Ce travail est consacré à la synthèse et à la fonctionnalisation d’hétérocycles d’intérêt biologique par méthodologie TDAE. Dans une première partie, nous avons développé la réactivité initiée par le TDAE de nouveaux électrophiles en série nitrobenzylique. L’emploi des aldéhydes-a,ß-éthyléniques et des aldéhydes hétérocycliques nous a permis d’identifier le type d’addition nucléophile de l’anion du chlorure de p-nitrobenzyle (classique ou Michael). La réaction sur une double liaison carbone-azote est possible grâce à l’emploi des iminiums quaternaires. Nous avons présenté le premier exemple de double réactivité initiée par le TDAE en faisant appel aux dialdéhydes aromatiques. Une méthodologie courte et originale nous a permis de synthétiser des quinoléines en deux étapes par association de la stratégie TDAE (avec les dicétones comme électrophiles) et de la réaction de réduction-cyclisation. Dans une deuxième partie, nous avons appliqué la méthodologie TDAE pour la découverte de composés d’intérêt pharmacologique. Après avoir synthétisé le 6-chlorométhyl-5-nitroimidazo[2,1-b]thiazole, nous avons étudié sa réactivité initiée par le TDAE avec divers a-cétoesters. Les produits obtenus ont été testés comme antibactériens et antifongiques et ont révélé une spécificité d’action sur Candida tropicalis. Dans une troisième partie, nous avons entrepris la synthèse du 4-[4-(chlorométhyl)phényl]-1,2-diméthyl-5-nitro-1H-imidazole. La réactivité initiée par le TDAE de ce substrat avec différents électrophiles (aldéhydes, a-cétoesters, dicétones) a conduit à de nouveaux alcools potentiellement actifs comme antiparasitaires notamment sur Trichomonas vaginalis. / This work is focused on the synthesis and the functionalization of potentially bioactive heterocyclic compounds by TDAE methodology. In the first part, we have developed the TDAE reaction with new electrophiles in nitrobenzylic series. By using ethylenic and heterocyclic aldehydes, we have identified the kind of nucleophilic addition (classic or Michael). The reaction on a carbon-nitrogen double bond is possible with the utilization of quaternary iminiums. We have presented the first example of double TDAE-initiated reactivity with aromatic dialdehydes. A short and original methodology allows us to synthesize quinolines in a two steps TDAE-initiated reaction (using diketones as electrophiles) and reduction-cyclization reaction. In the second part, we have applied the TDAE methodology in order to discover pharmacological compounds. After synthesizing the 6-chloromethyl-5-nitroimidazo[2,1-b]thiazole, we have studied its reactivity with different a-ketoesters. All the products were tested as antibacterial and antifungal compounds; they show a specific activity against Candida tropicalis. In the third part, we synthesized the 4-[4-(chloromethyl)phenyl]-1,2-dimethyl-5-nitro-1H-imidazole. The TDAE-initiated reactivity of this substrate with different electrophiles (aldehydes, a-ketoesters, diketones) furnish new potentially bioactive alcohols as antiparasitic agents especially against Trichomonas vaginalis.

Pas de résumé / Recently targeted therapies appeared as attractive alternatives to classical antitumoral treatments. The approach, developed on the concept of targeting drug to cancer cells, aims to spear normal tissues and decrease the side effects. This doctoral dissertation focuses on developing new anticancer targeted treatments in the field of chemotherapy and cancer immunotherapy by exploiting an original targeting moiety, the B subunit of Shiga toxin (STxB). Its specific properties, such as, recognition with its receptor Gb3 overexpressed in cancer cells or in antigen-presenting cells, its unconventional intracellular trafficking, guided the choice of this protein as targeting carrier. This project is based in the use of copper-free Huisgen [3+2] cycloaddition as a coupling method, which led to successful preparation of various conjugates for their respective applications. The concept was first validated by STxB-biotin conjugate. The high yield of the reaction and the compatibility between the targeting carrier and the chemical ligation promoted the design of conjugates for chemotherapy and immunotherapy. Two therapeutical optimizations of previously developed strategy in STxB drug targeting delivery were investigated: synthesis of multivalent drug-conjugates and synthesis of conjugates containing a highly potent anticancer agent. Both approaches exploited three anticancer agents: SN38, Doxorubicin and Monomethyl auristatin F. The disulfide spacer, combined with various self-immolative systems, insured drug release. Two cytotoxic conjugates STxB–doxorubicin (STxB-Doxo) and STxB-monomethyl auristatin F (STxB-MMAF) were obtained in very high yield and demonstrated strong tumor inhibition activity in the nanomolar range on Gb3-positive cells. Based on the results the STxB-MMAF conjugate was investigated on a mouse model. The project aimed also to develop STxB bioconjugates for vaccine applications. Previous studies used B subunit as a targeting carrier coupled to an antigenic protein in order to induce a more potent immune response against cancer. The conjugates were prepared using a commercial linker, requiring modifying the antigen at first place, or by oxime ligation, where slightly acidic conditions promoted the coupling. Thus, the work presented herein proposed an alternative ligation via copper-free click chemistry especially for more sensitive antigenic proteins. Various types of conjugates were synthesised and investigated for their immune stimulation properties. The STxB targeting strategy was also applied to the development of a new vaccine based on coupling the targeting carrier to alpha-GalCer, one of the most potent immune stimulating agents known. The work focused on the synthesis of functionalised alpha-Galcer with an azide handle.

La situation épidémiologique des maladies infectieuses et parasitaires a eu un impact considérable sur de nombreux changements globaux importants. Ce type de maladies offre continuellement, encore aujourd’hui, de nouveaux défis à la recherche scientifique ; on peut notamment citer l’épidémie du virus ebola, responsable de plus de 11 000 morts en 2015, l'émergence du virus zika au Brésil, les cas de schistosomiase en Corse en 2014, en plus des différents cas d'exposition des patients dans les zones endémiques des pays tropicaux. L’émergence rapide de nombreuses épidémies est notamment due à certains changements sociaux observés au niveau global depuis quelques décennies, caractérisés entre autre par une urbanisation rapide et une communication facilitée entre les continents. Ces différents facteurs ont par conséquent contribué à la conception du profil épidémiologique des maladies infectieuses et parasitaires dans le monde entier. Parmi ces maladies, la schistosomiase est une maladie parasitaire grave causée par trématode Schistosoma mansoni. Actuellement, le praziquantel (PZQ) est le seul médicament capable de traiter toutes les différentes formes de la schistosomiase. Néanmoins, une nouvelle classe de molécule, les imidazolidines, hétérocycles pentagonaux possédants diverses activités biologiques, se sont également révélés actifs contre les Schistosoma. Le premier objectif de cette étude sera donc de déterminer l'activité schistosomicide de nouveaux dérivés thioxo-imidazolidínicos. Dans ce contexte, 24 nouveaux composés 5-arylidène-3-(2-chloro,6-fluoro)-benzyl-2-thioxo-imidazolidin-4-one (PTS) ont été obtenus. Après analyse en composantes principales (ACP), les 11 dérivé les plus (dis)-similaires ont été évalués biologiquement. L’un d’eux, le dérivé indole-imidazolidine LPSF-PTS-14, a montré des résultats supérieurs à la PZQ. En effet, la mort de 100% des vers a été observée après 24 heures à une concentration de 5 g/ml de ce composé, ainsi qu’une cytotoxicité inférieure à 5 ug/ml pour des cellules humaines. Ces résultats ont stimulé le développement d'un modèle de pharmacophore en utilisant le logiciel FLAP. Une évaluation sur le mode d’action de la molécule, ainsi que le développement d’un modèle de prédiction sur la cytotoxicité de ces composés, ont également été développés. Le deuxième objectif portait sur la réalisation d'une étude bibliographique sur le PZQ, permettant d’amener une proposition de modèle sur la relation structure-activité entre les composés chimiques actifs et leur activité biologique. Ensuite, dans une partie qui présente des travaux encore en cours, a été abordé un modèle de pharmacophore et de prédiction d'activité par les méthodes chimiométriques. En ce qui concerne l'infection bactérienne, l'apparition de super bactéries comme par exemple une souche d’Escherichia coli résistante à tous les antibiotiques disponibles, a recentré l'attention sur le développement de nouveaux antibiotiques. Les aminoglycosides, comme la neamine, sont une famille de molécules d’origine naturelle ou semi-synthétique, efficaces contre les bactéries Gram (+) et Gram (-). Le dernier objectif de cette thèse était donc de réaliser la synthèse d'analogues de Neamina, un aminoglycosides, à partir de la N-acétyl-D-glucosamine par l'utilisation de réactions de métathèse. Bien que la synthèse de ces composés n’ai pas pu être menée jusqu’au bout, des progrès importants ont été réalisés sur les voies de synthèse proposées et certains intermédiaires clés ont été obtenus. Une évaluation de la compatibilité de certains groupes protecteurs avec les conditions de métathèse utilisées a également été réalisée, permettant ainsi de proposer une nouvelle voie de synthèse, entamée dans ce travail, mais qui devra être achevée par la suite. / The epidemiological situation of infectious and parasitic diseases has presented significant changes worldwide. This group of diseases continues to pose challenges to prevention programs, such as the ebola virus epidemic, which is responsible for more than 11,000 deaths in 2015, the emergence of the zika virus in Brazil, the cases of schistosomiasis in the region of Corsica, France, in 2014, not including the exposure of patients to endemic areas in tropical countries. This scenario reflects the social transformations that have occurred in the last decades, characterized by accelerated urbanization, communication between continents, among other factors that contributed to the delineation of the current epidemiological profile of infectious and parasitic diseases worldwide. Schistosomiasis mansoni is a severe parasitosis caused by the Schistosoma mansoni trematode. Currently, praziquantel (PZQ) is the only drug capable of treating all the different forms of schistosomiasis. The imidazolidines are represented by a group of pentagonal heterocyclic substances possessing diverse biological activities, among them the schistosomicidal activity. The first objective of this work is the investigation of the schistosomicidal activity of new thioxoimidazolidine derivatives. In this context, 24 new arylidene-3-(2-chloro, 6-fluoro)-benzyl-imidazolidin-2-thioxo-4-one derivatives of (PTS) were obtained. After principal component analysis (PCA), the most dissimilar derivatives were evaluated biologically. The indolyl-imidazolidinic derivative, LPSF / PTS-14, presented greater results than PZQ, 100% death of worms in 24 h at 5 μg / mL, and a toxicity below 5 μg / mL against BALB splenocytes / C mice. These results, combined with low cytotoxicity, stimulated the development of a pharmacophor model using FLAP software, as well as the evaluation of the mode of action by the Michael Addition reaction, and the development of a prediction model for cytotoxicity. The second objective of this work was the accomplishment of a bibliographic study about the PZQ, making it possible to propose a model relating chemical structure and biological activity. Then, in works still under development, a model of pharmacophores will be proposed, and prediction of activity through chemometric methods made. In relation to bacterial infections, the appearance of superbugs, such as the Escherichia coli strain resistant to all antibiotics available in the clinic in 2016, again calls attention to the development of new antibiotics. Aminoglycosides, such as Neamine, are a family of substances of natural or semi-synthetic origin that are effective against Gram (+) and Gram (-) bacteria. The third objective of this work was the synthesis of analogues of Neamine from N- Acetyl-D-glucosamine and the use of metathesis reactions. Although none of the proposed derivatives were synthesized in the allotted time, important advances were made in the proposed routes, and key intermediaries were obtained. It was also possible to develop an evaluation study between the compatibility of protective groups used in derivatives and the occurrence of metathesis reactions. These studies led to the proposition of a synthetic route compatible with the protective groups, initiated at the end of this work, and to be concluded in the future.

Aussi ancienne que la conscience humaine, la correspondance entre les plantes et leurs vertus thérapeutiques est connue. Une analyse de nos pharmacopées montre qu’encore aujourd’hui l’Homme va chercher ces médicaments dans la nature. Cette étude sur les substances anticancéreuses s’est attachée à valoriser la nature comme source de nouvelles substances dites « leads », composés bioactifs qui sont les chefs de file à la base du développement du médicament.La première partie de cette étude s’est attachée à la pharmacomodulation d’une molécule naturelle anticancéreuse issue d’une plante localement connue. 23 dérivés de flavokavaïnes (FKD) ont été synthétisés pour permettre d’améliorer la compréhension des exigences structurelles nécessaires pour une cytotoxicité et une sélectivité optimale via une étude de RSA. Six molécules ont montré des améliorations importantes en terme d’activité et de sélectivité. L’étude de leurs mécanismes d'action a révélé que les FKD induisaient un arrêt du cycle cellulaire variable selon le statut p53 des lignées ainsi qu’une apoptose. Les délais d’action des FKD dépendaient du statut Akt/mTOR des lignées cancéreuses. La seconde partie de cette étude s’est attachée à l’exploration phytochimique de plantes endémiques de la Nouvelle-Calédonie en vue de découvrir de nouvelles sources de molécules cytotoxiques. Un criblage des activités cytotoxiques a permis de mettre en évidence des activités intéressantes chez Diospyros olen, Meiogyne baillonii et de plusieurs espèces de Soulamea. Un travail de phytochimie a permis d’isoler de nombreuses molécules dont trois nouvelles : la sapranthine H et les macrocarpasines A et B. L’aristolactame BII et l’elliptinone présentaient des activités cytotoxiques fortes. L’aristolactame BII s’est avérée entrainé un arrêt du cycle cellulaire dépendant du statut p53 des lignées cancéreuses.Ce travail de valorisation est indispensable dans un objectif de protection d’une biodiversité menacée comme l’est celle de la Nouvelle-Calédonie pour permettre la mise en place de programmes de sauvegarde. / As old as human consciousness, correspondence between plants and their healing properties is known. An analysis of our pharmacopoeia shows that even now humans seek these drugs in nature. This study on anticancer drugs has focused on valuing nature as a source of new substances named "leads", bioactive compounds that are at the base of drug development.The first part of this study focused on the pharmacomodulation of a natural anticancer molecule from a locally-known plant. 23 flavokawain derivatives (FKD) were synthesized to improve the understanding of the structural requirements necessary for optimal selectivity and cytotoxicity via an SAR study. Six molecules have shown significant improvements in terms of activity and selectivity. The study of their mechanisms of action revealed that FKD induced a variable cell cycle arrest depending on the p53 status of cancer cell lines as well as apoptosis. The action delays of FKD depended of Akt/mTor status of cancer cell lines. The second part of this study focused on the phytochemical exploration of new caledonian endemic plants to discover new sources of cytotoxic molecules. The ccreening of cytotoxic activities helped to highlight interesting activities in Diospyros olen, Meiogyne baillonii and several species of Soulamea. A phytochemistry work led to the isolation of many molecules including three news: sapranthine H and macrocarpasines A and B. Aristolactame BII and elliptinone exhibited strong cytotoxic activity. Aristolactame BII led to a cell cycle arrest depending on the p53 status of cancer cell lines.This valuation work is essential in an objective of protecting an endangered biodiversity like it’s the case in New Caledonia to allow the establishment of backup programs.

L'objectif de ce travail consiste en la synthèse de nouveaux 5-nitroimidazoles fonctionnalisés à visée thérapeutique. Dans un premier temps, l'étude de la réactivité du 4-bromo-1,2-diméthyl-5-nitro-1H-imidazole vis-à-vis du couplage de Suzuki-Miyaura sous irradiation micro-ondes a permis la synthèse de nouveaux produits substitués en position 4 par différents groupements aryle ou styryle. Dans un second temps, la réactivité LD-SRN1 a été étudiée entre le 4-[4-(chlorométhyl)phényl]-1,2-diméthyl-5-nitro-1H-imidazole et différents nucléophiles centrés sur l'atome de carbone ou de soufre. Cette étude a révélé l'importance de la température dans l'activation de la réaction par transfert monoélectronique. De nouveaux dérivés substitués en position 4 par divers groupements sulfonyles ont ensuite été synthétisés, par réactions SN2 et SNAr entre des dérivés 5-nitroimidazolés et différents anions sulfinates. Cette synthèse a été suivie par la mise au point de tests biologiques sur Trichomonas vaginalis. L'activité trichomonacide a été évaluée sur certaines de ces molécules, à l'origine de relations structure-activité montrant l'influence de la position du groupement sulfonyle substituant le noyau 5-nitroimidazole. La dernière partie de ce travail décrit une réaction de O-arylation pallado-catalysée inattendue et originale, d'un dérivé fluoré en série nitro(o-nitrophényl)imidazole impliquant des acides arylboroniques dans les conditions opératoires de la réaction de Suzuki-Miyaura. / The aim of this work consists of the synthesis of new potentially bioactive functionalized 5-nitroimidazoles. Initially, the reactivity study of the 4-bromo-1,2-dimethyl-5-nitro-1H-imidazole under microwave-assisted Suzuki-Miyaura cross-coupling conditions gave new derivatives substituted by various aryl or styryl groups in 4-position. In a second step the 4-[4-(chloromethyl)phenyl]-1,2-dimethyl-5-nitro-1H-imidazole was prepared in order to study LD-SRN1 reactivity with different carbon and sulphur centered nucleophiles. This study pointed the role of the temperature for the electron transfer reactions. Then, new 4-position sulfonyl substituted derivatives were synthesized by SN2 and SNAr reactions between sulfinate anions and three substrates in 5-nitroimidazole series. This synthesis was followed by the development of biological assays on Trichomonas vaginalis. This assay was performed on some of these molecules, which revealed a relation between the structure and the position of the sulfonyl group and the antitrichomonas activity. The last part of this work describes an unexpected and original palladium-catalyzed O-arylation in fluorinated nitro(o-nitrophenyl)imidazole series involving arylboronic acids under Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction conditions.

Ce travail de pharmacochimie est consacré à la synthèse de nouvelles molécules benzéniques en vue d’étudier leurs propriétés pharmacologiques in vitro sur le Rhinovirus humain 14 mais également d’en déduire des relations de structure activité. En effet, le fil conducteur du projet de thèse est un travail de pharmacomodulation en collaboration avec le Rega Institute for Medical Research de Louvain. La méthode principale de synthèse de ces structures est basée sur la méthodologie TDAE ou Tétrakis(DiméthylAmino)Ethylène, appliquée sur des substrats dérivés du chlorure de nitrobenzyle. La synthèse et l’évaluation biologique de plus de 100 molécules a permis de décrire 5 hits dérivés du 4,5-diméthoxybenzène présentant des activités biologiques intéressantes in vitro (Concentration Effective Médiane de 1,5 à 4,3 μM ; index de sélectivité de 6 à 92). Les différentes stratégies adoptées lors de ce travail de pharmacochimie ont permis d’étendre l’étude des réactions par transfert monoélectronique sur de nouveaux substrats. Ainsi, le 1-(3-chloroprop-1-ynyl)-4-nitrobenzène a fait l’objet d’une étude en méthodologie LD-SRN1 avec des nitroalcanes, nitrocycloalcanes ainsi qu’avec des anions sulfinates ; ces travaux ont permis de décrire de nouveaux substrats insaturés originaux avec de bons rendements. De plus, la réactivité de ce substrat original a été évaluée en méthodologie TDAE avec des aldéhydes aromatiques. Ces travaux ont été valorisés par la synthèse de diarylbutynols originaux et ouvrent de nombreuses perspectives de recherche sur ce même noyau. / This pharmacochemistry work aims at synthesizing of new benzenic derivatives molecules with the scope to study both the chemical and antirhinoviruses 14 pharmacological properties in vitro. In fact, this work was focused on the pharmacomodulation of benzonitrile derivatives in collaboration with Rega Institute for Medical Research group. One hundred structural analogues were synthesized and a structure-activity-relationship was established. Biological assays showed five molecules with interesting anti-hRV 14 activities (EC50 from 1.5 to 4.3 and selectivity index from 6 to 92).These products derived from the TDAE-initiated reaction of various nitrobenzyl chloride analogues. Different strategies directed toward this pharmacochemistry project permitted to study single electron transfer (SET) reaction on original substrates. In this way, we explored the concept of LD-SRN1 on a propargylic chloride derivative such as 1-(3-chloroprop-1-ynyl)-4-nitrobenzene with nitronate and sulfinate anions. This latter compound also constitutes a potential substrate for the preparation of a propargylic anion using the TDAE strategy. So, we examined the use of TDAE methodology in alkyne series with various aromatic aldehydes in the presence of TDAE. These last works opened the scope of single electron transfer (SET) reactions.

Ce travail s'inscrit dans la recherche et le développement de nouvelles molécules à visée thérapeutique via la mise au point de cyclisations radicalaires oxydatives médiées par l'acétate de manganèse(III). Deux problématiques ont dirigé nos recherches. Tout d'abord, nous avons développé une stratégie de synthèse de prodrogues analogues de la pafuramidine, molécule antileishmanienne. Ainsi, une 1ère série d'amidoximes a été obtenue à partir de β-cétosulfones par une synthèse multi-étapes faisant appel aux réactions i) de cyclisations radicalaires oxydatives médiées par Mn(OAc)3 et ii) de couplages pallado-catalysées de Buchwald-Hartwig et de Heck. Suite à l'évaluation biologique in vitro sur Leishmania donovani et sur des cellules humaines, une 2ème série d'amidoximes et en particulier des monoamidoximes a été réalisée, ce qui a révélé une molécule présentant un index de sélectivité 40 fois plus élevé que celui de la pentamidine, médicament utilisé comme référence. Nous avons également mis au point un double couplage "one-pot" de Buchwald-Hartwig dans le but d'obtenir des produits dicouplés dissymétriques, précurseurs éventuels de futures diamidoximes. Dans une deuxième partie, nous nous sommes focalisés sur la synthèse de composés spirocycliques pouvant constituer un pharmacophore original. De ce fait, une stratégie de synthèse conduisant à divers noyaux tels des tétralines spirocycliques, des spirolactones, des spirobenzophénanthrédin-6(5H)-ones a été mise au point. Ce travail nous a également menés vers la synthèse de dérivés thiobarbiturates, analogues de composés anesthésiques ou anticonvulsivants. / This work focuses on the research and development of new therapeutic molecules through optimized radical cyclizations mediated by manganese(III) acetate. Two problematics directed our research. First, we developed analogous prodrugs of pafuramidine, an antileishmanial molecule. Thus, a 1rst series of amidoximes was obtained from β-ketosulfones by a multi-step synthesis involving i) radical oxidative cyclizations mediated by Mn(OAc)3 and ii) pallado-catalyzed Buchwald-Hartwig and Heck coupling reactions. The 1rst series being biologically evaluated in vitro, both on Leishmania donovani and human cells, a 2nd series and particularly monoamidoximes was prepared and revealed a molecule presenting a selectivity index 40 times higher than the one of pentamidine, used as reference drug compound. We also developed a one-pot double Buchwald-Hartwig coupling reaction in the aim to obtain dissymmetric dicoupled products, potential precursors of future diamidoximes. In a second time, we focused on the synthesis of spirocyclic compounds which could constitute an original pharmacophore. Therefore, we performed a synthesis allowing access to a wide variety of scaffolds such as spirocyclic tetralins, spirolactones, spirobenzophenanthridin-6(5H)-ones. This work allowed the synthesis of thiobarbiturates, analogous of anesthetic or anticonvulsive compounds.