Over the past decade, bioorthogonal chemistry has emerged as powerful tools used for tracking biomolecules within living systems. Despite the vast number of organic transformations in the literature, only select few reactions meet the stringent requirements of bioorthogonality. There is increasing demands to develop biocompatible reactions that display high specificity and exquisitely fast kinetics under physiological conditions. With the goal of increasing reaction rates as a means for reducing the concentrations of labelling reagents used for bioconjugation, we have developed metal-catalyzed and metal-free alkyne-nitrone cycloadditions as alternatives to azide-alkyne cycloadditions and demonstrate their applications for imaging cell surface proteins. The copper(I)-catalyzed alkyne-nitrone cycloaddition, also known as the Kinugasa reaction, is typically conducted with a Cu(I) catalyst in the absence of air. We have developed highly efficient micelle promoted multicomponent Kinugasa reactions in aqueous media to make the reaction faster and more efficient. Despite good product yields, the slow kinetics, limited substrate scope and competing side-reaction pathways precludes its practical applicability for biological labelling. We have designed and synthesized β-lactam alkyne probes obtained from these reactions for activity-based protein profiling of the activities of membrane proteins. Additionally, we report that alkyne tethered β-lactams serve as surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) reporters bound to silver nanoparticles, and demonstrated that alkyne bound silver nanoparticles can be used for SERS imaging cell surface proteins. The strain-promoted alkyne-nitrone cycloaddition (SPANC) was also explored as a rapid alternative bioorthogonal reaction. We found that the reaction proceeded in high yield within aqueous media, and displayed rate enhancements that were 1-2 orders of magnitude faster than analogous reactions involving azides. The scope and kinetics of SPANC was evaluated in model reactions of various nitrones (acyclic and cyclic) with cyclooctynes, with the purpose of identifying stable nitrones that displayed intrinsically faster kinetics than azides in strain-promoted cycloadditions with cyclooctynes. Cyclic nitrones displayed good stability and exceptionally fast reactivity in these reactions. The SPANC reaction exhibited high selectivity in the presence of biological nucleophilic amino acid side chains and the presence of biological media did not adversely affect the reaction. We have utilized SPANC for highly specific labelling of proteins in vitro and for imaging ligand-receptor interactions on the surfaces of live cancer cells. The high selectivity, fast reaction rate, and aqueous compatibility of SPANC makes the reaction suitable for a variety of in vivo biological imaging applications.

Over the past decade, bioorthogonal chemistry has emerged as powerful tools used for tracking biomolecules within living systems. Despite the vast number of organic transformations in the literature, only select few reactions meet the stringent requirements of bioorthogonality. There is increasing demands to develop biocompatible reactions that display high specificity and exquisitely fast kinetics under physiological conditions. With the goal of increasing reaction rates as a means for reducing the concentrations of labelling reagents used for bioconjugation, we have developed metal-catalyzed and metal-free alkyne-nitrone cycloadditions as alternatives to azide-alkyne cycloadditions and demonstrate their applications for imaging cell surface proteins. The copper(I)-catalyzed alkyne-nitrone cycloaddition, also known as the Kinugasa reaction, is typically conducted with a Cu(I) catalyst in the absence of air. We have developed highly efficient micelle promoted multicomponent Kinugasa reactions in aqueous media to make the reaction faster and more efficient. Despite good product yields, the slow kinetics, limited substrate scope and competing side-reaction pathways precludes its practical applicability for biological labelling. We have designed and synthesized β-lactam alkyne probes obtained from these reactions for activity-based protein profiling of the activities of membrane proteins. Additionally, we report that alkyne tethered β-lactams serve as surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) reporters bound to silver nanoparticles, and demonstrated that alkyne bound silver nanoparticles can be used for SERS imaging cell surface proteins. The strain-promoted alkyne-nitrone cycloaddition (SPANC) was also explored as a rapid alternative bioorthogonal reaction. We found that the reaction proceeded in high yield within aqueous media, and displayed rate enhancements that were 1-2 orders of magnitude faster than analogous reactions involving azides. The scope and kinetics of SPANC was evaluated in model reactions of various nitrones (acyclic and cyclic) with cyclooctynes, with the purpose of identifying stable nitrones that displayed intrinsically faster kinetics than azides in strain-promoted cycloadditions with cyclooctynes. Cyclic nitrones displayed good stability and exceptionally fast reactivity in these reactions. The SPANC reaction exhibited high selectivity in the presence of biological nucleophilic amino acid side chains and the presence of biological media did not adversely affect the reaction. We have utilized SPANC for highly specific labelling of proteins in vitro and for imaging ligand-receptor interactions on the surfaces of live cancer cells. The high selectivity, fast reaction rate, and aqueous compatibility of SPANC makes the reaction suitable for a variety of in vivo biological imaging applications.

Free radicals have been implicated in various pathological conditions such as, stroke, aging and ischemic heart disease (IHD), as well as neurodegenerative diseases like Alzheimer’s, Parkinson’s, and Huntington’s disease. The role of antioxidants in protection from the harmful effects of free radicals has long been recognized. Trapping extremely reactive free radicals and eliminating them from circulation has been shown to be effective in animal models. Nitrone-based free radical traps have been extensively explored in biological systems. Examples include nitrones such as PBN, NXY-059, MDL-101,002, DMPO and EMPO. However, these nitrones have extremely high oxidation potentials as compared to natural antioxidants such as Vitamin E (á-tocopherol), and glutathione. Becker et al. (1995) synthesized novel azulenyl nitrones, which were shown to have oxidation potentials much lower than that of any of the previously reported nitrone based spin traps. Another azulenyl nitrone derivative, stilbazulenyl nitrone (STAZN), was shown to have an even lower oxidation potential within the range of natural antioxidants. STAZN, a second generation free radical trap, was found to be markedly superior than the two most studied nitrones, PBN and NXY-059, in animal models of cerebral ischemia and in an in vitro assay of lipid peroxidation. In this study, a third generation azulenyl nitrone was synthesized with an electron donating group on the previously synthesized STAZN derivative with the aim to lower the oxidation potential even more. Pseudoazulenes, because of the presence of an annular heteroatom, have been reported to possess even lower oxidation potential than that of the azulenyl counterpart. Therefore, pseudoazulenyl nitrones were synthesized for the first time by extracting and elaborating valtrate from the roots of Centranthus ruber (Red valerian or Jupiter’s beard). Several pseudoazulenyl nitrones were synthesized by using a facile experimental protocol. The physical and biological properties of these pseudoazulenyl nitrones can be easily modified by simply changing the substituent on the heteroatom. Cyclic voltammetry experiments have shown that these pseudoazulenyl nitrones do indeed have low oxidation potentials. The oxidation potential of these nitrones was lowered even more by preparing derivatives bearing an electron donating group at the 3-position of the five membered ring of the pseudoazulenyl nitrone.

Le but de cette thèse consistait en l’amélioration de l’activité thérapeutique d’agents anti-radicalaires synthétiques de type nitroxyde et nitrone. Ces deux classes d’antioxydants synthétiques ont été choisies pour leur très bonne activité de piégeurs de radicaux libres, des substances particulièrement délétères et impliquées à l’heure actuelle dans un grand nombre de pathologies. Dans une première partie de ce travail, des nitroxydes ont été fonctionnalisés par des transporteurs amphiphiles dérivés de la lysine et de l’acide aspartique, puis une deuxième approche a consisté en la modification d’une nitrone, l’alphaphényl-N-tert-butyl-nitrone (PBN) par des groupements polaires et apolaires. Les études physico-chimiques ont ensuite permit de caractériser les propriétés d’auto-assemblage en milieux aqueux de ces composés ainsi que leur caractère hydrophobe et leurs propriétés antioxydantes. Enfin, des études biologiques ont mis en évidence les propriétés protectrices de ces molécules vis-à-vis des phénomènes de stress oxydant sur des modèles in vitro et in vivo. / The goal of this thesis was to improve the therapeutic activity of synthetic nitroxide and nitrone antioxidant agents. Free radicals are very reactive and toxic species that are associated to a large number of pathologies. In the first part of this work, nitroxides were grafted to lysine- and aspartic acid- based amphiphilic carriers. The second part, consisted inthe functionalization of the α-phenyl-N-tert-butyl-nitrone (PBN) by hydrophilic and lipophilic groups. For both series of compounds the self-aggregation properties in water as well as their hydrophobic character and antioxidant properties were determined. Finally, biological studies demonstrated the protective properties of these molecules against oxidative stress in vitro and in vivo models.

Les motifs hétéroaromatiques sont présents dans de nombreuses molécules naturelles. Depuis plusieurs années, notre groupe s'est particulièrement intéressé à la réactivité des pyrroles et des indoles vis-à-vis des nitrones pour donner des bis(pyrrolyl)alcanes, et des bis(indolyl)alcanes, dont des composés naturels comme le vibrindole A ou des composés synthétiques. Ces motifs présentent un grand intérêt car ils peuvent présenter aussi bien des activités anticancéreuses que des activités antibactériennes. C'est dans ce contexte que s'inscrit la première partie du présent travail de recherche. La méthode développée au laboratoire a été étendue à de nouveaux motifs mixtes de type "indole-pyrrole", "indole-furane" et "pyrrole-furane", afin de tester leurs activités en tant qu’antibactériens. Un second volet de ce manuscrit porte sur le développement d'une synthèse "verte" de 2,2'-bis(pyrrolyl)alcanes et de 3,3' bis(indolyl)alcanes symétriques. Finalement, l’addition catalysée énantiosélective de pyrroles à divers électrophiles azotés menant à des pyrrolyl méthanamines a été mise au point en présence d'un catalyseur organique de type acide phosphorique présentant une chiralité axiale. Cette méthode est appliquée à la synthèse d'une molécule naturelle, la (+) absouline. / Heteroaromatics are present in many natural products. Since several years, our group is particularly interested in the reactivity of pyrroles and indoles towards nitrones to give bis(pyrrolyl)alkanes and bis (indolyl)alkanes that could be present in natural compounds such as vibrindole A or in synthetic compounds. These structural patterns are interesting because they could display either anticancer or antibacterial activities. The first part of the present research starts from these previous results. The method developed in the laboratory was extended to new mixed molecules containing either "indole-pyrrole", "indole-furan" or "pyrrole-furan" moieties, in order to test their activities as antibacterial agents. A second part of this manuscript focuses on the development of a "green" preparation of symmetrical 2,2' bis(pyrrolyl)alkanes and 3,3' bis(indolyl) alkanes respectively. Finally, the catalytic enantioselective addition of pyrroles onto several nitrogen-containing electrophiles yielding pyrrolyl methanamines has been developed in the presence of an organic catalyst such as a phosphoric acid with an axial chirality. This method is currently applied to the synthesis of a natural molecule, the (+)-absouline.

Les espèces réactives de l’oxygène (EROs) sont essentielles à la survie des cellules car elles interviennent dans divers processus physiologiques comme la défense immunitaire ou encore la régulation de voies de signalisation cellulaires. Cependant, un excès d’EROs peut créer un déséquilibre de la balance EROs/antioxydants appelé « stress oxydant ». Le stress oxydant étant impliqué dans l’étiologie de plus de 200 pathologies, l’action des antioxydants est cruciale pour limiter les effets délétères des EROs. Les antioxydants utilisés par les cellules peuvent être de nature chimique. Parmi ceux-ci, l’α-phenyl-N-tert-butyl nitrone (PBN) est particulièrement efficace en milieu biologique pour piéger les radicaux. Cependant, comme cette molécule présente le désavantage majeur de mal cibler les membranes, des nitrones amphiphiles dérivées de la PBN ont été synthétisées. Le premier chapitre décrit l’étude des interactions de nitrones dérivées du cholestérol avec les lipides membranaires. Ces travaux ont souligné l’influence du groupement polaire sur la nature des interactions avec les lipides membranaires. Aussi, l’étude des propriétés antioxydantes a permis de mettre en évidence l’importance de la localisation membranaire et l’influence de l’orientation du groupement PBN sur l’activité protectrice des dérivés. Le second chapitre décrit les résultats des expériences menées avec une deuxième série de dérivés amphiphiles, présentant la particularité d’avoir une chaîne perfluorée comme groupement hydrophobe. Bien que la localisation membranaire de ces dérivés soit nécessaire pour obtenir un effet protecteur significatif, la nature de l’antioxydant semble être ici le paramètre le plus important. Enfin, la combinaison d’antioxydants de nature différente sur une même molécule semble être une stratégie prometteuse pour améliorer l’efficacité antioxydante et créer un effet de synergie. En outre, pour se défendre, les cellules utilisent aussi des antioxydants issus de l’alimentation, en particulier des fruits et légumes. Parmi ces derniers, les composés phénoliques sont reconnus pour leurs effets bénéfiques sur la santé. Les flavonoïdes, les acides phénoliques, les stilbènes et les lignanes constituent les 4 classes principales de composés phénoliques. Les lignanes sont particulièrement présents dans les graines de lin (Linum usitatissimum). Le lin est la plante qui contient le plus de secoisolaricirésinol diglucoside. Afin de mieux comprendre leur fonctionnement et leurs interactions avec les lipides membranaires, plusieurs molécules appartenant à cette classe de composés ainsi que des acides hydroxycinnamiques ont été purifiées à partir du lin. Le troisième chapitre décrit les résultats des expériences menées avec les composés phénoliques extraits du lin. De manière générale, les composés testés se sont avérés efficaces pour protéger les lipides membranaires de l’oxydation. L’étude de leurs interactions avec les lipides membranaires a permis de montrer que le mode d’action des lignanes, qui pénètrent les membranes, est plus efficace que celui des acides hydroxycinnamiques. / Reactive oxygen species (ROS) are essential in living cells as they intervene in several physiological processes like the immune system and signaling pathways. However, an excess of the production of ROS can alter the equilibrium with antioxidants. This imbalance is called oxidative stress. As oxidative stress has been reported to be implicated in more than 200 diseases, the action of antioxidants to limit the deleterious effects of ROS is crucial. The antioxidants used by the cells can be chemical. Among them, α-phenyl-N-tert-butyl nitrone (PBN) is widely used in biological systems to neutralize ROS. Because this molecule possesses a poor ability to target membranes, our collaborators synthesized amphiphilic nitrones bearing a PBN moiety. The first chapter describes the interactions of cholesterol derived PBN derivatives with the membrane. Results underlined the influence of the polar moiety on the nature of their interactions with membrane lipids. In addition, the evaluation of the antioxidant properties revealed the importance of the membrane localization of the nitrone moiety on the protective activity of the derivatives. The second chapter deals with a second set of amphiphilic nitrones that have the particularity of bearing a perfluorinated chain that constitutes the hydrophobic moiety. We noticed the membrane localization is important for the antioxidant efficiency; however the nature of the antioxidant moiety remains the most important parameter in this case. Finally, the strategy of grafting two different antioxidants on the same carrier seems to be promising to enhance the protective effect and create a synergistic antioxidant effect. However, cells also use natural antioxidants to defend themselves. These antioxidants come from food, especially from vegetables and fruits. Among them, phenolic compounds are known for their beneficial effects on health. Flavonoïds, phenolic acids, stilbenes and lignans constitute the 4 main classes of phenolic compounds. Lignans are particularly present in flaxseed (Linum usitatissimum). Flaxseed is the plant that possesses the highest quantity of secoisolariciresinol diglucoside. In order to understand their mechanisms of action and their interactions with membranes, lignans as well as hydroxycinnamic acids were purified from flaxseed. The third chapter describes the results obtained on model membranes. Generally speaking, both classes of compounds are efficient against lipid oxidation. Studying their interactions with membrane lipids allowed us to show that the mechanism of lignans, that penetrate membranes, is more efficient than the mechanism of hydroxycinnamic acids.

Ce travail de thèse décrit la synthèse d’iminosucres bicycliques comportant un carbone quaternaire en jonction de cycle à partir de cétonitrones polyalcoxylées. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’addition nucléophile d’a-diazoesters sur des nitrones. Des β-N-hydroxyamino α-diazoesters ont ainsi été obtenus avec succès en employant le bis(triméthylsilyl)amidure de lithium comme base dans le THF à -78 °C. Le traitement de ces hydroxylamines par différents catalyseurs métalliques a conduit à la formation de cétonitrones inédites par migration 1,2 d’hydrure. Le triflate d’argent et le tétrakis acétonitrile hexafluorophosphate de cuivre ont été les catalyseurs les plus performants et ont permis de préparer dix nouvelles cétonitrones cycliques α-alcoxyméthylcarbonylées. Leur réactivité vis-à-vis de divers dipolarophiles a été explorée. Les cycloadduits résultant de la réaction de ces cétonitrones avec l’alcool allylique et l’alcool homoallylique ont été convertis en pyrrolizidines et en indolizidines par réduction de la liaison N-O en employant le molybdène hexacarbonyle. Des modifications fonctionnelles (réduction de la fonction ester et hydrogénolyse des éthers benzyliques) ont permis d’accéder à six nouveaux iminosucres bicycliques comportant un carbone quaternaire en jonction de cycle. L’évaluation biologique de ces molécules en tant qu’inhibiteurs de glycosidases a révélé que parmi elles, deux indolizidines étaient des inhibiteurs puissants et sélectifs d’α-glucosidases. / This manuscript reports the synthesis of bicyclic iminosugars bearing a quaternary carbon at their ring junction from polyalkoxylated ketonitrones. Firstly we have studied the nucleophilic addition of α-diazoesters to nitrones. The expected β-N-hydroxyamino α-diazoesters were successfully obtained by using lithium bis(trimethylsilyl)amide as base in THF at -78 °C. Treatment of these hydroxylamines with different metal catalyst induced 1,2-hydride shift and lead to unprecedented ketonitrones. To promote this transformation, silver triflate and tetrakis acetonitrile copper hexafluorophosphate were the most effective catalyst and ten new α-alkoxymethylcarbonyl cyclic ketonitrones were prepared. Their reactivity as 1,3-dipoles in cycloaddition reactions with various dipolarophiles was investigated. Cycloadducts obtained from the reaction between these ketonitrones and allyl alcohol or homoallyl alcohol were coverted into the corresponding pyrrolizidines or indolizidines by a molybdenum-catalyzed N-O bond cleavage. Subsequent modifications (ester reduction and benzylic ethers hydrogenolysis) gave acess to six new bicyclic iminosugars which are substituted at their ring junction. Among these molecules, the inhibitory activity evaluation revealed two potent and selective inhibitors of α-glucosidases.

Les nitrones peuvent être réduites par le diiodure de samarium et réagir selon une additionconjuguée avec des acrylates-silylés, silylés ou ,disilylés. Ce couplage réducteur,développé avec des aldonitrones simples, a conduit à des dérivés silylés de g-Nhydroxyaminoacides.Ces derniers ont pu être réduits puis cyclisés en g-lactames substituéspar un groupement silylé, dont la position et la configuration dépendent de l’acrylate dedépart. L’oxydation de Tamao-Fleming a ensuite permis la conversion des composés silylésen leurs correspondants hydroxylés avec rétention de configuration. Cet enchaînementréactionnel a alors été appliquée à une nitrone cyclique polyalkoxylée dérivée du L-xylose, cequi a permis les synthèses de la 7-desoxy Uniflorine A et de la (+)-Australine, deuxpyrrolizidines polyhydroxylées inhibiteurs de glucosidases. / Nitrones are reduced by samarium diiodide and react through a conjugated addition with silylacrylates. This cross coupling, developed with simple aldonitrones, allowed the preparation ofsilyl g-N-hydroxyaminoacids derivatives. The latter were reduced and cyclised in g-lactams inwhich the position and the configuration of the silyl group depend of the starting acrylate.Tamao-Fleming oxidation was used for the conversion of silyl group to hydroxyl group withretention of configuration. Then, the reaction was applied to a cyclic polyalkoxy nitronederived from L-xylose and it allowed the synthesis of 7-deoxy Uniflorine A and (+)-Australine, polyhydroxylated pyrrolizidines exhibiting glucosidases inhibition.

Les nitrones sont de composés diamagnétiques qui additionnent les radicaux libres pour former des adduits nitroxyde détectables par résonance paramagnétique électronique (RPE). Récemment les nitrones linéaires telles que l’α-phényl-N-tert-butylnitrone (PBN) et ses dérivés ont été proposées comme nouvelles thérapeutiques dans des pathologies à stress oxydant. Dans ce contexte nous avons synthétisé une vingtaine de PPNs originales, dérivés β-phosphorylés de la PBN, dont le groupe phényle a été substitué par des groupes ayant des effets électroniques sur la fonction nitrone ou a été conçu de manière à former un fragment phénolique présent dans certains antioxydants naturels. Il s’agissait de combiner le bon outil de détection des radicaux que sont les PPNs aux éventuels effets antioxydants et donneurs de NO● de ces nitrones. Nous avons réalisé une évaluation des propriétés antioxydantes des nouvelles PPNs au moyen de différents tests biochimiques ainsi qu'une étude par RPE permettant de déterminer leur réactivité in vitro sur plusieurs types de radicaux libres d'intérêt biologique. Nous avons sélectionné les PPNs ayant les meilleures propriétés afin d'examiner leur impact pharmacologique dans un modèle d'endothélium aortique de rat soumis à un stress oxydant. Dans une deuxième partie, nous avons greffé sur certaines des PPNs synthétisées des chaînes alkyles de différentes longueurs dont la terminaison triphénylphosphonium confère à ces nitrones une affinité particulière pour la mitochondrie, principale source cellulaire de production radicalaire. Nous avons ensuite évalué par RPE la capacité de ces 5 nouvelles mito-PPNs à piéger les radicaux libres alkyle et alcoxy in vitro. / Nitrones are diamagnetic compounds commonly used as probes to monitor biological free radical formation by the spin trapping (ST)/electron paramagnetic resonance coupling (EPR). In addition the growing interest in the therapeutic potential of α-phenyl-N-tert-butylnitrone (PBN) derivatives led researchers to develop analogs having improved protective properties and bioavailability. Among these, PPNs are β-phosphorylated analogues of PBN which form more persistent spin adducts than PBN toward oxygen-centered radicals. In this context we have synthesized twenty new hybrid PPNs having their aromatic ring substituted either by groups which can bring electronic and steric effects to the nitrone function or mimic natural antioxidant moieties. We evaluated the antioxidant properties of the new PPNs with a series of specific assays and we used ESR to study PPNs properties in ST toward a wide array of biologically-relevant free radicals, and their intrinsic nitric oxide releasing properties. The most promising compounds were than tested as vasorelaxant and antioxidant free radicals detectors in rat aortic rings. Protection by PPNs was assessed by measuring vascular response preservation and biochemical indices in aortic tissue. The second purpose dealt with the synthesis of new mitochondrial targeted PPNs with the aim to reach the primary biological source of endogenous production of free radicals. Using EPR we have assessed their ability to scavenge alkyl and alkoxy free radicals in vitro which allowed us to envisage a potential use of this probe against lipid peroxidation at mitochondrial level.

Notre équipe a récemment décrit la synthèse de nouveaux iminosucres de type indolizidines et quinolizidines, qui se sont avérés être de puissants inhibiteurs sélectifs d’α-glucosidases (IC50 nanomolaires). Ces molécules, de structure originale, ont la particularité de posséder un centre quaternaire en jonction de cycles et une configuration D-gluco. Dans le but de mieux comprendre le mode d’interaction de ces molécules avec les glycosidases, nous nous sommes intéressés à la synthèse de leurs analogues comportant un motif aziridine, inclus dans un squelette 1 azabicyclo[4.1.0]heptane.L’approche synthétique que nous avons choisie pour accéder aux aziridinyl iminosucres implique une cycloaddition 1,3-dipolaire régio- et stéréoselective de cétonitrones dérivées de sucres avec des alcynes pour former des isoxazolines et un réarrangement de Baldwin stéréosélectif en 2 acylaziridines. Pour les acylaziridines polybenzylées la conversion en aziridinyl iminosucres a été effectuée par réduction diastéréosélective de leur fonction cétone et déprotection dans des conditions réductrices de Birch. Pour les acylaziridines polyacétylées les iminosucres finaux ont été obtenus par réduction en présence d’hydrures métalliques.Grâce à cette stratégie de synthèse originale, efficace, et économique en atomes, nous avons préparés 7 aziridinyl iminosucres, et 5 isoxazolines polyhydroxylées. Tous ces nouveaux iminosucres ont été évalués comme inhibiteurs de glycosidases, et se sont avérées être des inhibiteurs moyens (IC50 micromolaires) mais sélectifs des α-glucosidases. L’obtention de complexes cristallins avec une α-glucosidase bactérienne a permis de montrer par cristallographie leur mode d’interaction avec cette enzyme, à l’échelle moléculaire. / Our team has recently described the synthesis of new indolizidine and quinolizidine iminosugars, which revealed to be potent and selective α-glucosidase inhibitors (nanomolar IC50). These original molecules exhibit a quaternary center at the ring junction and a D-gluco configuration. With the aim to define the mode of interaction of these molecules with glycosidases, we engaged in the synthesis of analogues containing an aziridine moiety included in a 1-azabicyclo[4.1.0]heptane scaffold.Our synthetic approach towards aziridinyl iminosugars involves a stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition between carbohydrate-derived cyclic ketonitrones and alkynes, and a stereoselective Baldwin rearrangement into 2-acylaziridines. The latter (if polybenzylated) were converted into aziridinyl iminosugars through diastereoselective reduction of their ketone function and deprotection under Birch conditions. In the case of polyacetylated acylaziridines, the final iminosugars were obtained by reduction with hydrides.Using this strategy, we have prepared 7 aziridinyl iminosugars, and 5 polyhydroxylated isoxazolines. All these new iminosugars were evaluated as glycosidase inhibitors, and they revealed to be modest (micromolar IC50) but selective inhibitors of α-glucosidases. Their complexes with a crystalline bacterial α-glucosidase allowed crystallographic elucidation of their mode of interaction with this enzyme at the molecular level.