La recherche sur le cancer s'oriente vers le développement de « stratégies ciblées » comme la vectorisation de composés actifs permettant d'augmenter l'efficacité thérapeutique et de réduire la toxicité du traitement. Dans ce contexte, ces travaux ont été consacrés à la conception de vecteurs peptidiques pour des applications anticancéreuses. Ces systèmes ont été élaborés à partir d'un châssis moléculaire cyclodécapeptidique présentant des propriétés conformationnelles particulières. Deux approches différentes ont été envisagées. La première a consisté à rechercher de nouveaux ligands de récepteurs tumoraux en s'inspirant du domaine de reconnaissance d'un anticorps monoclonal thérapeutique. Dans ce contexte, nous proposons la conception de mime du Rituximab ciblant l'antigène CD20 utilisé dans le traitement des lymphomes Non-Hodkinien. Dans la seconde approche, nous avons développé des vecteurs destinés à des applications d'imagerie tumorale. Pour cela, des châssis multivalents présentant des ligands peptidiques RGD ciblant l'intégrine alpha-v-beta-3 ont été conjugués avec différents agents de détection puis évalués par techniques d'imagerie TEP, IRM et imagerie optique. Dans ces deux stratégies, les systèmes de vecteurs sont constitués d'un domaine de reconnaissance présentant un ou plusieurs ligands, et d'un module effecteur composé d'un élément de détection, le tout assemblé sur le châssis moléculaire. Nous nous sommes donc intéressés à développer des procédures d'assemblages biomoléculaires permettant de moduler les sites d'accrochages du châssis. Pour cela, nous avons mis au point des méthodologies de synthèse originales combinant plusieurs ligations chimiosélectives orthogonales. On démontrera que cette stratégie offre de multiples avantages et permet un assemblage macromoléculaire en une seule étape sans déprotection ni purification intermédiaire.

Le cancer est une cause majeure de mortalité dans le monde. Bien que les taux de décès aient fortement diminués grâce aux diagnostiques précoces et la mise au point de traitements multiples, les récidives sont fréquentes. Parmi les principaux traitements, la chimiothérapie présente une toxicité extrêmement élevée et la radiothérapie conduit souvent à la destruction de tissus sains, alors que des tumeurs errantes peuvent échapper à la chirurgie. L'immunothérapie offre une l'alternative particulièrement intéressante pour combattre le cancer. En particulier, le développement de vaccins thérapeutiques et/ou prophylactiques capables de traiter, et idéalement, protéger efficacement contre de tumeurs représente un objectif ambitieux. Notre équipe a décrit récemment une nouvelle génération de vaccins synthétiques qui incorporent dans la même molécule un cluster d'oligosaccharides (épitopes des cellules B), un peptide chimère (épitopes des cellules T) et un acide palmitique (adjuvant) lié à son extrémité N-terminale. Les études immunologiques ont révélé une régression tumorale et une augmentation spectaculaire du taux de survie chez la souris, sans administration d'adjuvants externes.Sur la base de ces travaux, notre objectif a été de développer une approche chimique qui permette d'accéder à des structures plus sophistiquées et plus immunogènes. Pour cela, nous avons mis au point des méthodologies de synthèse chimiosélectives telles que la ligation oxime (OL), la cycloaddition alcyne-azoture catalysée par le Cu(I) (CuAAc), le couplage thiol-chloroacétyle (TCC) et/ou le couplage thiol-ène (TEC) pour préparer des homoglycoclusters (4-, 16- ou 64-valent) ou d'hétéroglycocluster de combinaison variable (2+2, 3+1, 4+2, 8+8, 4x1 et 4x4) via différents types de liens chimiques (oxime, triazole, thioéther). Ces méthodes ont été appliquées à la synthèse de candidats vaccins portant les marqueurs osidiques Tn et/ou TF et un peptide immunostimulant. Des études biologiques avec des lectines bactériennes (LecB) ou végétale (UEA-I) ont été réalisées pour valoriser les composés glycosylés modèles (Fuc, Man, Gal) synthétisés au cours de cette thèse et ont permis de découvrir de ligands nanomolaires. Les études immunologiques actuellement en cours avec nos candidats vaccins permettront quant à elles de déterminer l'influence du linker, de la valence et de la composition en antigène sur la réponse immunitaire induite. / Cancer is a major cause of mortality worldwide. Even if the rate of deaths has decreased thanks to early diagnostics and the creation of a variety of treatments, reccurence happen frequently. Among the main treatments, chimiotherapy shows a very high toxicity and radiotherapy often leads to the destruction of healthy cells, while released tumors can be left around by surgery. Immunotherapy offers a very interesting alternative to fight cancer. The development of therapeutical and/or prophylactical vaccines, able to treat and protect against tumors, seems to be an ambitious goal. Our team has recently described a new generation of synthetical vaccines which involve in the same molecule an oligosaccharide cluster (B cells epitopes), a chimer peptide (T cells epitopes) and a palmitic acid (adjuvant), bound on its N-terminal end. Immunological studies have revealed a reduction of the tumor size and a spectacular increase of the survival rate on mice, without having to administrate any extern adjuvant. On the basis of these studies, our goal has been to develop a chemical approach which would give access to more sophisticated and more immunogenic structures. To do this, we have developed methodologies of chemoselective synthesis, such as oxime ligation, Cu(I) catalysed alkyne-azide cycloaddition, (CuAAc), the thiol-chloroacétyle (TCC) and/or the thiol-ène coupling (TEC), to prepare homoglycoclusters (4-, 16- or 64- valent) or heteroglycoclusters of variable combination (2+2, 3+1, 4+2, 4x1, 8+8, 4x4) via different kind of chemical links (oxime, triazole, thioéther). These methods have been applied to the synthesis of vaccine candidates having the same carbohydrate Tn and/or TF and an immunostimulating peptide. Some biological studies with bacterial (LecB) or vegetal (UEA-I) lectines have been realised to highlight the glycosylated compounds's templates (Fuc, Man, Gal) synthesized during this PhD and have revealed nanomolar ligands. The immunological studies currently in progress on our vaccine candidates will help to understand the influence of the linker, the valence and the antigen composition on the immune response created.

Il est connu depuis presque 50 ans que, dans certaines conditions, les dérivés de guanosine peuvent former des tétrades. Ces tétrades résultent de l'arrangement coplanaire de quatre guanines reliées par des liaisons hydrogène de type Hoogsteen. Ces motifs particuliers représentent un modèle pertinent pour l'étude des phénomènes d'auto-assemblage et de synthèses non covalentes via la formation de liaisons hydrogène. Dans la première partie de ce manuscrit nous décrirons comment l'utilisation d'un gabarit peptidique peut contraindre la formation d'une telle organisation. L'introduction de contraintes conformationnelles permet de contrôler la formation de tétrades de guanines synthétiques dans l'eau sans la présence de cation normalement nécessaire pour stabiliser de tels édifices. Deux architectures ont été développées et caractérisées et les études effectuées permettent de comprendre les phénomènes intervenant dans la structuration de ces tétrades synthétiques. Il est également connu que les acides nucléiques riches en guanines peuvent adopter des structures secondaires particulières, connues sous le nom de quadruplexes d'acides nucléiques, formées par l'empilement de tétrades de guanines. Ces motifs particuliers interviennent dans de nombreux phénomènes biologiques (maintenance des régions télomériques, activation des oncogènes, ...) et représentent des cibles intéressantes pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses. Néanmoins l'étude des phénomènes de reconnaissance de ces motifs par de petites molécules organiques est perturbée par des phénomènes de polymorphisme inhérent aux motifs quadruplexes. Nous proposons dans un deuxième chapitre, le développement de mime de quadruplexe basé sur l'utilisation d'un gabarit peptidique pour le contrôle de la présentation de courtes séquences nucléotidiques et le développement d'architectures présentant une topologie contrôlée. Un intérêt tout particulier a été apporté à l'étude de l'interaction de petites molécules organiques avec de tels motifs par SPR. Les expériences réalisées confirment que l'approche employée peut être utilisée pour comprendre les interactions mises en jeu et sélectionner des ligands de quadruplexes performants.

La recherche sur le cancer se tourne vers le développement de la nanomédecine, c’est-à-dire l’utilisation de nanoparticules pour augmenter l'efficacité thérapeutique et réduire la toxicité du traitement. Dans ce contexte, ces travaux ont été consacrés à la conception de nano objets pour des applications en thérapie anticancéreuse. Ces systèmes ont été élaborés à partir d'un châssis moléculaire cyclodécapeptidique présentant plusieurs ligands peptidiques RGD ciblant l’intégrine αvβ3, récepteur transmembranaire jouant un rôle clé dans l’angiogenèse. Dans un premier temps, nous avons synthétisé plusieurs composés en faisant varier la structure du châssis peptidique afin de moduler la présentation des ligands RGD lors de leur interaction avec l’intégrine αvβ3. L’évaluation biologique in vitro des différents composés synthétisés suivi d’une étape de simulation de dynamique nous a permis de déterminer une présentation optimale des ligands RGD. Nous avons ensuite développé une nouvelle voie de synthèse combinant deux réactions orthogonales catalysées au cuivre permettant l’accès à ces vecteurs peptidiques avec de meilleurs rendements et avec un temps de synthèse réduit par rapport à la voie classique. Finalement, nous avons greffé les clusters de RGD sur des nanoparticules lipidiques, puis polymériques, afin d’apporter un élément de ciblage. Ces deux projets ont été réalisés à travers des collaborations, respectivement avec le laboratoire du Prof. Patrick Couvreur (nanoparticules de squalène) et avec le laboratoire du Dr Marie-Thérèse Charreyre (nanoparticules de copolymères NAM/NAS). Ces systèmes ont ensuite été étudiés in vitro pour des applications en thérapie et en imagerie / Cancer research is now taking advantage of nanomedicine that is to say the use of nanoparticles to increase treatment efficiency and reduce toxicity. In this context, this work has been devoted to the design and synthesis of nano objects for applications in cancer therapy. These systems are based on a cyclodecapeptidic molecular scaffold presenting several RGD peptidic ligands targeting the αvβ3 integrin, a transmembrane receptor playing a key role in angiogenesis. We first synthesized several compounds by modifying the structure of the peptidic scaffold in order to alter the presentation of the RGD ligands during their interaction with the αvβ3 integrin. Biological in vitro evaluation of the different synthesized compounds followed by dynamics simulation allowed us to identify an optimal presentation of the RGD ligands. We then developed a new synthesis combining two orthogonal copper-catalyzed reactions yielding those peptidic vectors with lower reaction times and better yields compared to the classic synthesis. We finally grafted the RGD clusters on lipidic, then polymeric nanoparticles to add targeting moieties. Both projects were realized through collaborations, respectively with Prof. Patrick Couvreur’s lab (squalene nanoparticles) and Dr. Marie-Thérèse Charreyre’s lab (NAM/NAS copolymers). Those systems were then evaluated in vitro for applications in therapy and imaging.

La recherche sur le cancer se tourne vers le développement de la nanomédecine, c’est-à-dire l’utilisation de nanoparticules pour augmenter l'efficacité thérapeutique et réduire la toxicité du traitement. Dans ce contexte, ces travaux ont été consacrés à la conception de nano objets pour des applications en thérapie anticancéreuse. Ces systèmes ont été élaborés à partir d'un châssis moléculaire cyclodécapeptidique présentant plusieurs ligands peptidiques RGD ciblant l’intégrine αvβ3, récepteur transmembranaire jouant un rôle clé dans l’angiogenèse. Dans un premier temps, nous avons synthétisé plusieurs composés en faisant varier la structure du châssis peptidique afin de moduler la présentation des ligands RGD lors de leur interaction avec l’intégrine αvβ3. L’évaluation biologique in vitro des différents composés synthétisés suivi d’une étape de simulation de dynamique nous a permis de déterminer une présentation optimale des ligands RGD. Nous avons ensuite développé une nouvelle voie de synthèse combinant deux réactions orthogonales catalysées au cuivre permettant l’accès à ces vecteurs peptidiques avec de meilleurs rendements et avec un temps de synthèse réduit par rapport à la voie classique. Finalement, nous avons greffé les clusters de RGD sur des nanoparticules lipidiques, puis polymériques, afin d’apporter un élément de ciblage. Ces deux projets ont été réalisés à travers des collaborations, respectivement avec le laboratoire du Prof. Patrick Couvreur (nanoparticules de squalène) et avec le laboratoire du Dr Marie-Thérèse Charreyre (nanoparticules de copolymères NAM/NAS). Ces systèmes ont ensuite été étudiés in vitro pour des applications en thérapie et en imagerie / Cancer research is now taking advantage of nanomedicine that is to say the use of nanoparticles to increase treatment efficiency and reduce toxicity. In this context, this work has been devoted to the design and synthesis of nano objects for applications in cancer therapy. These systems are based on a cyclodecapeptidic molecular scaffold presenting several RGD peptidic ligands targeting the αvβ3 integrin, a transmembrane receptor playing a key role in angiogenesis. We first synthesized several compounds by modifying the structure of the peptidic scaffold in order to alter the presentation of the RGD ligands during their interaction with the αvβ3 integrin. Biological in vitro evaluation of the different synthesized compounds followed by dynamics simulation allowed us to identify an optimal presentation of the RGD ligands. We then developed a new synthesis combining two orthogonal copper-catalyzed reactions yielding those peptidic vectors with lower reaction times and better yields compared to the classic synthesis. We finally grafted the RGD clusters on lipidic, then polymeric nanoparticles to add targeting moieties. Both projects were realized through collaborations, respectively with Prof. Patrick Couvreur’s lab (squalene nanoparticles) and Dr. Marie-Thérèse Charreyre’s lab (NAM/NAS copolymers). Those systems were then evaluated in vitro for applications in therapy and imaging.