Le système immunitaire reconnait les cellules tumorales mais il est régulé par plusieurs facteurs tels les cellules T Régulatrices (Tregs). La galectine (Gal)-9 est une lectine aux propriétés immunosuppressives exprimée par les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires dont les Tregs. Nous avons cherché à confirmer le rôle fonctionnel de la Gal-9 dans les Tregs. Puis nous avons testé la capacité d’un anticorps anti-Gal-9 (GalNab1) à bloquer les fonctions suppressives de la Gal-9 ou des Tregs et son effet anti-tumorale. Nous avons prouvé que les Tregs expriment et secrètent abondamment la Gal-9. GalNab1 antagonise l’effet de la Gal-9 recombinante (r) sur les PBMCs et inhibe les fonctions suppressives des Tregs. Le blocage de la rGal-9 en culture favorise la croissance des Th1 sans induire de cytotoxicité et bloque les fonctions des exosomesGal-9+ dérivés de Carcinome du Nasopharynx (CNP). In-vivo, dans un modèle de souris SCID humanisé, GalNab1 limite la croissance du CNP. Le CNP est associé au virus d’Epstein-Barr (EBV) dont il exprime plusieurs protéines. L’utilisation d’une stratégie de vaccination peptidique ciblant les lymphocytes TCD4+ Th1 est envisagée. Six peptides dérivés des antigènes de latence II d’EBV et promiscuous pour HLA-II ont été sélectionnés et assemblés en cocktail, dont la capacité à induire une sécrétion d’IFN-γ par les PBMCs a été validé. Des lignées Th1 spécifiques du cocktail présentent une forte capacité cytotoxique vis-à-vis de lignées de CNP tout en résistant aux effets des exosomes tumoraux autologues. In-vivo, le cocktail permet de maîtriser la croissance tumorale, et ex-vivo, de réactiver la réponse T mémoire chez les patients. / The immune system can recognize and eliminate cancer cells but is held back by inhibitory factors such as Regulatory T cells (Tregs). Gal-9 is a β-galactoside binding lectin with immunosuppressive capabilities expressed by cancer cells and immune cells including Tregs. NPC is a malignant epithelial cancer which is almost always associated with Epstein Bar Virus (EBV) and expresses several viral proteins. Numerous vaccines targeting different EBV peptides had limited success in clinical trials. First part: we aimed to confirm the role of Gal-9 in human Treg function. Then we tested the capabilities of an anti-human-Gal-9 antibody (mAb) to block Gal-9 suppressive function and its effect on Treg function and the anti-tumoral response. We proved that Gal-9 is expressed and secreted by Tregs at a high level. The mAb antagonized the function of recombinant rGal-9 on PBMCs. Moreover, the mAb inhibited the immuno-suppressive function of Tregs. Gal-9 blocking in PBMC culture promoted a Th1 response without inducing toxicity. We used the mAb to inhibit hNPC derived exosomes. In-vivo, the mAb limited the growth of hNPC tumors in humanized SCID mice. Second part: CD4+ T cell response is essential in managing NPC. The use of a CD4+ T cell response inducing peptide cocktail vaccination strategy was tested here. 6 HLA II promiscuous peptides derived from the 3 EBV latency II antigens were generated. These peptides induced IFNγ secretion by PBMCs. Generated peptide-specific CD4+ T cell lines showed highly cytotoxicity against NPC cell lines and resistance to hNPC exosomes. Invivo, the cocktail restrained tumor growth. Exvivo, it reactivated NPC patients’ memory T cells.

Le carcinome du nasopharynx (CNP) est associé à la latence II d’EBV et serait une cible préférentielle de peptides vaccinaux, dérivés des antigènes de latence II d’EBV, au sein d’une approche d’immunothérapie ciblant une réponse de type Th1. Cependant, les cellules de CNP sécrétaient des exosomes immunosuppresseurs qui induisent la mort des cellules T CD4+ Th1. En outre, cet environnement immunosuppressif est aggravé par un recrutement important de lymphocytes T régulateurs (Treg) qui sont associés à un mauvais pronostic dans le CNP. Ainsi, les objectifs de ma thèse ont consisté à (i) étudier l’impact des exosomes tumoraux de CNP (Exo-CNP) sur le phénotype et la fonctionnalité des Treg (ii) explorer les moyens de favoriser l’expansion et l’efficacité des effecteurs anti-tumoraux, notamment des lymphocytes T CD4+ Th1 anti-EBV, en proposant une stratégie d’immunothérapie peptidique. Dans la première partie, nous avons montré in vivo que la chimiokine CCL-20 était responsable du recrutement des Treg au sein de la tumeur. Par ailleurs, nous avons montré que les exosomes de CNP expriment la CCL-20 et sont capables de favoriser in vitro l’attraction des Treg via cette chimiokine. En parallèle, nous avons montré que les Exo-CNP (i) augmentent significativement l’expansion des Treg, (ii) augmentent significativement le niveau d’expression du CD25 et du FoxP3 sur les Treg, (iv) conduisent à la conversion des cellules T CD4+CD25neg en Treg CD4+CD25high. L’ensemble de ces résultats a été corrélé à une augmentation significative de l’activité suppressive des Treg en présence des exosomes de CNP. Dans la deuxième partie, nous avons validé ex vivo l’immunogénicité des peptides sur des cellules immunitaires humaines. Les résultats obtenus montrent également que des lignées T CD4+ humaines spécifiques d’EBV induisent une lyse des cellules de CNP EBV+. Et, de façon inattendue, la présence des Exo-CNP ne semble pas altérer les capacités de lyse des lignées. Enfin, nous avons pu valider l’efficacité des peptides dans un modèle in vivo. En effet, nous avons évalué l’effet anti-tumoral de la vaccination par les peptides dérivés d’EBV en mesurant l’évolution des masses tumorales. Nous avons pu montrer que la reconstitution immunitaire des souris SCID-CNP couplée à la vaccination peptidique permet la stabilisation de la croissance tumorale au cours du temps. En conclusion, la mise en évidence d’une coopération entre les Exo-CNP et les Treg est très importante et pourrait représenter ainsi un nouveau mécanisme d’échappement du CNP au système immunitaire. Par ailleurs, nos résultats consolident l’efficacité des peptides EBV qui pourraient être utilisés, à terme, dans une stratégie de vaccination peptidique ou de thérapie cellulaire en complément des traitements de référence chez les patients atteints d’un CNP. / Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is associated to the EBV latency II and should be a preferential target for our previously selected peptides derived from EBV latency II antigens. However, previous studies performed showed that NPC cells release exosomes which are able to induce apoptosis in mature Th1 lymphocytes. Furthermore, the NPC immunosuppressive environment is compounded by significant recruitment of natural regulatory T cells (Treg) associated with a poor prognosis in NPC. Thereby, this immunosuppressive environment could potentially be an obstacle to the use of this promiscious peptide coktail as a future vaccine in EBV associated nasopharyngeal carcinoma. In this context, the main objectives of my thesis consisted of (i) investigating the impact of NPc-derived-exosomes and Treg and (ii) exploring ways to promote expansion and efficiency of anti-tumoral effectors, notably anti-EBV Th1 CD4+ lymphocytes. First, we showed for the first time that NPC exosomes contain CCL-20 chemokine and are able to facilitate the recruitment of Treg cells in a CCL-20 dependent manner. This finding was confirmed by in vivo experiments in immunodeficient (SCID) and humanized mouse model xenografted with human NPC. NPC exosomes significantly increase the expansion, significantly increase the expression level of CD25 and FoxP3 on Treg and lead to the conversion of CD4+CD25neg T cells into CD4+CD25high Treg. These converted cells showed an effective immunosuppressive activity on autologous PBMCs. Moreover, NPC exosomes induce Treg suppressive activity and recruitment. In the second part, we validated peptides immunogenicity ex vivo. Then, we showed efficient EBV specific T CD4+ cytotoxicity in NPC cells. Furthermore, tumor exosomes do not affect the lysis capacity of our generated EBV specific T CD4+ cell lines. Finally, the efficiency of the EBV peptides coktail was evaluated in vivo by injecting EBV peptides into SCID mice xenografted with human NPC cells and reconstituted with human PBMCs. Here we showed that immune reconstitution coupled to peptide vaccination could stabilize tumor growth. In conclusion, our findings give new insights about NPC-derived exosomesimmunoregulatory properties and we showed that interactions of NPC-exosomes with Treg cells support immune evasion of human NPC. Our results also confirm that EBV peptides coktail could eventually be used in a vaccination strategy in combination with standard treatments in NPC patients to minimize relapse and control residual disease.

La leishmaniose est une maladie tropicale négligée à transmission vectorielle qui est endémique dans 98 pays dont les plus pauvres. Vingt espèces de Leishmania sont capables d’établir une infection intracellulaire au sein des macrophages humains, provoquant différentes manifestations cliniques. Le développement d'un vaccin contre les leishmanioses est étayé par des preuves d'immunité naturelle contre l'infection, induite par une réponse à médiation cellulaire de type Th1 dominante associée à la production d'IFN-γ, d'IL-2 et de TNF-α par des cellules T polyfonctionnelles TCD4+ et TCD8+, conduisant à l'activation classique des macrophages entrainant la destruction des parasites. Induire une protection robuste et durable et déterminer les épitopes immunodominants responsables de la protection naturelle représente un véritable défi.Les protéines sécrétées sont des facteurs de virulence jouant un rôle important dans le cycle de vie des leishmanies et sont capables d’induire une protection durable chez le chien, un bon modèle pour l’infection humaine. Notre objectif est de développer, à partir du sécrétome de Leishmania, un vaccin de seconde génération reproductible et facile à produire à bas prix dans les zones d’endémie, avec des rendements de production rendant possible son utilisation à grande échelle.Les sécrétomes des six espèces les plus pathogènes de leishmanie (plus L. tarentolae) ont été analysés et comparées par spectrométrie de masse. Les antigènes candidats ont été recherchés dans l'ensemble des données disponibles (analyses protéomiques, littérature…). 52 antigènes candidats vaccin ont ainsi été sélectionnés, dont 28 avaient déjà été décrits et 24 sont nouveaux et découverts grâce à une approche de vaccinologie réverse.Une analyse de la prédiction de liaison des épitopes in silico HLA-I et –II a été réalisée sur tous les antigènes candidats vaccin, prenant ainsi en compte le polymorphisme HLA de la population mondiale. Pour sélectionner les meilleurs épitopes parmi des milliers d’épitopes potentiels, un script R automatisé a été développé en interne, selon des critères rationnels stricts. Ainsi, 50 épitopes de classe I et 24 épitopes de classe II ont été sélectionnés et synthétisés sous forme de peptides individuels. Des essais de toxicité in vitro ont montré l’absence de toxicité cellulaire de ces peptides.Les individus guéris par chimiothérapie généralement développent des réponses immunitaires protectrices à Leishmania. Des tests de stimulation des PBMC ont donc été réalisés avec des échantillons biologiques provenant de donneurs guéris de Tunisie et la production d'IFN-γ a été évaluée par ELISpot. De plus, il était important d'inclure dans l'étape de validation expérimentale des peptides des échantillons provenant d’individus naïfs, population cible à vacciner avec un vaccin prophylactique. Les résultats montrent que des peptides spécifiques de Leishmania induisent avec succès la production d'IFN-γ par les PBMC totaux provenant de donneurs guéris et par les lymphocytes T spécifiques amplifiés à partir du répertoire naïf.Globalement, la validation expérimentale des peptides réalisée exclusivement sur des échantillons humains nous fournira une base préclinique très solide pour développer un vaccin efficace capable de protéger les populations touchées par ces maladies. Elle constituera un moyen sûr et rentable de mieux sélectionner les candidats retenus pour le vaccin et d'éliminer ceux qui présentent un risque d'échec élevé au tout début du processus de développement du vaccin.Grâce à la combinaison de l'analyse protéomique et d'outils in silico, des candidats peptidiques prometteurs ont été rapidement identifiés pour le développement d'un vaccin. Le « pipeline » de développement préclinique du vaccin proposé fournit une sélection rapide de peptides immunogènes, offrant une approche puissante pour accélérer le déploiement d'un vaccin pan-spécifique efficace contre les leishmanioses. / Leishmaniasis is a vector-borne neglected tropical disease endemic to 98 countries worldwide. Twenty Leishmania species are capable of establishing intracellular infection within human macrophages, causing different clinical presentations. Vaccine development against leishmaniases is supported by evidence of natural immunity against infection, mediated by a dominant cellular Th1 response and production of IFN-γ, IL-2 and TNF-α by polyfunctional TCD4+ and TCD8+ cells, ultimately leading to macrophage activation and parasite killing.Excreted-secreted proteins are important virulence factors present throughout Leishmania life stages and are able to induce durable protection in dogs, a good model for human infection. We aim to develop a second generation vaccine from the Leishmania secretome, with the potential for large scale dissemination in a cost-effective, reproducible approach.The secretome of six main pathogenic species (plus L. tarentolae) was analysed by Mass-Spectrometry and conserved candidate antigens were searched in the complete dataset. A total of 52 vaccine antigen candidates were selected, including 28 previously described vaccine candidates, and an additional 24 new candidates discovered through a reverse vaccinology approach.In silico HLA-I and –II epitope binding prediction analysis was performed on all selected vaccine antigens, with world coverage regarding HLA restriction. To select the best epitopes, an automated R script was developed in-house, according to strict rational criteria. From thousands of potential epitopes, the automated script, in combination with optimal IC50, homology to host and solubility properties, allowed us to select 50 class I and 24 class II epitopes, synthesized as individual peptides. In vitro toxicity assays showed these selected peptides are non-toxic to cells.The peptides’ immunogenicity was evaluated using immunoscreening assays with immune cells from human donors, allowing for the validation of in silico epitope predictions and selection, and the assessment of the peptide’s immunogenicity and prophylactic potential. Healed individuals, which had active infection and received treatment, possess Leishmania-specific memory responses and are resistant to reinfection, being considered the gold standard of protective immunity. On the other hand, the naive population is extremely important to include in the experimental validation step since it is the target population to vaccinate with a prophylactic vaccine. Importantly, a minimum specific T-cell precursor frequency is needed to induce long-lasting memory protective responses. Furthermore, there is also a positive correlation between immunodominant epitopes and a high frequency of specific T-cell precursors. Peptides able to induce Th1 and/or cytotoxic immune responses in both background are promising candidates for a vaccine formulation. Altogether,experimental validation exclusively in human samples will provide us a very strong base for a vaccine formulation and allow to accelerate translation to the field.Results show Leishmania-specific peptides successfully induce IFN-γ production by total PBMC from healed donors, and by specific T cells amplified from the naïve repertoire. Preliminary evidence exists for peptides which are immunogenic in both immune backgrounds (eight HLA-class I 9-mer peptides and five class II 15-mer peptides) which are, for now, the most promising candidates to advance for the multi-epitope peptide design.Through the combination of proteomic analysis and in silico tools, promising peptide candidates were swiftly identified and the secretome was further established as an optimal starting point for vaccine development. The proposed vaccine preclinical development pipeline delivered a rapid selection of immunogenic peptides, providing a powerful approach to fast-track the deployment of an effective pan-specific vaccine against Leishmaniases.

Le cancer du sein est le cancer le plus répandu chez les Canadiennes. Grâce aux avancées technologiques et scientifiques, l'incidence de ce cancer est stable depuis une quinzaine d'année et le taux de mortalité diminue. Le plus important dans le traitement du cancer est un diagnostic précoce et un suivi de la thérapie bien adapté au type de cancer. La tomographie d'émission par positrons (TEP) permet de visualiser la distribution spatiale et temporelle de molécules radiomarquées. Le principal traceur utilisé en oncologie, le 2-deoxy-2-[18]Fluoro-D-deoxyglucose ( 18 [F]FDG), est un analogue du glucose. Il permet de visualiser les tumeurs et d'évaluer le métabolisme du glucose dans les cellules. Par contre, il a une lacune importante : il n'est pas spécifique aux cellules cancéreuses car il marque les cellules qui ont un métabolisme du glucose élevé. Malgré cela, le FDG reste un traceur très utilisé. Cependant, le développement de nouveaux composés spécifiques à certains récepteurs surexprimés dans différents types de cancer reste une idée à exploiter afin d'améliorer l'imagerie TEP. Le neuropeptide Y (NPY) est un peptide de 36 acides aminés qui est un neurotransmetteur très abondant dans le système nerveux central et périphérique. Il a plusieurs rôles physiologiques importants. Il est un stimulateur puissant de la prise de nourriture, un anxiolytique et un puissant vasoconstricteur. Quatre types de récepteurs humains ont été clonés, soient : Y1R, Y2R, Y4R et Y5R. Le récepteur Y1 est présent dans 85% des carcinomes mammaires primaires chez l'humain. Dans les tissus sains, le récepteur Y2 est exprimé de façon prédominante tandis que sur les cellules cancéreuses, c'est l'expression du récepteur YI qui prédomine. Le ratio de l'expression Y1/Y2 pourrait donc être exploité afin de détecter de façon plus précoce le cancer du sein. La bombésine (BBN), un peptide de 14 acides amines, a été découvert chez la grenouille Bombina Bombina . L'équivalent humain du BBN, le GRP possède 27 acides amines. La bombésine se lie à 3 types de récepteurs humains dont le récepteur à relâche de gastrine (GRPR). Il est surexprimé dans 65% des cas de carcinomes canalaires in situ . Le GRPR peut également être utilisé comme marqueur du caractère malin dans les cas de cancer. Un hétérodimère est l'union de deux molécules différentes pour n'en former qu'une seule. Dû au fait que les récepteurs Y1 et GRP ne sont pas surexprimés dans 100% des cas de cancer du sein l'utilisation d'une seule molécule qui ciblerait à la fois les deux récepteurs serait avantageuse pour l'imagerie du cancer du sein. Les avantages à l'utilisation d'un hétérodimère plutôt qu'un mélange de deux composés radioactifs sont : une dose de radioactivité administrée moins grande pour le même résultat et les interactions possibles entre les composés sont évitées. Puisque deux récepteurs surexprimés dans les cas de cancer du sein sont visés du même coup par le peptide, une plus grande captation tumorale est attendue. Le premier objectif de l'étude est de développer un peptide capable de lier spécifiquement le récepteur Y1 du NPY dans les cas de cancer du sein. Le second objectif est de développer un peptide hétérodimère ciblant préférentiellement les récepteurs Y1 et GRP dans les cas de cancer du sein. Les peptides seront combinés à un radio-isotope, le 64 Cu, afin de permettre l'imagerie TEP. Plusieurs techniques seront utilisées pour caractériser les différents peptides incluant des études de compétition in vitro , de stabilité plasmatique ainsi que de biodistribution. Afin d'évaluer tout le potentiel du traceur hétérodimère, une étude comparative entre ce dernier et les deux traceurs monomères sera présentée."--Résumé abrégé par UMI

Les maladies auto-immunes sont des maladies chroniques et hétérogènes caractérisées par des réactions du système immunitaire acquis contre les propres tissus sains de l'organisme. Ces maladies affectent presque 5% de la population mondiale et en particulier les jeunes adultes. La complexité de leur spectre est énorme et même si leur étiologie est encore incertaine, il a été démontré que des facteurs génétiques et environnementaux sont impliqués dans le déclenchement du mécanisme pathologique. Cependant, il est nécessaire d'utiliser des outils diagnostiques et / ou pronostiques fiables pour le diagnostic précoce avant que des dommages cellulaires irréversibles ne se produisent et pour surveiller la progression de la maladie.De nombreuses études ont mis en évidence la présence de différents auto-anticorps dans le sérum de patients atteints de maladies auto-immunes. Les auto-anticorps qui sont spécifiques d’une maladie peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs (BM) pour son diagnostic alors que les auto-anticorps qui diffèrent en fonction de l'état de la maladie peuvent être utilisés dans le suivi des patients. En fait, dans le cas de l'auto-immunité, un BM facilement détectable et fiable peut être représenté par le titre d'un auto-anticorps spécifique.Dans ce contexte, nous nous intéressons à deux maladies différentes, la sclérose en plaques (SEP) et la gammapathie monoclonale, en utilisant l'approche chimique inverse via le criblage de librairies de peptides par des sérums de patients.En particulier, l'importance des anticorps anti-myéline, et surtout, des anticorps anti-MOG (myéline oligodendrocyte glycoprotéine) est toujours l’objet de débats, soulignant la question très controversée d'un rôle pathogène putatif d'anticorps anti-MOG dans la SEP. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle de MOG comme auto-Ag putatif dans la SEP en utilisant le modèle expérimental d’encéphalomyélite auto-immune (EAE). Ainsi, afin d'évaluer la présence d'un mécanisme d’« epitope spreading » des cellules B, à savoir l'apparition d'une réponse dirigée vers des épitopes distincts de l'agent pathogène induisant la réponse immunitaire, nous avons synthétisé et testé en tant que sondes antigéniques cinq peptides synthétiques qui couvrent la séquence 1-117 de MOG.La seconde étude a porté sur la sélection d'un peptide mimant l'épitope minimal reconnu par l'anticorps monoclonal commercial anti- natural killer cell-1 humain (anti-HNK-1) en utilisant la résonance plasmonique de surface (SPR). L’épitope HNK-1 est considéré comme le déterminant antigénique de la glycoprotéine associée à la myéline (MAG), un composant quantitativement mineur des gaines de myéline. On observe que les patients atteints de troubles neurologiques auto-immuns, tels que la gammapathie monoclonale à IgM et la polyneuropathie démyélinisante, développent souvent des anticorps anti-MAG ciblant spécifiquement l’épitope HNK-1. Par conséquent, l'identification et la caractérisation de ces anticorps est pertinente. Le peptide choisi suite à notre étude pourrait ensuite être utilisé chez des patients atteints de troubles neurologiques pour le développement d'un outil de diagnostic fiable ou de surveillance de l'activité de la maladie par l'identification d'anticorps anti-HNK-1 dans le sérum des patients. / Autoimmune diseases (ADs) refer to chronic and heterogeneous diseases with acquired immune system’s reactions against the body’s own healthy tissues. ADs affect more than 5% of the population worldwide and especially young adults. The complexity of their spectrum is enormous and even if their etiology is still unclear, it was demonstrated that both genetic and environmental factors are involved in triggering the pathological mechanism. Hence, a reliable diagnostic and/or prognostic tool for an early diagnosis of ADs before irreversible cellular damage occurs and for monitoring their progression is demanded.Numerous studies have revealed the presence of different autoantibodies (auto-Abs) in sera of patients suffering from ADs. Autoantibodies that are specific for a disease can be used as biomarkers (BMs) for its diagnosis while autoantibodies that differ depending on the disease state can be used in the follow up of the patients. Actually, in the case of autoimmunity, an easily detectable and reliable BM may be represented by the titer of a specific auto-Ab.In this context, we aimed to identify target(s) of the response for two different ADs, multiple sclerosis (MS) and monoclonal gammopathy, using the chemical reverse approach, which involves the screening of focused antigen (Ag) libraries with patients’ serum.In particular, the significance of anti-myelin antibodies, and especially, anti- Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein (anti-MOG) antibodies is still matter of debate, underscoring the highly controversial issue of a putative pathogenetic role of anti-MOG antibodies in MS. In this thesis we investigated the role of MOG as putative auto-Ag in MS using the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model. Moreover, in order to assess the presence of a B-cell epitope spreading mechanism, i.e. the occurrence of a response directed toward epitopes distinct from the disease-inducing agent, we synthesized and tested as antigenic probes also five synthetic peptides covering the 1-117 sequence of MOG.The second issue focused on the selection of a peptide mimicking the minimal epitope recognized by the commercial available monoclonal antibody anti-human natural killer cell-1 (anti-HNK-1) using Surface Plasmon Resonance (SPR) technique. HNK-1 epitope, is considered as the antigenic determinant of myelin-associated glycoprotein (MAG), a quantitatively minor component of myelin sheaths. It is observed that patients affected by autoimmune neurological disorders, such as IgM monoclonal gammopathy and demyelinating polyneuropathy, often develop anti-MAG antibodies specifically targeting the HNK-1 epitope. Accordingly, identification and characterisation of these antibodies is relevant. The selected peptide could be subsequently used in earlier stage patients for the development of a novel and reliable diagnostic tool for anti-HNK-1 antibody identification in sera of patients affected by autoimmune neurological disorders monitoring disease activity.

Les foldamères sont considérés comme étant des oligomères capables de s’auto-structurer en solution par le biais de liaisons non covalentes. Ces composés peuvent présenter un grand intérêt biologique dans la mesure où l’on peut en attendre une meilleure résistance aux peptidases, la possibilité de se conjuguer aux ARN et ADN, etc… Au sein des oligomères azapseudopeptidiques, le point d’ancrage de la chaîne latérale est affecté car le CHa de l’acide aminé originel est remplacé par un atome d’azote. Cette substitution engendre la perte du centre chiral CHa et la perturbation des caractéristiques électroniques et structurales des deux liaisons amides adjacentes. Ce travail concerne l’élaboration de nouvelles voies de synthèse de 2:1-[a/aza]-oligomères en solution. Nous avons mis au point un protocole de synthèse généralisable des précurseurs azadipeptidiques Boc-azaAA-AA-OMe orthogonalement protégés. Les 2:1-[a/aza]-trimères, obtenus à partir des précurseurs azadipeptidiques, ont ensuite été engagés dans des réactions d’oligomérisation par couplage peptidique, ce qui nous a permis d’isoler les tous premiers 2:1-[a/aza]-oligomères avec de très bons rendements. La structure des composés préparés a été analysée par spectroscopies RMN, IR, diffraction des RX et par modélisation moléculaire. L’examen des 2:1-[a/aza]-trimères a révélé la formation d’un coude ßII. Les 2:1-[a/aza]-hexamères ont la capacité à s’auto-structurer. D’une manière générale, grâce aux études réalisées par RMN et par IR, nous pouvons fortement envisager que nos 2:1-[a/aza]-oligomères se structurent en solution pour former des foldamères / Foldamers are described as any oligomers with a strong tendency to adopt a specific compact conformation in solution through non covalent interactions. These compounds can make duplexes with RNA and DNA and are more resistant to peptidases. Thus foldamers can have a biological activity. Among azapseudopeptide oligomers, substitution of a nitrogen for the CHa group is a way to preserve the side chains of analogous peptides. This substitution entails the lost of chiral center and the overall conformational and local electronic states might be affected. We have synthesized 2:1-[a/aza]-oligomers on liquid phase. We have developed a new general protocol for obtaining various Boc-azaAA-AA-OMe. Then, 2:1-[a/aza]-trimers, obtained from the precursors, were used in oligomerization reaction by peptidic coupling. By this way, we obtained the first 2:1-[a/aza]-oligomers in very good yields. The structure of the obtained oligomers was analysed by NMR and IR spectroscopies, X-ray diffraction and molecular modelling. The 2:1-[a/aza]-trimers show a ßII-turn and the 2:1-[a/aza]-hexamers structure themselves. On the whole, by NMR and IR spectroscopies, we can strongly consider that our 2:1-[a/aza]-oligomers structure themselves in solution to form foldamers

L’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration (EDUF) est une technique de séparation innovante, particulièrement performante pour le fractionnement sélectif de peptides bioactifs à partir d’hydrolysats enzymatiques. Cependant, les mécanismes de séparation des peptides en EDUF n’ont pas été parfaitement élucidés en raison du caractère complexe des mélanges utilisés. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier la séparation de mélanges peptidiques modèles afin d’identifier les mécanismes régissant la séparation de peptides. Deux peptides synthétiques anionique et cationique ont été sélectionnés. Avant leur séparation par électrodialyse, les deux peptides ont été caractérisés en termes de mobilité électrophorétique, ce qui nous a permis de définir des conditions optimales de migration. Les résultats de séparation de solutions simples puis de mélanges montrent que, dans les conditions opératoires utilisées, les phénomènes limitant le transfert des deux peptides en EDUF sont essentiellement dus à la dissociation de l’eau dans le cas du peptide anionique et au colmatage membranaire dans kjkle cas du peptide cationique. Un ajout de KCl a été effectué dans le but d’augmenter la conductivité du système. Ceci a permis de ralentir la dissociation de l’eau et par conséquent de restaurer le flux initial du peptide anionique. En revanche, l’ajout de KCl n’a pas eu d’effet sur la migration du peptide cationique. Un colmatage important de la membrane échangeuse de cations au cours de l’électrodialyse par ce dernier explique ce phénomène. L’étude confirme par ailleurs que le transfert peptidique dans ce procédé est régi essentiellement par électromigration. / Electrodialysis with ultrafiltration membranes (EDUF) is an innovative and performant separation technique, particularly used for the selective bioactive peptide fractionation from enzymatic hydrolysates. However, considering the solution mixture complexity used, the peptide separation mechanisms in EDUF process remain unclear. The purpose of this thesis was to study a peptides models mixture separation in order to identify the peptides separation mechanisms in EDUF process. Both anionic and cationic synthetic peptides were selected. First, the anionic and cationic peptides were characterized in terms of electrophoretic mobility. For both peptides, electrophoretic mobility was measured in order to define the optimal conditions for their migration. Furthermore, peptide electrodialytic separation results have showed, under the operating conditions used, the important role played by water dissociation on anionic peptide and membrane fouling on cationic peptide electromigration. KCl addition was performed in order to increase the system conductivity and to slow down water splitting, which led to a restore of the anionic peptide initial flux. In contrast, the water dissociation did not affect the cationic peptide electromigration. An important cation exchange membrane fouling caused by the cationic peptide explain this phenomena. The study also confirms that the peptide transfer in EDUF is mainly governed by electromigration.

Tous les modèles théoriques, mathématiques et empiriques utilisés pour l’évaluation de la mobilité électrophorétique de peptides regroupent trois paramètres de base : la masse du peptide, son nombre de résidus (sa longueur) et sa charge. Or, ces modèles ont une faiblesse commune qui est le paramètre de charge (q). Lors de l’estimation de cette variable, l’usage d’approximation pour les constantes de dissociation acide (pKa) des groupes ionisables des peptides entraîne une erreur sur ce calcul. Une solution utilisée par plusieurs auteurs est de développer les modèles pour la mobilité à bas pH seulement en assumant la protonation complète de tous les groupes acides et basiques. Afin de comprendre l’effet du résidu acide aminé (a.a.) voisin sur l’ionisation des groupes carboxyles et amines terminaux (Cʹ et Nʹ) d’un peptide, les valeurs de pKa de plusieurs séries de peptides ont été déterminés par CE suite à l’optimisation d’une méthode. Les peptides étudiés étaient de type Z-X et X-Z où X est un ou plusieurs résidus voisins variable tandis que Z est un résidu invariable tel la phénylalanine, la glycine et l’alanine. L’objectif primaire de ce projet consistait à déterminer les valeurs réelles du pKa des groupes Cʹ et Nʹ de 69 peptides afin d’élucider l’effet de leur environnement immédiat, i.e., le résidu voisin. Ce travail systématique de compilation des pKa est une approche rarement utilisée. En ayant accès à ces valeurs, la source d’incertitude sur les constantes d’ionisation des peptides auquel font face beaucoup d’auteurs est éliminée. Ceci permet une analyse plus approfondie de leur comportement électrophorétique. Pour la série de dipeptides étudiés, nous avons observé que plus l’hydrophobicité du résidu X augmentait, plus les pKa Cʹ et Nʹ baissait selon le résidu Z. Les résidus X hydrophiles possèdent des chaines latérales chargées ou très polaires qui influencent de façon plus importante le processus d’ionisation que les résidus X hydrophobes. Les données analysées ont aussi permis de déterminer que plus la distance du résidu X au Cʹ ou Nʹ est grande, plus son influence sur le pKa diminue. Également, le prolongement d’un peptide de 1 à 6 résidus, tel les oligoglycines, fait augmenter le pKa-Cʹ et diminuer le pKa-Nʹ via un processus expliqué par la réduction des interactions électrostatiques entre les fonctions Cʹ et Nʹ. Ces résultats illustrent que les pKa Cʹ et Nʹ de peptides ne sont pas exacts lorsqu’ils sont basés uniquement sur l’identité de l’acide aminé terminal, comme c’est le cas pour l’approche classique de modélisation. Les valeurs de pKa de dipepides obtenus par titrages potentiométriques ont été comparés aux pKa déterminés par CE. Des écarts importants ont été obtenus ce qui a mis en lumière la nécessité de contrôler les protocoles expérimentaux de manière rigoureuse pour mieux comparer les résultats provenant de deux techniques. Par la suite, à l’aide des mobilités de peptides obtenus expérimentalement à haut et bas pH, nous avons comparé les résultats de modélisations calculés pour les pKa expérimentaux à ceux de la littéraire afin d’évaluer les avantages du modèle d’Offord. Enfin, des simulations de séparations par CE de 9 peptides obtenues avec les programme informatique PeakMaster ont été comparées avec les résultats expérimentaux. Ceci a démontré l’utilité et la supériorité des pKa expérimentaux comparativement aux pKa les plus communément utilisés avec les approches traditionnelles. / All theoretical, mathematical and empirical models used to evaluate the electrophoretic mobilities of peptides use three basic parameters: the peptide mass, its number of residues (its length) and its charge. However, all models have a common flaw: the charge parameter (q). When estimating this variable, the use of approximations for the ionization constants (pKa) leads to imprecise values for the calculation. One solution is to limit the development of mobility models to only low pH and assume full protonation of all acidic and basic groups. In order to understand the effect of the neighboring amino acid (a.a.) residue on the terminal carboxylate and amine functions of a peptide (Cʹ et Nʹ), the pKa values of multiple series of peptides were determined by capillary electrophoresis (CE) using an optimized method. The peptides studied were of the form Z-X and X-Z, where X was one or multiple variable residues and Z was an invariable residue such as phenylalanine, glycine or alanine. The core of this project consisted of determining the actual Cʹ and Nʹ pKa values for 69 peptides to elucidate the effect of their immediate microenvironment. i.e., the effect of their nearest neighbor. This systematic compilation of pKa’s is an approach that is rarely used. With these values on hand, the uncertainty of the ionisation constant that most authors face is almost eliminated and the analysis of the electrophoretic behavior of peptides can be enhanced. For the peptides studied, we observed that increasing the hydrophobicity of residue X lead to a decrease in Cʹ and Nʹ pKa values, but to different degrees depending on the terminal residue (Z) studied. Hydrophilic X residues possess charged or highly polar side-chains, which influenced Cʹ and Nʹ ionisations to a greater degree than hydrophobic X residues. Additionally, the elongation of a peptide from one to six residues, such as the oligoglycine series studied, lead to an increase in pKa-Cʹ and a decrease in pKa-Nʹ, which might be explained by a diminishing electrostatic interaction between the Cʹ and Nʹ functional groups. These results illustrate that the Cʹ and Nʹ pKa values for peptides are not accurate when based solely on the identity of the Cʹ and Nʹ a.a. residues, which is the classical way peptide charge is estimated for modeling not only mobilities but also chemical and biological reactivity. Potentiometric titration of dipeptides produced pKa values that were compared to pKa’s determined by CE. Significant discrepancies were obtained which brought to light the necessity of rigorously controlling experimental protocols when comparing results obtained with two techniques. Mobility data for high and low pHs were calculated using experimental and literature tabulated pKa values to estimate charge and to therefore understand the benefit gained when applying the Offord mobility model. Finally, simulations of separating 9 peptides by CE were carried out with the computer program PeakMaster and compared with experimental results. This showed the utility and superiority of our cumulated pKa values versus the most widely cited approximate pKa values from the literature.

Les peptides aldéhydes sont connus comme inhibiteurs de protéases et précurseurs de différentes classes de composés biologiquement actifs. Les méthodes pour leur synthèse impliquent classiquement la transformation d'un précurseur (amide de Weinreb, ester, alcool, acétal) en aldéhyde en étape finale pour éviter l'épimérisation du stéréocentre en position α de l'aldéhyde. En revanche, les β-peptides aldéhydes, plus stables à l'épimérisation, ont été relativement peu explorés. Ils sont généralement obtenus par homologation de l'acide aminé correspondant malgré les faibles rendements, les problèmes d'épimérisation et de nombreuses étapes. Par conséquent, un nouvel accès synthétique aux β-peptides aldéhydes reste toujours un challenge difficile. Sur la base des travaux antérieurs dans notre équipe en hétérocycloaddition diastéréosélective [4+2] et [3+2], nous avons développé au cours de ce doctorat de nouvelles stratégies pour l'accès asymétrique à ces dérivés de β-aminoacides par deux voies complémentaires :1) Une voie utilisant les hétérocycles à six chaînons de type 6-ATO (6-alcoxytétrahydrooxazinone) qui ont été préparés par une réaction d'hétérocycloaddition hautement stéréosélective avec de bons rendements et ed. Ces cycloadduits ont été transformés par transacétalisation vers les aminoacétals intermédiaires "mixtes" ou "symétriques". Ces nouveaux acétals sont des intermédiaires parfaits pour la N-élongation par couplage peptidique, conduisant finalement aux aldéhydes peptidiques β3-C-terminaux monosubstitués. 2) Sur une autre approche, les hétérocycles à cinq chaînons 5-AISO (3,3'-disubstitué 5-alcoxy-isoxazolidines) ont été obtenus par cycloaddition dipolaire-1,3 entre des cétonitrones esters et des éthers vinyliques. Ces composés ont été utilisés avec succès en tant que précurseurs d'aminoaldéhydes β3-disubstitués après l'étape de transprotection de l'atome d'azote, suivie par la copure de la liaison N-O. L'extension asymétrique de l'étape de cycloaddition a été étudiée par des voies énantiosélective et diastéréosélective, ouvrant ainsi l'entrée vers les peptides aldéhydiques β3-disubstitués-C-terminaux énantioenrichis.

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