps est bien établie, d’autres inhibiteur de la voie VEGF restent actifs (comme la petite molécule ciblée nintedanib) et peuvent inhiber la voie mTOR. La signalisation VEGF autocrine joue un rôle dans la survie de cellules de CRC. Chez les sujets résistants au bevacizumab, il serait intéressant d’introduire le nintedanib seul ou en combinaison pour accentuer l’inhibition angiogénique. Une autre combinaison d’agents (anti VEGF(R) et anti EGFR) a montré une efficacité dans des modèles de CRC en préclinique. La combinaison du bevacizumab et d’une petite molécule ciblant EGFR (erlotinib) a montré une plus grande efficacité que le bevacizumab seul dans des modèles de CRC indépendamment du statut KRAS. Le bevacizumab induit une activation de la voie de survie EGFR dans les cellules tumorales et dans les cellules endothéliales associées à la tumeur. Cette activation se trouve diminuée avec l’introduction de l’erlotinib. Les résultats indiquent que la combinaison du bevacizumab et de l’erlotinib sont plus actif en thérapie de maintenance que le bevacizumab seul, même pour les patients mutés KRAS. Ces résultats ont mené à l’étude clinique positive GERCOR phase III DREAM dans le cancer du côlon métastatique. / The aim of the work is to characterize the influence of VEGF signaling , especially autocrine VEGF signaling , the biology and susceptibility / resistance to anticancer drugs of colorectal cancer cells. We wished to characterize the impact of the autocrine VEGF signaling in CRC models with natural resistance to bevacizumab , an anti -VEGF antibody. Although this compound is active in the CRC, a subpopulation of patients do not respond to treatment. Our results show an autocrine regulatory pathway HIF- VEGF- VEGFR in response to prolonged exposure to bevacizumab in bevacizumab resistant cells. If the resistance to the antibody is established, other inhibitos of VEGF pathway remain active (such as small molecule nintedanib ) and can inhibit the mTOR pathway. Autocrine VEGF signaling plays a role in CRC cell survival. In subjects resistant to bevacizumab, it would be interesting to introduce the nintedanib alone or in combination to enhance the angiogenic inhibition. Another combination of targeted agents ( anti-VEGF (R) and anti EGFR) has shown efficacy in preclinical models of CRC. The combination of bevacizumab and a small molecule targeting EGFR (erlotinib) showed greater efficacy than bevacizumab alone in CRC models regardless of KRAS status. Bevacizumab induces activation of the EGFR survival pathway in tumor cells and in endothelial cells associated with the tumor. This activation is decreased with the introduction of erlotinib. The results indicate that the combination of bevacizumab and erlotinib are more active in maintenance therapy than bevacizumab alone, even for patients mutated KRAS . These findings led to the positive Phase III clinical study GERCOR DREAM in metastatic colon cancer.

Les maladies amyloïdes sont des affections sévères caractérisées par la présence de dépôts extracellulaires fibreux susceptibles de toucher un ou plusieurs tissus du corps humain. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au peptide β amyloïde (Aβ), impliqué dans la maladie d’Alzheimer, ainsi que l’amyline ou Islet Amyloid PolyPeptide (IAPP), impliqué dans le diabète de type 2. Le mécanisme de formation des fibres a été décrit comme un processus en deux étapes : la nucléation, conduisant à la formation d’oligomères et la phase d’élongation conduisant à la formation des fibres. La première partie de ma thèse est consacrée à l’étude des premières étapes d’oligomérisation d’IAPP. Ce projet, qui a fait appel à différentes techniques biophysiques, a permis de montrer que le mécanisme d’oligomérisation d’IAPP était coopératif et caractérisé par l’absence d’espèces de faible poids moléculaire en solution. Ensuite, je me suis intéressée au rôle de l’histidine 18 d’IAPP et l’effet de la charge globale du peptide sur ses propriétés d’oligomérisation. Pour cela, une étude mutationnelle a été réalisée et l’analyse biophysique des mutants en présence de modèles lipidiques a été effectuée à pH 5,5 et à pH 7,4. Les résultats de cette étude ont montré que la substitution du résidu 18 ralentissait la formation des fibres et que le pH acide était globalement défavorable à l’oligomérisation. Enfin, j’ai étudié les interactions entre les peptides amyloïdes et des inhibiteurs potentiels d’origine synthétique ou naturelle. Différents modes d’action de ces inhibiteurs ont ainsi pu être caractérisés, selon leur interaction avec les monomères ou les oligomères des peptides étudiés. / Amyloid diseases, including Alzheimer's (AD), Parkinson's, Prion diseases and type 2 diabetes mellitus (T2DM), are characterized by the accumulation of insoluble fibrillar aggregates in tissues. These diseases are the result of the aberrant folding of proteins that constitute the main component of the fibrils. My thesis project focused on two amyloid peptides: β-amyloid peptide, a 40/42 residue peptide involved in AD, and Islet Amyloid PolyPeptide (IAPP), a 37 residue peptide linked with T2DM. Although the mechanism of oligomerization is still unclear, it is known to be a stepwise process that includes a nucleation phase, where the peptides are mainly monomeric and slowly form aggregates, followed by an elongation phase, characterized by the formation of large prefibrillar oligomers leading to mature fibrils. A first part of my project focused on the early stages of fibrillation of IAPP, using a set of complementary biophysical techniques. This study showed that the oligomerization pathway of IAPP involved no or short time lived oligomers favoring the formation of large aggregates. In a second step, I investigated the effect of residue 18 and global charge of IAPP by a mutational analysis of residue His18 and biophysical analysis at pH 5.5 and 7.4. The results showed that (1) the substitution of His18 slowed down the kinetics of fibrillation of IAPP by affecting the interactions between monomers, (2) acidic pH was unfavorable for the process. Finally, we examined the interaction of amyloid peptides with potential inhibitors of synthetic (sugar or fluor-based peptides) or natural origin (epigallocatechingallate). Different mechanisms of action could be characterized.

La présente étude vise à étudier le potentiel de bifidobactéries à protéger les cellules contre l’infection par le Coxsackie B4 (CV-B4). Le criblage de bifidobactéries a identifié deux des cinq souches qui protégeaient les cellules HEp-2 lorsque les bifidobactéries sont pré-incubées avec les particules virales avant l'inoculation sur les cellules Hep-2. En revanche, aucun effet protecteur n'a été observé en incubant les cellules Hep-2 avec des bifidobactéries avant l'inoculation de CV-B4. Les lipoprotéines des parois cellulaires (LpAs) sécrétées par les souches sélectionnées sont testées pour leur activité antivirale. Les deux LpAs présentaient une activité antivirale quand ils sont incubés avec les particules virales avant d’être inoculées aux cellules HEp-2. Aucun effet protecteur n'a été induit par incubation des LpAs avec les cellules HEp-2 avant l'inoculation de CV-B4. La protéine recombinante présente une activité antivirale identique. Pour identifier les séquences peptidiques interagissant avec les particules virales, les protéines de LpAs sont alignées avec les séquences peptidiques du nord bord du canyon et avec l’empreinte de la région puff sur le Coxsackievirus et sur le récepteur de l’adénovirus (CAR). L'étude d'amarrage moléculaire in silico (Docking) utilisant le CV-B3 en tant que modèle a montré une faible énergie de liaison indiquant un système stable pour les peptides sélectionnés et par conséquent une interaction probable avec le CV-B. Les peptides de B.longum et de B.breve qui sont homologues à l’empreinte du rebord nord viral sur la séquence CAR, forment des liaisons d’hydrogène avec plusieurs résidus viraux dans la région du rebord nord du canyon, qui sont déjà décrits pour leur interaction avec le CAR.En conclusion, les protéines de LPAS bifidobactéries peuvent inhiber l'infection par le CV-B4 probablement par liaison aux acides aminés de la capside qui interagissent avec le CAR. / The present study aims at investigating the potential of bifidobacteria in protecting cells from Coxsackievirus B4 (CV-B4) infection. The bifidobacterial screening identified two out of five strains that protected HEp-2 cell viability when bifidobacteria were incubated with the viral particles prior inoculation. In contrast, no effect was shown by incubating HEp-2 cells with bifidobacteria prior CV-B4 inoculation. Cell-wall lipoproteins secreted by the selected strains (LpAs) were assayed for their anti-viral activity. The two LpAs exhibited anti-viral activity when they were incubated with the viral particles prior inoculation to HEp-2 cells. No effect was induced by incubating LpAs with HEp-2 cells prior CV-B4 inoculation. The recombinant LpAs derived-protein exhibited identical anti-viral activity. To identify the peptide sequences interacting with the virus particles, LpAs proteins were aligned with the peptide sequences of north canyon rim and puff footprint onto coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR). The in silico molecular docking study using CV-B3 as template showed a low energy binding indicating a stable system for the selected peptides and consequently a likely binding interaction with CV-B. B.longum and B.breve peptides homologous to the viral north rim footprint onto CAR sequence formed hydrogen bonds with several viral residues in the north rim of the canyon, which were already predicted as interacting with CAR. In conclusion, proteins from bifidobacterial LpAs can inhibit the infection with CV-B4 likely through binding to the capsid aminoacids that interact with CAR.

Les DYRKs (dual specificity, tyrosine phosphorylation regulated Kinases) et CLKs (cdc2-like kinases) sont deux familles de kinases du groupe CMGC. Elles sont impliquées dans le développement de la maladie d'Alzheimer et de la trisomie 21. Nous présentons ici une optimisation et une caractérisation biologique détaillée des Leucettines, une famille d’inhibiteurs pharmacologiques de DYRKs/CLKs dérivés de la Leucettamine B, un alcaloïde extrait d'une éponge marine. Nous avons étudié la relation structure/activité de cette classe d'inhibiteurs sur un ensemble de réponses biologiques. Afin d'étudier les cibles potentielles de ces inhibiteurs, nous avons mis en œuvre une méthode de chromatographie d’affinité. La sélectivité de la Leucettine L41, sélectionnée comme représentative des Leucettines, a été étudiée par des essais d'activité et d'interaction de kinases recombinantes in vitro, et des tests de chromatographie d'affinité (Leucettines immobilisées sur billes d'agarose, compétition sur billes d’inhibiteurs non sélectifs). Des approches transcriptomiques et protéomiques ont été utilisées afin de mieux comprendre le mécanisme d'action cellulaire de la Leucettine L41. Ces approches ont confirmé la sélectivité de la Leucettine L41 pour DYRKs et CLKs mais aussi révélé l’existence de cibles secondaires intéressantes. La Leucettine L41 module l'épissage alternatif de pré-ARNm. Elle présente des propriétés neuroprotectrices vis-à-vis de la mort cellulaire induite par le glutamate. Les Leucettines méritent un développement en tant qu'agents thérapeutiques potentiels pour le traitement de la maladie d'Alzheimer et de la trisomie 21. / DYRKs (dual specificity, tyrosine phosphorylation regulated kinases) and CLKs (cdc2-like kinases) are two families of kinases belonging to the CMGC group. They are involved in the development of Alzheimer's disease and Down syndrome. We here present the optimization and a detailed biological characterization of Leucettines, a family of pharmacological inhibitors of DYRKs/CLKs derived from Leucettamine B, an alkaloid produced by a marine sponge. We studied the structure/activity relationship of this class of inhibitors on a set of biological responses. To investigate potential targets of these inhibitors, we implemented an affinity chromatography method. The selectivity of Leucettine L41, selected as a representative Leucettine, was studied by in vitro activity and interaction assays of recombinant kinases and affinity chromatography approaches (Leucettines immobilized on agarose beads, competition on non-selective inhibitors). Transcriptomics and proteomics approaches were used to better understand the cellular mechanism of action of Leucettine L41. These approaches confirmed the selectivity of Leucettine L41 for DYRKs and CLKs but also revealed the existence of interesting secondary targets. Leucettine L41 modulates alternative splicing of pre-mRNAs. It displays neuroprotective properties towards glutamate-induced cell death. Leucettines deserve further development as potential therapeutic agents for the treatment of Alzheimer's disease and Down syndrome.

Les composés à base de chrome hexavalent sont industriellement utilisés pour inhiber la corrosion des alliages d'aluminium. Ils sont reconnus comme étant des inhibiteurs de corrosion très efficaces et permettent de renforcer les propriétés inhibitrices de la couche d'oxyde formée naturellement sur la surface en présence d'oxygène dans un environnement favorable. Cependant ces composés sont toxiques et cancérigènes. Ils doivent être éliminés (directives européennes) et remplacés par de nouveaux inhibiteurs de corrosion aussi efficaces mais respectueux de l'environnement. Certaines molécules organiques, biodégradables et non toxiques, pourraient jouer ce rôle. De nombreux travaux expérimentaux ont notamment démontré l'efficacité de la molécule de 8-hydroxyquinoléine (8HQ) pour améliorer la résistance à la corrosion de l'aluminium pur et de l'alliage 2024. Néanmoins, le mécanisme de l'inhibition de la corrosion à l'échelle atomique par cette molécule restait inconnu. Dans ces travaux de thèse, nous avons cherché, à l'aide de calculs de physico-chimie quantique, à identifier des facteurs favorables aux processus d'inhibition. Les propriétés d'inhibition de la corrosion sont directement liées au mécanisme d'interaction et aux phénomènes d'adsorption de ces molécules sur la surface du substrat. Nous avons ainsi étudié l'interaction de la molécule 8HQ et ses dérivés sur une surface Al(111). Les taux de recouvrement choisis ont permis de simuler divers cas, de l'adsorption d'une molécule isolée sur la surface à la formation de couches compactes sur le substrat. Outre la détermination des topologies d'adsorption et des énergies associées, nous avons réussi à déterminer la nature et la force des interactions molécules/substrat, notamment par l'étude de la structure électronique à l'interface hybride inhibiteur/métal. Quelle que soit la forme chimique de la 8-HQ (forme native, tautomère, espèces hydrogénée ou déshydrogénée) nous avons démontré que la couche organique adsorbée sur le métal est stable et fortement chimisorbée. Elle peut former une barrière à la pénétration d'agents agressifs sur la surface du substrat et limiter la réaction cathodique de réduction de l'oxygène. Les résultats obtenus contribuent à une meilleure connaissance des mécanismes d'inhibition de la corrosion de l'aluminium pur et aident à la recherche de nouvelles molécules qui pourraient assurer une protection avec une efficacité optimale. / Chromates are currently used in the aeronautic industry to inhibit corrosion of aluminum alloys. They are known as very effective. However, these compounds are toxic and carcinogenic. They must be replaced by new efficient environmentally friendly corrosion inhibitors. Organic species that are biodegradable and non-toxic molecules could play this role. Several experimental studies demonstrated the efficiency of the 8-hydroxyquinoline molecule (8-HQ) to improve the corrosion resistance of pure aluminum and of 2024 aluminum alloy. However, the inhibition mechanism by the 8-HQ molecule is not totally understood, particularly at the atomic scale. In this PhD work, we tried, thank to DFT calculations, to identify factors that could be favorable to the inhibition processes. From a general point of view, the corrosion inhibition is directly related to the interaction mechanism and adsorption process of the molecules on the substrate surface. We studied the interaction of the 8-HQ molecule and its derivatives on the Al (111) surface. Various adsorption concentrations on the Al surface, from a single molecule to the formation of compact monolayer were modeled. Besides the determination of adsorption topologies and energies, we have identified the nature and strength of the molecules/substrate interactions by analyzing the electronic structure modification at the inhibitor/metal interface. Whatever the chemical form of the 8-HQ (native form, tautomer, hydrogenated or dehydrogenated species), it was demonstrated that the organic layer adsorbed on the metal is stable and strongly chemisorbed. This layer forms a barrier which could prevent the aggressive species to reach the Al surface and limit the oxygen cathodic reduction. The results contribute to a better understanding of the pure Al inhibition mechanisms and help the search for more efficient inhibitive “green” molecules.