No description available.

Résumé Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) est l’agent pathogène responsable du Syndrome del’Immunodéficience Acquise (SIDA). A l’heure actuelle, le traitement des patients infectés par le VIH estbasé sur l’emploi de substances chimiques destinées à perturber les différentes étapes du cycle deréplication du virus (chimiothérapie). Même si elles permettent d’améliorer l’état de santé des patientset d’augmenter leur espérance de vie, ces thérapies restent coûteuses, contraignantes et imparfaites.La recherche de nouveaux composés plus efficaces reste donc d’actualité. Ce travail de thèse est dédié à la conception rationnelle et à l’étude d’inhibiteurs non nucléosidiques dela transcriptase inverse du VIH-1 (INNTI) une enzyme essentielle au cycle de réplication de ce virus.Les molécules étudiées dérivent du cycle 2-pyridinone dont sont déjà issues plusieurs familles d’INNTIdécrites dans la littérature. La conception rationnelle de molécules d’intérêt pharmaceutique nécessite une bonne compréhensiondes interactions mises en jeu entre la macromolécule cible et ses ligands. Etant donné qu’aucunestructure cristallographique d’un complexe TI-pyridinone n’est disponible dans la littérature, la premièrepartie de ce travail est consacrée à la proposition d’un mode d’interaction TI-pyridnone et à larationalisation des relations structure-activité liées à cette famille de molécules. Les informationsrecueillies lors de cette étude théorique sont ensuite exploitées dans le but d’aider au développementd’une nouvelle série d’inhibiteurs. Abstract Human Immunodeficiency Virus (HIV) is the causative agent of Acquired Immune DeficiencySyndrome (AIDS). Treatment of HIV-infected patients is currently based on the use of chemicalcompounds that interfere with various steps of the viral replication cycle (chemotherapy).Although these therapies allow for a significant improvement of a patient’s health, theynonetheless remain imperfect and expensive. Research for new and improved anti-HIVcompounds is therefore necessary. This Ph. D. thesis is dedicated to the rational design and analysis of new non nucleosideinhibirors of HIV-1 reverse transcriptase (NNRTI), a key enzyme in HIV lifecycle. Most of thestudied compounds are derived from the 2-pyridinone ring, that is part of several NNRTIfamilies. Rational drug design usually requires a good understanding of the main interactions betweenthe macromolecular target (RT) and its ligands. However, no crystal structure of a RT-pyridinone complex has been reported yet. Our first objective was therefore to build atheoretical model describing RT-pyridinone interactions and providing a better understanding ofstructure-activity relationships among pyridinones. The information obtained in this theoreticalmodel was then used in order to develop new and potent inhibitors.

Les peroxyrédoxines (PRXs) forment une famille de peroxydases communes à tous les organismes vivants et ubiquitaires dans la cellule. Leur particularité provient d’un ou deux résidus cystéines accomplissant un cycle d’oxydo-réduction à l’aide d’un donneur d’électron. Ces protéines thiols sensibles au potentiel redox sont impliquées dans le mécanisme de détoxification du H2O2, une molécule oxydante induite lors de situations de stress. Les PRXs pourraient être induites par le stress et régulées par phosphorylation. En effet, des expérimentations in vitro ont démontré que la nucléoside diphosphate kinase 1 (NDPK1) a la capacité de phosphoryler une PRX cytosolique de pomme de terre. Ce mémoire décrit les travaux expérimentaux effectués pour caractériser la fonction de la PRX. Pour cela, le clonage d’une isoforme a été effectué, suivi d’une caractérisation biochimique et d’une étude d’expression de la protéine. Les données de séquençage révèlent qu’il s’agit d’une PRX de type II phylogénétiquement liée aux PRXs cytosoliques. L’ADNc codant pour cette peroxyrédoxine (PRX1) a été cloné chez Solanum chacoense. Une protéine recombinante portant une étiquette (6xHis) en N-terminale a été produite. Des essais enzymatiques ont confirmé la fonction antioxydante de la protéine recombinante et un anticorps polyclonal a été généré chez le lapin puis utilisé en conjonction avec un anticorps anti-NDPK1 pour déterminer les patrons d’expression généraux de ces protéines chez Solanum lycopersicum et Solanum tuberosum lors de situations de stress. Les données démontrent que les deux protéines sont généralement co-exprimées mais pas co-régulées et que la PRX1 est induite en certaines situations de stress. / The peroxiredoxins (PRXs) are a recently discovered family of peroxidases found in all organisms and ubiquitous in the cell. An important particularity of these proteins is the presence of one or two active cysteines that accomplish an oxydo-reduction cycle with an electron donor. The PRXs are sensitive to the redox potential and are implicated in the detoxification of the H2O2, an oxidante molecule induced in stress situations. The PRXs should be induced in stress situations and regulated by phosphorylation. Indeed, in vitro experimentations have shown that the NDPK1 can phosphorylate a cytosolic PRX isoform of the potato. This dissertation describes the experimentation made to acquire a preliminary understanding of the function of the PRX. For this purpose, we cloned a PRX isoform, followed by a biochemical characterization and expression studies of the protein. The sequencing data shown a type II PRX phylogenetically related to the cytosolic isoforms. The cDNA of this peroxiredoxin (PRX1) has been cloned in Solanum chacoense. The recombinant protein produced had a N-terminal (6xHis) tag. Enzymatic assays confirmed the antioxidant activity of the recombinant protein and a polyclonal antibody has been generated from the rabbit. This antibody was used in conjunction with an antibody anti-NDPK1 to determine the general expression patterns of those proteins during stresses in Solanum lycopersicum and Solanum tuberosum. The results obtained showed that the two proteins are generally co-expressed but not co-regulated. Obvious experimental facts displayed an induction of the PRX1 in biotic and abiotic stresses situations.

Environ un tiers des cancers est dû à la dérégulation du facteur de transcription c-Myc. Les mécanismes par lesquels ce facteur de transcription est impliqué dans le processus de cancérogenèse commencent à être mieux compris grâce notamment à l'identification de ses gènes cibles. Parmi eux a été identifié, à la fin des années 2000, le gène dnph1 codant pour une protéine surexprimée dans de nombreux cancers. Cependant, à ce jour, le rôle et la fonction biologiques de cette nouvelle cible thérapeutique restent méconnus. Cette protéine a été caractérisée au laboratoire comme étant une 2'-désoxyribonucléoside 5'-monophosphate N-hydrolase, activité jamais décrite jusqu'alors. Si les 2'-désoxyribonucléosides 5'-monophosphates sont substrats de cette enzyme, il a été montré que les ribonucléotides puriques canoniques sont des inhibiteurs compétitifs. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons entrepris différentes études de relation structure-activité autour d'analogues ribonucléosidiques 5'-monophosphates dans le but d'identifier des inhibiteurs plus affins. Une première famille d’analogues modifiés en position 6 de la purine par différents groupements de taille et fonction variables a été synthétisée et les premiers inhibiteurs micromolaires de DNPH1 ont ainsi pu être identifiés. La co-cristallisation de certains composés avec l'enzyme a guidé la conception d'inhibiteurs de deuxième génération, modifiés en positions 6 et 2. Un léger effet additif sur les constantes d’inhibition a alors été observé et des inhibiteurs sub-micromolaires ont été identifiés. Des tests in vitro sur des lignées cellulaires cancéreuses surexprimant DNPH1 ont montré une activité cytotoxique micromolaire de certains des composés synthétisés. D'autres modifications portant sur la partie ribose-phosphate et le squelette purique ont été abordées dans le but de renforcer l'affinité et la stabilité biologique des inhibiteurs. L'ensemble de ces travaux a permis d'une part de mieux caractériser cette nouvelle cible et d'autre part d'identifier les premiers inhibiteurs micromolaires cytotoxiques. Ces résultats ouvrent des perspectives pour la conception de molécules plus efficaces. / About one third of the cancers is due to the deregulation of the transcription factor c-Myc. The gene dnph1 was identified a decade ago as a target gene of the c-Myc oncoprotein and encodes for a protein which is frequently over-expressed in several cancers. However, its biological role remains still unknown. It was recently shown that DNPH1 is a novel 2'-deoxyribonucleoside 5'-monophosphate N-hydrolase and that natural purine ribonucleotides act as competitive inhibitors. The aim of this thesis was the synthesis of strong inhibitors in order to study this new potential cancer target DNPH1. Several structure-activity relationships were built around ribonucleoside 5'-monophosphate derivatives. A first series of compounds modified at the 6 position of the purine core has been synthesized and enabled us to identify the first micromolar inhibitiors. Thanks to these inhibitors, X-ray structures of DNPH1 in interaction with inhibitors have been resolved and led us to the development of a new generation of analogues modified at the 6 and 2 positions. A slight additional effect on the inhibitory potency was noticed and some sub-micromolar inhibitors were identified. Among the synthesized compounds, several have shown micromolar cytotoxic effects against human cancer cells over-expressing DNPH1. Other modifications on the ribose-phosphate and the purine moieties have also been considered in order to increase both biological stability and affinity of the inhibitors. This work allowed a better characterization of the enzyme active site as well as the identification of new cytotoxic compounds. These results pave the way for the design of more potent inhibitors.

Les analogues de nucléosides sont d'une importance considérable dans la recherche de nouveaux candidats médicaments antiviraux et anticancéreux. La ribavirine est en effet le premier nucléoside triazole antiviral synthétique. Elle est toujours activement utilisée en milieu hospitalier pour le traitement de l'hépatite C et celui des pandémies virales émergentes. Récemment, le besoin de nouveaux agents thérapeutiques efficaces dotés de nouveaux mécanismes d'action a donc créé un regain d'intérêt dans la création de nouvelles entités structurelles de nucléosides triazoles. Au cours de mon doctorat, j’ai été activement engagée dans l’élaboration de nouvelles structures O-arylées et S-arylées de nucléosides triazoles. Les nucléosides triazoles O-arylés ont été obtenus par substitution nucléophile aromatique initiée par micro-ondes, tandis que les nucléosides triazoles S-arylés ont été synthétisés par réaction de couplage C-S en utilisant un catalyseur palladié possédant des ligands mixtes nouvellement mis au point dans notre laboratoire. Le concept du système de catalyseur à ligands mixtes est extrêmement avantageux et enrichissant puisqu’il permet de combiner de façon rationnelle des ligands possédant des fonctionnalités complémentaires afin de promouvoir des réactions avec des substrats pour lesquels ces réactions sont très compliquées. Enfin, afin d'améliorer la solubilité dans l'eau des analogues nucléosidiques triazoles actifs que nous avons identifiés, j’ai tenté de conjuguer le nucléoside triazole à un dendrimère amphiphile dans le but d'élaborer un système de délivrance efficace des médicaments et ainsi d’améliorer leur biodisponibilité. / Nucleoside mimics are of considerable importance in the search of antiviral and anticancer drug candidates. One noteworthy example is ribavirin, the first synthetic antiviral triazole nucleoside discovered 40 years ago, which is still actively in clinic use for treating hepatitis C infection and emerging viral pandemics. Recently, ribavirin has been also reported to demonstrate apoptosis-related anticancer effects and is in clinical trial for treating leukemia. Consequently, there is a renewed interest in creating new structural entities of triazole nucleosides with the aim of developing potent therapeutic agents with novel mechanisms of action. During my PhD program, I have been actively engaged in constructing structurally novel O-arylated and S-arylated triazole nucleosides. The O-arylated triazole nucleosides were obtained via microwave promoted aromatic nucleophilic substitution, whereas the S-arylated triazole nucleosides were synthesized via C-S coupling reaction using our newly developed mixed ligand Pd catalyst (Pd2(dba)3/Xantphos/CyPF-tBu). The concept of the mixed ligand catalyst system is extremely advantageous and rewarding, offering a unique opportunity to rationally combine ligands with complementary features in order to promote the reactions with challenging substrates which are otherwise difficult to proceed. Finally, in order to improve bioavailability of the active triazole nucleoside analogues identified in our group, I have attempted to conjugate the triazole nucleoside to an amphiphilic dendrimer in the view to establishing an effective drug delivery system and offering a better bioavailability.

Le tissu osseux est caractérisé par sa matrice minéralisée qui est soumise à des activités de formation et de résorption assurant son renouvellement et son remaniement tout au long de la vie. En cas de lésions, l’os est capable de se réparer naturellement de façon à rétablir son intégrité et ses propriétés physiques. Cependant, certaines pathologies ou interventions chirurgicales peuvent aboutir à des pertes massives de substance osseuse et le processus naturel d’autoréparation est alors insuffisant. En première intention, la greffe osseuse est envisagée (autogreffe et allogreffe), néanmoins, du fait d’une disponibilité réduite et des risques de rejet et de transmission d’agents infectieux, cette technique n’est pas réalisable dans toutes les situations cliniques. Le chirurgien peut alors avoir recours à des biomatériaux ostéoconducteurs mais ceux-ci ne sont utilisables que dans le cas de comblement de défauts de petite taille car ils sont simplement un support passif à la néoformation osseuse. Ces limites pourraient être dépassées grâce au concept d’ingénierie tissulaire, en concevant des biomatériaux innovants ayant un fort pouvoir ostéogène conféré notamment par des facteurs de croissance ou des cellules ostéoprogénitrices. Dans notre travail, nous avons cherché à mettre au point un nouveau produit d’ingénierie tissulaire permettant la réparation de défauts osseux. La stratégie envisagée repose sur l’association d’un support tridimensionnel et de cellules souches adultes dérivées du tissu adipeux humain (ASC). L’originalité du système provient de la matrice tridimensionnelle, qui est un hydrogel thermosensible composé de monomère synthétique Glycosyl-Nucléoside-Fluoré (GNF) de faible poids moléculaire. Dans le domaine de la régénération osseuse, les hydrogels cellularisés sont généralement utilisés comme matrice associée à des molécules ostéogéniques (BMP2, Béta-Glycérophosphate) ou à des ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) pour permettre la differenciation ostéoblastique des cellules encapsulées dans le gel. Cependant, dans notre travail, nous n’avons pas fait appel à ces facteurs ostéogéniques. Notre étude a révélé que l’hydrogel de GNF possède les critères essentiels pour être utilisé en clinique : la non-toxicité, la biocompatibilité, la biodégradabilité, l’injectabilité et la biointégration. Des injections de complexe gel/ASC réalisées en site ectopique chez l’animal ont démontré que le gel se forme in situ en moins de 20 minutes et que les cellules encapsulées ont survécu pendant plusieurs mois. In situ, les ASC se sont différerenciées en ostéoblastes matures, exprimant la phosphatase alcaline et l’ostéocalcine et synthétisant une matrice extracellulaire riche en phosphate de calcium. Ces travaux ont donc permis de développer un produit d’ingénierie tissulaire innovant, associant un support tridimensionnel, l’hydrogel de GNF, à une composante cellulaire, les ASC. Cette matrice cellularisée apparaît prometteuse comme système injectable pour des applications cliniques de régénération osseuse. / Bone tissue is characterized by its mineralized matrix which is subject to formation and resorption activities ensuring its renewal and remodeling throughout the life. In case of damage, the bone can repair itself naturally to restore its integrity and its physical properties. Nevertheless, some pathologies or surgical procedures can lead to massive loss of bone and the natural process of self-repair is insufficient. First line, the bone graft is considered (autograft and allograft), however, due to reduced availability and risks of rejection and transmission of infectious agents, this technique is not feasible in all clinical situations. The surgeon can then make use of osteoconductive biomaterials but these are only usable in the case of filling of small defects because they are simply passive scaffold for bone formation. These limits may be exceeded through the concept of tissue enginee- ring, designing innovative biomaterials with high osteogenic power conferred by particular growth factors or osteoprogenitor cells. In our work we seek to develop a new product of tissue engineering to repair bone defects. The proposed strategy is based on the combination of a three-dimensional scaffold and adult stem cells derived from human adipose tissue (ASC). The originality of this system comes from the three-dimensional matrix, which is a thermosensitive hydrogel composed of synthetic monomeric Glycosyl-Nucleoside-Fluorinated (GNF) low molecular weight. In the field of bone regeneration, hydrogels are generally used as cellularized matrix molecules associated with osteogenic (BMP2, Beta-Glycerophosphate) or ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) to allow osteoblast differentiation of cells encapsulated in the gel. However, in our work, we have not used these osteogenic factors. Our study revealed that the hydrogel of GNF has the essential criteria to be used in clinical practice : non-toxicity, biocompatibility, biodegradability, injectability and biointegration. Injections of gel/ASC complex performed in animal ectopic site have showed that the gel is formed in situ within 20 minutes and encapsulated cells survived and proliferated for several months. In situ, ASC were differentiated into mature osteoblasts expressing alkaline phosphatase and osteocalcin and synthesizing an extracellular matrix rich in calcium phosphate. So, this work has allowed the development of an innovative product for tissue engineering, combining a three-dimensional scaffold, the GNF based hydrogel, a cellular component, the ASC. This cellularized matrix appears promising as injection system for clinical applications of bone regeneration.

Les isoenzymes de nucléoside diphosphate kinase (NDPK) sont connues depuis maintenant presque 60 ans et n'ont été considérées que pour leur activité catalytique de transfert de groupement phosphoryle. La découverte du gène nme, un gène antimétastatique codant une NDPK, a renouvelé l'intérêt scientifique pour cette famille d'enzymes. Il est désormais connu que la multiplication des gènes durant l'évolution a été accompagnée de diversifications structurales et fonctionnelles. J'ai étudié la fixation des NDPK-A, -B et –D (retrouvées associées aux membranes biologiques, bien que le rôle de cette association soit encore méconnu) à des membranes modèles, et j'ai trouvé des différences dans les mécanismes de fixation. J'ai montré la capacité de la NDPK-D, isoforme mitochondriale, à interagir avec des membranes anioniques ou zwitterioniques, à augmenter leur fluidité et à former des domaines protéolipidiques en présence de CL, lipide anionique spécifique de la membrane mitochondriale interne. J'ai observé cette capacité à former des domaines protéolipidiques avec d'autres protéines interagissant avec la CL, comme la créatine kinase mais pas le cytochrome C. La NDPK-A ne se fixe pas aux phospholipides du feuillet interne de la membrane plastique, ce qui suggère un autre partenaire in vivo. La NDPK-B n'interagit qu'avec des membranes anioniques via un processus en deux étapes, provoque une diminution de fluidité et est capable de former des domaines protéolipidiques. La ségrégation des lipides anioniques induite par la fixation de protéines pourrait contribuer à la formation de plateformes au sein de la membrane susceptibles de servir de point d'ancrage à de nombreuses molécules, modulant ainsi les fonctions cellulaires / Nucleoside diphosphate kinase isoenzymes (NDPK) have been known for nearly 60 years and, until recently, have been considered as housekeeping enzymes. The discovery of a nme gene, an antimetastatic gene that codes for a NDPK, revived the interest for this family. It is now known that the multiplication of nme genes throughout evolution has been accompanied with structural and functional diversification. I studied the binding of NDPK-A, -B and –D (which ae retrieved associated to cellular membranes where they are thought to play several roles) to model membranes and found differences in their behavior towards different compositions of phospholipids. I showed the ability of the NDPKD mitochondrial isoform to interact with both anionic and zwitterionic membranes, to modify their fluidity and to form proteolipidic domains in presence of CL, a mitochondrial inner membrane specific anionic lipid. I observed this ability to form proteo-cardiolipin domains with other CL interacting protein like creatine kinase but not with cytochrome c. NDPK-A was not able to bind to inner leaflet plasma membrane mimicking systems suggesting another partner in vivo. Concerning NDPK-B, it interacted only with anionic membranes via a two step-process, induced a decrease of the membrane fluidity and was able to form proteolipidic domains. Such anionic lipid segregation triggered by protein binding may contribute to platforms formation within membranes. Those platforms are then susceptible to provide a functional docking platform for numerous molecules and thus to modulate cellular functions

No description available.