Ce travail est une contribution à la synthèse de nouvelles plates-formes bishétérocycliques à base de glucide et d’hétérocycles azotés et à l’étude de leur fonctionnalisation en vue d’accéder à des peptidomimétiques. En partant d’un céto-sucre a,ß-insaturé, il est possible d’accéder rapidement à des plates-formes présentant des hétérocycles de type pyrazole et pyrimidine fusionnés à un pyranose. Dans un premier temps, nous avons présenté l’étude de la réactivité de la plate-forme pyrazolopyranoside qui nous a amené à proposer une nouvelle voie d’accès à une série de pyrazoles chiraux hautement fonctionnalisés. Une seconde partie de notre travail consiste en la fonctionnalisation de la plate-forme SMe-pyrimidino-pyranoside par réactions de couplages pallado-catalysées de type Suzuki et Stille sur la partie hétérocycle pyrimidine. La fonctionnalisation de la partie pyranose a été étudiée par coupure du benzylidène suivie de l’alkylation régiosélective de l’alcool en position 4 ou 6. Enfin, cette plate-forme SMepyrimidino-pyranoside présente trois points d’introduction de diversité moléculaire et apparaît comme un outil intéressant pour la construction de peptidomimétiques. Un exemple de son utilisation pour la synthèse de mimes moléculaires du tripeptide RGD a été developpé. / The objective of this work consists in constructing new bicyclic carbohydrate based scaffolds and studying their potential functionalization for peptidomimetic design. Starting from a a,ß-unsaturated sugar-ketone, we describe a rapid access to pyrazolo-pyranoside and pyrimidino-pyranoside compounds. Firstly, we present the functionalization of the pyrazolo-pyranoside platform which under acidic condition, undergo pyranoside ring-opening generating highly functionalized optically pure pyrazoles. Secondly part, the platform SMe-pyrimidino-pyranoside was functionalized by pallado-catalyzed cross-coupling reactions (Suzuki and Stille) on the pyrimidine ring. The functionalization of the pyranose system was carried out by regioselective alkylation. Finally, we use the SMe-pyrimidino-pyranoside platform for the construction of peptidomimetics of the RGD tripeptide.

Notre recherche a pour objectif la biocompatibilisation active de polymères de synthèse. La stratégie utilisée consiste à greffer de manière covalente en surface du polymère des signaux synthétiques. Parmi les nombreuses applications de cette stratégie, nous nous sommes intéressés à la promotion de l'adhésion cellulaire sur le poly(éthylènetéréphtalate) (PET). Ce matériau possède des propriétés déjà amplement exploitées dans des application biomédicales. Durant cette thèse, nous avons abordé plusieurs aspects dans le contrôle et l'évaluation du substrat modifié. Afin de réaliser un greffage efficace, nous avons étudié les sites réactifs du PET (fonctions acides vs fonctions alcools) ainsi que les méthodes de couplage via la chimie organique appliquées à l'interface solide-liquide (surface wet chemistry). En relation avec cette étude, nous avons synthétisé et évalué différents bras d'espacements afin d'établir les plus performants lors d'un greffage en surface. L'adhésion cellulaire est un phénomène s'établissant via des récepteurs cellulaires. Par le greffage de motifs de reconnaissance de ces récepteurs, nous envisageons d'accroître le taux d'adhésion cellulaire. Pour cela, nous avons réalisé le design et la synthèse de peptidomimétiques de la séquence RGD, motif universellement reconnu par les intégrines. Ces dernières sont une des grandes familles de récepteurs cellulaires, très étudiés en chimie médicinale. Finalement, notre évaluation biologique se scinde en 2 parties. D'une part, greffés en surface, nos peptidomimétiques ont pour effet recherché, la promotion de l'adhésion cellulaire. D'autre part, la saturation des récepteurs cellulaires par les ligands en solution inhibe l'adhésion cellulaire via ces récepteurs. Ce dernier point est un aspect développé par de nombreux groupes pharmaceutiques dans le traitement de certaines maladies. Un test plus poussé de binding moléculaire a pu être effectué nous apportant des informations quand au phénomène de reconnaissance. A partir des premiers résultats obtenus, nous avons pu optimiser le design selon un protocole itératif basé sur une analyse théorique par modélisation plus poussée.

Ce travail, réalisé au sein du laboratoire de chimie organique et médicinale de Louvain-la-Neuve, concerne la biocompatibilisation active de matériaux polymères de synthèse par des modifications ciblées de leur surface. Le polymère considéré dans le cadre de cette étude est le poly(éthylèneterephtalate) sous forme de membranes micro-poreuses « track-etched » (tePET) utilisées en cultures cellulaires. Notre stratégie scientifique se base sur le greffage covalent de signaux biologiques (peptidomimétiques) issus de la chimie médicinale. Ces molécules sont reconnues par des récepteurs transmembranaires, les intégrines, impliqués dans l’adhésion ferme des cellules. Les recherches sont articulées autour de deux grands axes. Le design et la synthèse des ligands des récepteurs visés (αVβ3) constitueront la première partie de l’ouvrage. Une voie de synthèse rapide et efficace vers les différentes molécules cibles a été mise au point. L’affinité des ligands pour le récepteur isolé a été évaluée in-vitro (Test de type ELISA). Une tentative d’analyse des résultats est fournie par une approche théorique de modélisation. Les meilleurs candidats sélectionnés ont été équipés d’un bras d’ancrage pour la poursuite de leur développement et finalement participer aux campagnes de greffages. La seconde partie est centrée sur l’étude par diverses techniques de la réactivité des fonctions de surface du tePET par une nouvelle voie utilisant un dérivé halogéné de la triazine. Suite à une optimisation systématique des conditions d’activation, nous avons pu réaliser la fixation covalente de nos ligands avec des rendements de 50 à 140pmol/cm2 de surface. L’étude de l’adhésion primaire de cellules endothéliales nous a permis d’évaluer la biocompatibilisation apportée par la modification des surfaces avec nos ligands. De plus, une étude d’adhésion cellulaire sur les surfaces stérilisées par deux techniques classiques nous a permis d’évaluer la stabilité de nos matériaux. Dans tous les cas, les supports en tePET greffés avec des ligands synthétiques (peptidomimétiques RGD) des intégrines αVβ3, présentent des propriétés d’adhésion cellulaire (cellules HSV) supérieures aux supports de références pro-adhésifs (tePET+gélatine A) ; la stérilisation ne modifie quasi pas ces bonnes propriétés. Finalement, une application de nos ligands greffables a été réalisée dans le cadre des agents de contraste en imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM). Une de nos molécules, greffée à la surface de micro-particules d’oxyde de fer permet de les vectoriser et ainsi d’en augmenter la capture par des cellules cancéreuses stimulées.

Grâce à des propriétés physico-chimiques particulières, le fluor prend de plus en plus d’importance dans la chimie médicinale et plus particulièrement dans les peptidomimétiques. Dans ce mémoire, deux classes de peptidomimétiques fluorées ont été étudiées.Dans la première partie, de nouveaux groupements N-Rf ; les hydrazines difluoro ou trifluorométhylées et les 1,2,3 triazoles N-difluorométhylés ont été préparés et des études de leurs propriétés structurales ont montré l’intérêt de l’incorporation du fluor sur la conformation des pseudopeptides via des interactions NH-F.Dans la seconde partie, de nouveaux peptidomimétiques comportant des groupements cyclopropanes trifluorométhylés ont été conçus et synthétisés en tant qu’inhibiteurs potentiels du protéasome 26S (un macro-complexe protéique impliqué dans la dégradation de nombreuses protéines intracellulaires et qui a fait ses preuves en tant que cible pour le traitement de cancers). / Through special physico-chemical properties, fluorine is becoming increasingly important in medicinal chemistry and particularly in peptidomimetics. In this paper, two classes of fluorinated peptidomimetics were studied.In the first part, new N-Rf moieties; difluoro or trifluoromethylated hydrazines and N-difluoromethyl 1,2,3 triazoles were prepared and the study of their structural properties have shown the benefit of the incorporation of fluorine on the conformation of the peptidomimetics via NH-F interactions.In the second part, new trifluoromethylated cyclopropanes containing peptidomimetics were designed and synthesized as potential inhibitors of the 26S proteasome, a macro-complex protein involved in the degradation of many intracellular proteins and which has been recognized as a target for cancer treatment.

Cet ouvrage porte sur la conception, la synthèse, les propriétés physico-chimiques et les propriétés pharmacologiques de peptides analogues de la Leu enképhaline. Ces travaux ont été effectués dans une collaboration entre les laboratoires des Pr Yves Dory et Louis Gendron. Le but à long terme de cette recherche est de développer des analgésiques (antidouleurs) basés sur le squelette de la Leu enképhaline, mais possédant une action orale. Bien sûr, par ces recherches, la compréhension des interactions intermoléculaires entre la Leu enképhaline et sa cible biologique (le récepteur opioïdergique delta; DOP) a pu être améliorée. Les informations recueillies par ces travaux pourront être d’une utilité notoire dans le développement futur d’analgésiques. Trois articles originaux sont insérés dans cet ouvrage (chapitres 1 et 3). Une introduction détaillée sur l’état des connaissances sur les analgésiques, plus particulièrement des peptides opioïdes, est présentée en premier lieu. Le chapitre 1 présente une série d’analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides par des alcènes. La deuxième section de ce chapitre présente une amélioration portée à la synthèse de ces analogues (réaction de déconjugaison cinétique). Aux chapitres 2 et 3 sont présentés d’autres analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides. Le chapitre 2 comporte les remplacements de type ester et N-méthyl amide. Le chapitre 3 comporte le remplacement de type triazole, obtenu par chimie de type « click ». Le chapitre 4 comporte des analogues de la Leu enképhaline obtenus par modification des chaînes latérales du peptide. Les chaînes des acides aminés 2 et 5 ont été modifiées pour obtenir des peptides plus sélectifs pour DOP, ainsi que pour avoir la possibilité de marquer le peptide avec un atome radioactif. L’annexe 5 relate la synthèse du SB-235863. Ce composé est un agoniste sélectif de DOP dérivé de la codéine.

Au Canada, on estime que près du tiers de la population souffrira de douleur chronique au cours de sa vie. Présentement, les agonistes des récepteurs opioïdergiques mu, telle la morphine, sont parmi les médicaments les plus efficaces et les plus utilisés pour le traitement de la douleur d'intensité modérée à sévère. Cependant, l'effet analgésique de ces composés s'accompagne souvent d'effets secondaires importants (nausée, constipation, tolérance). Il est maintenant reconnu que l'activation des récepteurs opioïdergiques delta (DOPR) s'accompagne d'effets analgésiques importants. Des résultats récents de notre laboratoire indiquent en plus que l'activation de DOPR n'entraîne pas de tolérance analgésique. Puisque les enképhalines, ligands peptidiques endogènes, possèdent une bonne sélectivité envers DOPR (versus les autres récepteurs opioïdergiques), notre laboratoire, en collaboration avec celui du Pr Dory du département de chimie de l'Université de Sherbrooke, s'intéresse à la conception et à la synthèse de peptidomimétiques, analogues des enképhalines, afin d'en améliorer les propriétés pharmacologiques. Nous avons donc procédé au remplacement systématique de chacun des liens amides (CO-NH) de la leu-enképhaline (LE) par un alcène (double lien C=C), ce dernier étant plus lipophile et plus difficilement dégradé par les peptidases que ne l'est le lien amide. Cependant, contrairement aux liens amides, les groupements alcènes ne permettent pas la formation de liaisons faibles non covalentes de type pont hydrogène qui pourraient être essentielles à la liaison de la LE sur DOPR (liaisons intermoléculaires), ou encore, à l'adoption de la conformation biologiquement active de la LE (liaisons intramoléculaires). Le but de mon projet de maîtrise était de procéder à la caractérisation in vitro de ces nouveaux analogues enképhalinergiques et ainsi, de définir l'importance de chacun des liens amides de la LE pour sa liaison à DOPR et sa capacité d'activation du récepteur. Les mesures de leur affinité pour DOPR, ainsi que de leur capacité d'activation du récepteur au moyen de différents essais in vitro indiquent que les 2e, 3e et 4e liens amides semblent importants pour conserver la liaison et l'activité de la LE sur DOPR. En effet, seul l'analogue substitué au niveau du 1er lien amide présente une affinité et des activités similaires à celles de la LE. De plus, un essai in vivo dans un modèle animal de douleur inflammatoire avec ce ligand a confirmé son potentiel antihyperalgésique. En plus de nous informer sur la conformation biologiquement active des enképhalines, les données que nous avons recueillies jusqu'à présent pourraient mener au développement d'un ligand assez lipophile pour passer la barrière hématoencéphalique et suffisamment stable pour permettre un profil pharmacocinétique adéquat pour une utilisation clinique.

L’hémochromatose est une maladie héréditaire caractérisée par une surcharge de fer dans l’organisme. Chez une personne saine, l’excès de fer est excrété au niveau des intestins, mais une personne souffrant d’hémochromatose accumule le fer au niveau de la circulation, du foie, du cœur, et également au niveau des autres organes. Ceci donne lieu à différents problèmes comme des maladies cardiaques et du foie, du diabète, de la fatigue chronique et également des douleurs articulaires. Deux traitements sont disponibles pour traiter l’hémochromatose. Le premier consiste à des saignées (phlébotomies) pouvant durer plusieurs mois (ou années) à des fréquences hebdomadaires. Il est également possible d’utiliser un agent chélatant du fer pour faciliter son élimination à l’extérieur de l’organisme. L’agent chélatant le plus utilisé est la déferoxamine (également connu sous le nom de desferrioxamine B) qui s’administre par injection sous-cutanée pendant plusieurs heures à une fréquence journalière. Ces deux traitements sont longs et très invasifs. C’est pourquoi notre groupe de recherche s’intéresse à la matriptase-2, une protéase à sérine transmembranaire de type II (TTSP), dont le rôle dans l’homéostasie du fer a préalablement été démontré. Dans une précédente étude, nous nous sommes intéressés à une autre TTSP, la matriptase. La matriptase est l’une des plus étudiées, notamment à cause de ses rôles dans le cancer,[indice supérieur 1–3] l’influenza[indice supérieur 4] et l’arthrose.[indice supérieur 5] Comme toutes les TTSP, la matriptase est synthétisée sous forme inactive (zymogène). Elle nécessite un premier clivage après l’acide aminé Gly[indice supérieur 149] et un second clivage autoprotéolytique après Arg[indice supérieur 614] pour libérer son domaine catalytique actif. Sa séquence d’autoactivation RQAR-VVGG a été le point de départ pour la synthèse du premier inhibiteur de la matriptase dans le laboratoire, soit RQAR. À ce peptide, un piège à sérine a été ajouté sous forme de cétobenzothiazole (Kbt).[indice supérieur 6] En 2014, après une étude de modélisation et plusieurs modifications en P4-P1, un inhibiteur sélectif et puissant sur la matriptase-2 a été obtenu, soit YYVR-Kbt.[indice supérieur 7] Le but de ma maîtrise était de remplacer les différents acides aminés aux positions P4, P3 et P2 sur YYVR-Kbt pour obtenir un inhibiteur encore plus puissant et plus sélectif pour la matriptase-2. Une librairie de 29 analogues a été produite dans le but de comprendre la relation structure-activité de cette classe d’inhibiteurs semi-peptidiques sur la matriptase-2. Pour ce faire, des acides aminés naturels et non-naturels ayant différentes fonctions (polaires, apolaires, aromatiques, etc.) ont été utilisés. Les composés ont été caractérisés selon leur constante d’inhibition (Ki) sur matriptase-2 et également sur matriptase. Les inhibiteurs les plus puissants ont été testés sur l’hepsine, une autre TTSP exprimée dans le foie, dans le but de comprendre la sélectivité pour matriptase-2. La sélectivité pour la matriptase-2 (vis-à-vis d’autres TTSP) est importante pour éviter de potentiels effets secondaires. Une recherche conformationnelle sur les composés synthétisés a été réalisée dans le but de comprendre les interactions importantes entre l’inhibiteur et les protéases. Les constantes cinétiques d’association/dissociation, le temps de résidence des trois meilleurs inhibiteurs ont été déterminés. La stabilité des meilleurs inhibiteurs dans du plasma de souris a été également testée. Cette étude a permis la rédaction d’un article scientifique intitulé « Modulating the Selectivity of Matriptase-2 Inhibitors with Unatural Amino Acids », soumis à l’European Journal of Medicinal Chemistry le 2 décembre 2016, qui est inclus dans ce mémoire.

Ce travail est une contribution à la synthèse et à la fonctionnalisation d'exo-glycals en vue d'accéder à des composés à activité anti-tumorale potentielle. Les objectifs de ce travail ont été doubles. Dans un premier temps, la transformation d'exo-glycals d'accès aisé en exoglycals plus fonctionnalisés par réaction de couplage pallado-catalysé a été réalisée ouvrant ainsi une nouvelle voie d'accès à des exo-glycals disubstitués. L'hydrogénation des composés issus de ces réactions de couplage a permis l'obtention de nouveaux types de C-glycosides. Dans un second temps, le développement de nouvelles applications des exo-glycals fonctionnels pour accéder à des molécules biologiquement actives a été entrepris. De nouveaux analogues de la phenstatine, molécule présentant une forte activité sur l'antiprolifération cellulaire, ont été synthétisés et leurs propriétés biologiques ont été évaluées. Parallèlement, un C-glycoside a été utilisé en tant que répartiteur de fonction pour la synthèse de peptidomimétiques inhibiteurs potentiels de la liaison VEGF165/NRP-1 impliquée dans le processus de l'angiogénèse tumorale. / The objective of this work consists in the synthesis and functionnalization of exo-glycals toward potential anti-cancer compounds. On the one hand, the transformation of easily accessible exo-glycals to more elaborated ones using palladium cross-coupling reaction has been performed and offered a new route to disubstituted exo-glycals. The hydrogenation of these compounds gave original C-glycosides. On the other hand, the new functionnal exo-glycals have been developped to prepare biologically active compounds. Analogs of phenstatin have been obtained and tested for their cellular growth inhibition. Furthermore, a C-glycoside has been used as a scaffold for peptidomimetics synthesis against the tumor angiogenesis process.

Cet ouvrage porte sur la conception, la synthèse, les propriétés physico-chimiques et les propriétés pharmacologiques de peptides analogues de la Leu enképhaline. Ces travaux ont été effectués dans une collaboration entre les laboratoires des Pr Yves Dory et Louis Gendron. Le but à long terme de cette recherche est de développer des analgésiques (antidouleurs) basés sur le squelette de la Leu enképhaline, mais possédant une action orale. Bien sûr, par ces recherches, la compréhension des interactions intermoléculaires entre la Leu enképhaline et sa cible biologique (le récepteur opioïdergique delta; DOP) a pu être améliorée. Les informations recueillies par ces travaux pourront être d’une utilité notoire dans le développement futur d’analgésiques. Trois articles originaux sont insérés dans cet ouvrage (chapitres 1 et 3). Une introduction détaillée sur l’état des connaissances sur les analgésiques, plus particulièrement des peptides opioïdes, est présentée en premier lieu. Le chapitre 1 présente une série d’analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides par des alcènes. La deuxième section de ce chapitre présente une amélioration portée à la synthèse de ces analogues (réaction de déconjugaison cinétique). Aux chapitres 2 et 3 sont présentés d’autres analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides. Le chapitre 2 comporte les remplacements de type ester et N-méthyl amide. Le chapitre 3 comporte le remplacement de type triazole, obtenu par chimie de type « click ». Le chapitre 4 comporte des analogues de la Leu enképhaline obtenus par modification des chaînes latérales du peptide. Les chaînes des acides aminés 2 et 5 ont été modifiées pour obtenir des peptides plus sélectifs pour DOP, ainsi que pour avoir la possibilité de marquer le peptide avec un atome radioactif. L’annexe 5 relate la synthèse du SB-235863. Ce composé est un agoniste sélectif de DOP dérivé de la codéine.

De nos jours, le scénario d’une pandémie à l’échelle mondiale est de plus en plus surveillé par l’Organisation mondiale de la santé en plus d’être exploité par le cinéma et les médias à sensations fortes. La réalité est que plusieurs épidémies ont ravagé la population sur terre à travers les époques telle que ce fut le cas lors de l’éclosion de la peste noire au XIV siècle en Europe et en Asie ou encore le VIH en Afrique encore aujourd’hui. La grande majorité des populations étant concentrée dans des mégalopoles et le transport international étant toujours plus développé et accessible rend une simple épidémie susceptible de se transformer rapidement en pandémie. Plus récemment, l’éclosion de la grippe aviaire H5N1 a décimé d’importantes populations d’oiseau en Asie et certains cas de contamination humaine fatale ont même été répertoriés. Comme les virus mutent rapidement, il serait donc pertinent de connaître leurs mécanismes de prolifération et tenter de les maîtriser afin de les neutraliser avant l’éclosion d’une souche se propageant d’humain à humain. Or, il a été découvert qu’une famille d’endoprotéases à sérines, les proprotéines convertases, sont impliquées dans diverses pathologies dont l’influenza-A H5N1. La furine, première proprotéine convertase à avoir été découverte, semble à l’origine de l’activation de ces virus. Nous avons donc choisi d’entreprendre la conception de divers inhibiteurs de furine dans le but de développer un agent antiviral contre cette pathologie. En ayant une approche impliquant la biologie structurelle et en effectuant une conception rationnelle d’inhibiteurs, nous avons développé des inhibiteurs de furine ayant à la fois une bonne affinité pour l’enzyme ainsi qu’une bonne stabilité en milieu biologique, tout en tentant de comprendre les principes fondamentaux de la liaison avec ces enzymes. Nos résultats ont démontré que diverses techniques peuvent être exploitées afin de concevoir des composés pouvant cibler la furine avec une bonne affinité. Le rationnel derrière la conception de ces composés a été démontrée à l’aide d’outils modernes de visualisation tridimensionnels de biomolécules en mettant en évidence les fonctionnalités importantes des complexes enzymes-substrat et enzyme-inhibiteurs afin de bien vulgariser la biologie structurelle inhérente au projet.