Thèse de doctorat : Chimie Informatique et Théorique : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

L'identification de nouveaux agents anti-infectieux, actifs contre les pathogènes et les micro-organismes multi-résistants, reste un enjeu majeur pour la science. Parmi les molécules développées pour combattre ces infections, les peptides thérapeutiques apparaissent comme un champ prometteur de recherche. Ils se synthétisent rapidement, grâce à la synthèse sur support solide automatisée, et leur structure modulable facilite la découverte et l'amélioration d'activités biologiques. Le principal inconvénient des peptides est leur manque de résistance face à la dégradation protéolytique, et donc leur rapide élimination du corps humain. L'introduction d'aminoacides modifiés, comme les aza-bêta³-aminoacides, au sein de la séquence peptidique, permet de renforcer la biodisponibilité de ces peptides, et peut conduire à une augmentation de l’activité biologique et/ou de la sélectivité. Les aza-bêta3-aminoacides sont des analogues aza des bêta³-aminoacides, où le carbone portant la chaîne latérale est remplacé par un atome d'azote chiral à configuration non-fixée. Introduit au sein d'une séquence peptidique, ces monomères donnent accès à des pseudopeptides dont la biodisponibilité est augmentée, et l’activité et/ou la sélectivité peuvent être améliorée. Ce mémoire de thèse présente la synthèse et la fonctionnalisation d’aza-bêta³-aminoacides, à chaînes latérales protéinogènes ou non, en vue de leur insertion en synthèse peptidique sur support solide. Deux séries de pseudopeptides cycliques de novo ont été développées. La première série cible les vésicules d’endocytose résultant d’une infection adénovirale, et la seconde série mime la séquence RGD, ligand des intégrines alpha-nu-bêta₃, qui est une cible d’intérêt contre la néo-angiogénèse tumorale. / Discovering new anti-pathogenic agent, which are effective against new or multi-drug resistant microorganisms, is still a major challenge for science. Among all the drugs, which are currently developed to fight these infections, therapeutic peptides arise as a promising research field. Their synthesis is fast, due to automated solid phase synthesis, and their adjustable structure makes the discovery and the enhancement of biological activities easier. The main drawback of peptides is their lack of resistance against proteolytic degradation, and therefore their quick elimination from the human body. Modification of peptide sequence, by introduction of aminoacids analogues, such as aza-bêta3-aminoacids, reinforces the peptide bioavailability, and can lead to an increase of the biological activity, and/or of the selectivity. Aza-bêta3-amino acids are aza analogues of bêta3-amino acids, where the side chain is carried by a chiral nitrogen atom, with a non-fixed configuration. Their introduction in a peptide sequence affords pseudopeptides, with a better bioavailability, and with an activity/selectivity which could be increased. This report describes the synthesis of aza-bêta3-aminoacids, with proteinogenic side chains or not, in order to insert them in solid phase peptide synthesis. Two sets of cyclic pseudopeptides de novo have been developed. The first one targets endocytosis vesicles, resulting from an adenoviral infection, and the second one copies the RGD sequence, ligand of alpha-nu- bêta₃ integrins, which is one the main targets against the tumorous neo-angiogenesis.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / De nouveaux catalyseurs peuvent être générés par la construction de peptides, incorporant des acides aminés naturels et conformationnellement restreints, dans l’objectif de mimer les aspects structuraux des sites actifs d’enzymes. Le travail présenté dans ce mémoire consiste en la synthèse et en la caractérisation d’un nouveau peptide cyclique, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), dans lequel deux résidus d’acide aspartique sont situés entre deux résidus d’acide aminé indolizidinone (IAA). Ce peptide cyclique est conçu de façon à placer les groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique à proximité grâce aux restrictions de la chaîne peptidique causées par les IAA. Avec ces caractéristiques, le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) est proposé comme mimétique des protéases aspartiques. Les protéases aspartiques constituent une classe d’enzymes qui ont pour fonction d’hydrolyser les liaisons amides des peptides et des protéines. Leur site actif contient deux résidus d’acide aspartique dont les chaînes latérales sont situées à proximité. Un seul groupe carboxylate est protoné dans la forme active de l’enzyme. Le mécanisme d’hydrolyse pour ces molécules procède soit par une attaque nucléophile par un des groupes carboxylates soit par l’attaque d’une molécule d’eau assistée par les groupes carboxyles comme acide général/base générale. Dans le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), la relation spatiale entre les deux groupes carboxyliques des résidus d’acide aspartique pourrait promouvoir l’hydrolyse de liaisons esters ou amides selon le mécanisme base générale/acide général ou nucléophile. Deux conformations de même énergie ont été trouvées pour le cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) en utilisant la recherche conformationnelle de Monte Carlo. La première conformation possède les caractéristiques d’un feuillet plissé β antiparallèle situé entre deux IAA placés aux positions i + 1 et i + 2 de repliements β de type II’. Dans la seconde, les résidus IAA sont placés aux positions i et i + 1 d’un repliement tordu. Le peptide cyclique 1 a été préparé en solution avec un rendement de 11 % ainsi que sur support solide avec un rendement de 25 % en utilisant la résine PAB-BHA. La conformation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) a été déterminée avec l’aide des constantes de couplage scalaires en RMN de ^1H, des couplages dipolaires du spectre NOESY et avec les gradients de déplacement chimiques des protons amides en fonction de la température (Δδ/ΔT). Les résultats de l’analyse conformationnelle soutiennent l’une des conformations trouvées par la modélisation moléculaire et non la seconde. Les constantes de couplage vicinales entre les protons en α et les deux protons diastéréotopiques en β des résidus Asp indiquent que les groupes carboxyliques sont positionnés au-dessus du cycle. De plus, le titrage potentiométrique dans l’eau du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) donne des valeurs anormales de pKa pour les deux acides carboxyliques. Par contre, les expériences préliminaires consistant à déterminer l’activité catalytique du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1) montrent que le peptide cyclique est peu efficace pour accélérer l’hydrolyse de l’acétate de 2,4-dinitrophényle. En détaillant la synthèse et la caractérisation du cyclo[IAA-Asp-IAA-Asp] (1), ce travail de recherche discute du mérite de l’utilisation d’acides aminés naturels et conformationnellement restreints pour la construction de peptides pouvant mimer les sites actifs d’enzymes.