Contexte : Près de 2,5 millions de nouveau-nés meurent chaque année et plus de 80 % d'entre eux ont un petit poids à la naissance (PPN). Le PPN est une entité clinique complexe impliquant le retard de croissance in utero (RCIU) et la naissance prématurée (NPM). Les nouveau-nés survivants sont exposés à un risque élevé de morbidités périnatales graves (telles que la dysplasie broncho-pulmonaire, l'entérocolite nécrosante, l'encéphalopathie néonatale) en raison des effets dévastateurs de l'inflammation utéro-fœtale sur les organes fœtaux vulnérables. Il n'existe actuellement aucun traitement efficace pour la protection fœtale ante partum. Parmi les nombreux médiateurs pro-inflammatoires, l'IL-1β se distingue par ses effets délétères. Notre laboratoire a conçu un nouvel antagoniste allostérique du récepteur de l'IL-1, Rytvela, qui s'est avéré efficace contre la NPM lorsqu'il est administré en prophylaxie. Objectif : Cette étude vise à mieux caractériser Rytvela en évaluant son efficacité dans la prévention de la NPM et du RCIU lorsqu'il est administré après l'insulte inflammatoire initiale selon un cadre clinique plus réaliste. Méthodes : Des souris gravides CD-1 ont reçu une injection d'agents pro-inflammatoires/pro-travail, soit l’IL-1β (1 μg i.u.) ou le LPS (10 μg i.p.) aux jours 16-17 de la gestation. Rytvela (2 mg/kg/jour s.c.) a été administré à différents intervalles de temps (0,5h, 2h, 4h, 6h) après l’induction inflammatoire. Le taux de NPM, la survie et le poids des souriceaux ont été évalués. Des analyses histologiques des poumons, intestins et cerveau des nouveau-nés ont été réalisées. Résultats : Toutes les grossesses traitées avec Rytvela ont été menées à terme dans le modèle de l’IL-1β, alors que le taux de NPM était de 57 % dans le groupe non traité. La survie, la croissance et le poids des souriceaux ont été considérablement améliorés avec Rytvela administré 0,5 h post-inflammation (avec une survie presque doublée des portées). L'analyse histologique a révélé dans tous les modèles une morphogenèse fœtale protégée, y compris une alvéolarisation pulmonaire préservée, des villosités intestinales intactes et un arbre cérébrovasculaire protégé associé à une masse cérébrale préservée. Conclusion : Rytvela est efficace dans la prévention de la NPM et du RCIU lorsqu'il est administré en post-inflammatoire. Il présente un effet maximal lorsqu'il était administré rapidement (0,5 h après IL-1β/LPS) et maintenait des effets protecteurs fœtaux significatifs avec une administration retardée (jusqu'à 6 h après IL-1β/LPS). Rytvela améliore la survie et la santé néonatale en préservant l'intégrité et la croissance des tissus fœtaux. Par conséquent, Rytvela est un nouveau prototype thérapeutique prometteur et sécuritaire pour le traitement de la NPM et du RCIU. / Background: Over 2.5 million newborns die yearly and more than 80% of them are of low birthweight (LBW). LBW is a complex clinical entity involving fetal growth restriction (FGR) and preterm birth (PTB). Surviving neonates face a higher risk of serious perinatal morbidities (such as bronchopulmonary dysplasia, necrotizing enterocolitis, neonatal encephalopathy) due to the devastating effects of utero-fetal inflammation on vulnerable fetal organs. There is currently no efficient treatment for fetal antepartum protection. Among the many proinflammatory mediators, IL-1β stands out for its detrimental effects. The host lab has designed a novel allosteric IL-1 receptor antagonist, Rytvela, which has been shown to be effective against PTB when administered prophylactically. Objective: This study aims to further characterize Rytvela by evaluating its efficacy in preventing PTB and FGR when administered after the initial inflammatory insult according to a more realistic clinical setting. Methods: Pregnant CD-1 mice were injected with proinflammatory/prolabour agents, either IL-1β (1 μg i.u.) or LPS (10 μg i.p.) on days 16-17 of gestation. Rytvela (2 mg/kg/day s.c.) was administered at different time intervals (0.5, 2, 4, 6 h) after initial inflammatory insults. PTB rate, neonatal survival, and weight were assessed. Histological analyses of the lungs, intestines, and brain of the neonates were performed. Results: All pregnancies treated with Rytvela were carried to term in the IL-1β model, while the PTB rate was 57% in the untreated group. Pup survival, growth and weight were considerably improved with Rytvela administered 0.5h post-inflammatory insults (with a nearly 2-fold increase in litters survival). Histological analysis revealed in all models a protected morphogenesis of vulnerable fetal organs including preserved lung alveolarization, intact intestinal villi integrity, and protected cerebrovascular tree associated with preserved brain mass. Conclusion: Rytvela is efficient in preventing PTB and FGR when administered post-inflammatory insults. It exhibited maximum effect when administered promptly (0.5h post-IL-1β/LPS) and maintained significant fetal protective effects with delayed administration (up to 6h post- IL-1β/LPS). Rytvela improved birth outcome by preserving fetal tissue integrity and growth. Hence, Rytvela is a promising new and safe therapeutic prototype for treatment of PTB and FGR.

Heterocyclic amino acids can serve as tools in structure-activity relationship (SAR) studies. They can also act as peptide secondary structure initiators. Incorporation of heterocyclic amino acid units into peptides can limit flexibility, improve receptor binding affinity, enhance selectivity, and augment potency. Among heterocyclic amino acids, substituted prolines, alpha-amino-delta-lactams, and indolizidine-2-one amino acid derivatives have shown significant utility; however, their syntheses remain challenging. Various unsaturated amino acids have previously been synthesized using copper catalyzed SN2’ reactions of the zincate from beta-iodoalanine derivatives onto allylic halides, such as (Z)-1,4-dichlorobut-2-ene, 3-chloro-2-(chloromethyl)prop-1-ene, and (E)-1,3-dichloroprop-1-ene. Employing the resulting olefins as building block, a variety of substituted heterocyclic amino acids have now been prepared by routes featuring halide displacements and olefin oxidation. For example, 2-N-(Boc)amino-4-(chloromethyl)hexenoate was employed in halide displacements to synthesize 4-vinylproline (4-Vyp), 4-vinylornithine (4-Von) and gamma-vinyl-alpha-amino-delta-lactams. Moreover, unsaturated diamino azelates were employed to synthesize 6-hydroxymethyl and 5- and 7-hydroxy indolizidine-2-one amino acid (I2aa) derivatives by routes featuring olefin oxidation. X-ray studies have demonstrated that 6-hydroxymethyl and 7-hydroxy I2aa residues can mimic the backbone geometry of the central residues of ideal type II’ beta-turns. Replacement of the I2aa residue of a potent prostaglandin-F2α (PGF2alpha) receptor (FP) modulator by the 5-, 6- and 7-substituted counterparts was performed to study the influences of substituents and backbone geometry on inhibitory effects on myometrial contractility in mouse models. A promising gateway for preparing different heterocyclic amino acids has been opened by employing unsaturated amino acid building blocks. In these routes, the olefin has served as a means for adding functional group diversity onto the ring systems. Access to a variety of substituted ring systems has expanded the toolbox for studying peptide structures using substituted heterocyclic amino acids. / Les acides aminés hétérocycliques peuvent servir d'outils dans les études des relations structure-activité (RSA). Ils peuvent également jouer le rôle d'initiateurs de structure secondaire peptidique. L'incorporation d'unités d'acides aminés hétérocycliques dans des peptides peut limiter la flexibilité, améliorer l'affinité de liaison au récepteur, améliorer la sélectivité et augmenter l’activité. Parmi les acides aminés hétérocycliques, les prolines substituées, les alpha-amino-delta-lactames et les dérivés d'acides aminés indolizidine-2-one ont montré une utilité significative. Cependant, leurs synthèses restent difficiles. Divers acides aminés insaturés ont déjà été synthétisés à l'aide de réactions SN2' catalysées par le cuivre de zincate à partir de dérivés de beta-iodoalanine sur des halogénures allyliques, tels que le (Z)-1,4-dichlorobut-2-ène, le 3-chloro-2-(chlorométhyl)prop-1-ène et (E)-1,3-dichloroprop-1-ène. En utilisant les oléfines résultantes comme synthons, une variété d'acides aminés hétérocycliques substitués ont maintenant été préparés via les déplacements d'halogénures et oxydations d’oléfines. Par exemple, le 2-N-(Boc)amino-4-(chlorométhyl)hexénoate a été utilisé dans les déplacements d'halogénures pour synthétiser la 4-vinylproline (4-Vyp), la 4-vinylornithine (4-Von) et le gamma-vinyl-alpha-amino-delta-lactamines. De plus, des azélates de diamines insaturées ont été utilisés pour synthétiser des dérivés d'acides aminés 6-hydroxyméthyle et 5- et 7-hydroxy indolizidine-2-one (I2aa) par des voies comportant une oxydation des oléfines. Des études par rayons X ont démontré que les résidus 6-hydroxyméthyle et 7-hydroxy I2aa peuvent imiter la géométrie du squelette des résidus centraux des tours beta de type II idéal. Le remplacement du résidu I2aa d'un puissant modulateur de la prostaglandine-F2α (récepteur PGF2alpha (FP) par les homologues substitués en position 5, 6 et 7 a été effectué pour étudier les influences des substituants et la géométrie du squelette sur les effets inhibiteurs sur la contractilité myométriale chez modèles de souris. Une passerelle prometteuse pour la préparation de différents acides aminés hétérocycliques a été ouverte en utilisant des acides aminés insaturés comme synthons de départ. Dans ces voies, l'oléfine a servi comme moyen d’élargir la diversité des groupes fonctionnels sur les systèmes cycliques. L'accès à une variété de systèmes cycliques substitués a élargi la boîte à outils pour étudier les structures peptidiques à l'aide d'acides aminés hétérocycliques substitués.

Le peptidomimétisme permet de synthétiser des composés ayant le potentiel de répliquer l’activité biologique des peptides naturels sans les propriétés non désirées telles que le métabolisme rapide. En stabilisant la conformation active et en modifiant les éléments clés de la structure d’un peptide, il est possible d’améliorer sa puissance et sa sélectivité, de favoriser son transport membranaire et d’augmenter sa stabilité métabolique. Les α-amino-γ-lactames (Agl) font partie d’une classe de mimes peptidiques qui permettent de rigidifier, par des liens covalents, le squelette peptidique. Les résidus Agl pourraient stabiliser la structure secondaire du peptide de type tour β. Ils pourraient favoriser une conformation qui augmente les interactions avec le récepteur. Il est possible d’ajouter des substituants à la position β des résidus Agl afin de mimer les chaines latérales d’un peptide avec un squelette possédant une conformation contrainte. Ce mémoire présente une revue des différentes méthodes de synthèses stéréosélectives des α-amino-γ-lactames β substitués. Au cours du projet, l’organocatalyse asymétrique de Mannich catalysée par la proline a été exploitée afin de préparer un dérivé d’acide aminé pour mimer la chaine latérale de la leucine. L’approche mettant de l’avant la synthèse des sulfamidates cycliques a été explorée ainsi que l’approche par l’amination réductrice qui permettra de synthétiser des α-amino-γ-lactames β substitués. Ce travail présente la possibilité d’insérer l’α-amino-γ-lactame β-isopropyle mimant la D-leucine dans le peptide biologiquement actif 101.10 reconnu comme un modulateur allostérique du récepteur de l’interleukine-1β (IL-1β). Le peptide 101.10 inhibe la cascade inflammatoire menant aux accouchements prématurés et limite les effets de la rétinopathie du prématuré. Ainsi, le peptide analogue synthétisé au laboratoire sera testé biologiquement in vitro en collaboration avec le Professeur Sylvain Chemtob de l’Hôpital Sainte-Justine, afin d’étudier les effets de l’insertion du Agl β-substitué sur l’activité biologique de celui-ci en tant que modulateur de l’interleukine-1. / Peptide mimicry enables the synthesis of surrogates of natural peptides that replicate activity without potentially undesired properties such as rapid metabolism. Peptide mimics can stabilize active conformations and alter key structural elements to enhance potency, selectivity, membrane permeability, and metabolic stability. α-Amino-γ-lactam (Agl) residues belong to a class of peptide mimics that rigidify the peptide backbone through covalent bonds. β-Turn peptide secondary structures can be stabilized by Agl residues. Locking the peptide into such conformations, Agl residues can enhance interactions with receptors. Substituents can be added to the β position of the Agl residue to mimic side chain functions projecting from a constrained backbone conformation. The thesis presents a review of various methods for the stereoselective synthesis of β-substituted α-amino-γ-lactams. In the context of the developed research, the organocatalyzed asymmetric Mannich reaction using proline was employed to prepare an amino acid derivative possessing a leucine side chain. Approaches featuring cyclic sulfamidates and reductive amination were explored to synthesize β-substituted α-amino-γ-lactams. A β-isopropyl α-amino-γ-lactam was synthesized with potential to mimic D-leucine and inserted into the biologically active peptide 101.10 which has shown to be a potent allosteric modulator of the interleukin-1β (IL-1β) receptor. The peptide 101.10 can inhibit the inflammatory cascade leading to preterm birth and mitigate the pathology of retinopathy of prematurity. The synthesised peptide mimic will be tested in vitro in collaboration with Professor Sylvain Chemtob from Sainte-Justine Hospital to study the effects of inserting the β-substituted Agl on biological activity as an interleukin-1 receptor modulator.

[ES] Durante la gestación, la mujer experimenta cambios fisiológicos, metabólicos y morfológicos que podrían conllevar importantes riesgos materno-fetales. En primer lugar, el parto prematuro es la principal causa de mortalidad infantil, con una prevalencia del 10% en gestaciones únicas (SG) y del 50% en gestaciones múltiples (MG). Por tanto, la caracterización de la actividad uterina, así como la comparación entre SG y MG, puede ayudar a comprender y manejar mejor esta patología. En segundo lugar, la inducción del parto (IOL) se asocia a un mayor riesgo de mortalidad y morbilidad materna cuando la fase latente del parto se prolonga excesivamente, especialmente en mujeres nulíparas. Sin embargo, la literatura es escasa y no se ha observado claramente la respuesta electrofisiológica uterina al fármaco de IOL. En este sentido, el estudio de biomarcadores basados en la electrohisterografía (EHG) podría ayudar a detectar precozmente el riesgo de fracaso de la IOL y orientar las decisiones clínicas en consecuencia. En tercer lugar, la hemorragia posparto (PPH) constituye una de las principales causas de mortalidad materna en el mundo. Su prevalencia es del 2-6%, y causa la muerte de 75.000 mujeres cada año. La principal causa es la atonía uterina, por lo que la EHG se convierte en la herramienta ideal para valorar el estado del útero e indicar el riesgo de PPH en función de la ausencia o no de actividad. Por ello, el objetivo de la presente tesis doctoral es la identificación de EHG-biomarcadores para la detección precoz de situaciones obstétricas de alto riesgo. Para ello, se generaron las bases de datos de señal EHG y de datos obstétricos para cada escenario en el Hospital Universitario y Politécnico La Fe. La mayor impulsividad y predictibilidad en MG respecto a SG durante el tercer trimestre, así como la correlación significativa entre los EHG-biomarcadores y el peso fetal, sugirió un acoplamiento electromecánico entre la sobredistensión y la actividad mioeléctrica registrada en superficie. En cuanto a la IOL, el grupo de éxito mostró un aumento significativo del número de contracciones y de la excitabilidad celular, junto con una menor complejidad, a partir de 2-3 horas tras la administración del fármaco de IOL. No se observaron cambios significativos con respecto a la actividad basal en el grupo de fracaso. La comparación basada en la paridad reportó una mayor ratio de progresión de la amplitud de la señal en el grupo de parosas. La actividad mioeléctrica en el postparto vaginal resultó ser más frecuente e intensa, además de exhibir una mayor excitabilidad celular que en los partos por cesárea. La capacidad discriminatoria de los biomarcadores de EHG para la detección precoz del riesgo en diversos contextos obstétricos ha hecho avanzar el conocimiento electrofisiológico actual del útero in vivo. La traslación del EHG a la práctica clínica requerirá la automatización del procesamiento de señales, para culminar en la creación de modelos predictivos generalizados y robustos que apoyen la toma de decisiones clínicas, mejoren la planificación y gestión del parto, prevengan complicaciones maternas y fetales y optimicen la asignación de recursos hospitalarios. / [CA] Durant la gestació, la dona experimenta canvis fisiològics, metabòlics i morfològics que podrien comportar importants riscos matern-fetals. En primer lloc, el part prematur és la principal causa de mortalitat infantil, amb una prevalença del 10% en gestacions úniques (SG) i del 50% en gestacions múltiples (MG). Per tant, la caracterització de l'activitat uterina, així com la comparació entre SG i MG, ajuda a millorar la comprensió i gestió d'esta patologia. En segon lloc, la inducció del part (IOL) s'associa a un major risc de mortalitat i morbiditat materna quan la fase latent del part es prolonga excessivament, especialment en dones nul·lípares. No obstant això, la literatura és escassa i no s'ha observat clarament la resposta electrofisiològica uterina al fàrmac d'IOL. En este sentit, l'estudi de biomarcadors basats en la electrohisterografia (EHG) pot ajudar a detectar precoçment el risc de fracàs de la IOL i orientar les decisions clíniques en conseqüència. En tercer lloc, l'hemorràgia postpart (PPH) constituïx una de les principals causes de mortalitat materna en el món. La seua prevalença és del 2-6%, i causa la mort de 75.000 dones cada any. La principal causa és l'atonia uterina, per la qual cosa l'EHG es convertix en la ferramenta ideal per a valorar l'estat de l'úter i indicar el risc de PPH en funció de l'absència o no d'activitat. Per tant, l'objectiu de la present tesi doctoral és la identificació de biomarcadors d'EHG per a la detecció precoç de situacions d'alt risc obstètric. En este propòsit, s'han generat les bases de dades de senyals d'EHG i informació obstètrica de cada escenari en estudi a l'Hospital Universitari i Politècnic La Fe. La major impulsivitat i predictibilitat en MG respecte a SG durant el tercer trimestre, així com la correlació significativa entre els biomarcadors d'EHG i el pes fetal, va suggerir un acoblament electromecànic entre la sobredistensió i l'activitat mioelèctrica registrada en superfície. Pel que fa a l'IOL, el grup exitós va mostrar un augment significatiu del nombre de contraccions i de l'excitabilitat cel·lular, així com una menor complexitat, a partir de 2-3 hores tras l'administració del fàrmac de IOL. No es van observar canvis significatius respecte a l'activitat basal en el grup de fracàs. La comparació basada en la paritat va reportar una major ràtio de progressió de l'amplitud del senyal en el grup de paroses. L'activitat mioelèctrica en el postpart vaginal va ser més freqüent i intensa, a més d'exhibir una major excitabilitat cel·lular en els parts per cesària. La capacitat discriminatòria dels biomarcadors d'EHG per a la detecció precoç del risc en diversos contextos obstètrics ha fet avançar el coneixement electrofisiològic actual de l'úter in vivo. La translació de l'EHG a la pràctica clínica requerirá l'automatització del processament de senyals, per a culminar en la creació de models predictius generalitzats i robustos que donen suport a la presa de decisions clíniques, milloren la planificació i gestió del part, previnguen complicacions matern-fetals i optimitzen l'assignació de recursos hospitalaris. / [EN] During pregnancy, women undergo physiological, metabolic, and morphological changes that could lead to significant maternal-foetal risks. Firstly, preterm birth is the leading cause of infant mortality, with a prevalence 10% in single (SG) and 50% in multiple gestations (MG). The characterisation of uterine activity, as well as the comparison between SG and MG, may thus help to better understand and manage this pathology. Secondly, induction of labour (IOL) is associated with an increased risk of maternal mortality and morbidity when the latent phase of labour is excessively prolonged, especially in nulliparous women. However, the literature is sparse and the uterine electrophysiological response to the IOL drug has not been clearly observed. In this sense, the study of biomarkers based on electrohysterography (EHG) could help to early detect the risk of IOL failure and guide clinical decisions accordingly. Thirdly, postpartum haemorrhage (PPH) constitutes one of the main causes of maternal mortality in the world. Its prevalence is 2-6%, causing the death of 75,000 women each year. The main cause is uterine atony, so EHG becomes the ideal tool to assess the state of the uterus and indicate the PPH risk based on the absence or not of activity. Therefore, the aim of the present doctoral thesis is the identification of EHG-biomarkers for the early detection of high-risk obstetrical situations. For this purpose, the EHG signal and obstetric databases were generated for each scenario at University and Polytechnic Hospital La Fe. The greater impulsivity and predictability in MG compared to SG during the third trimester, in addition to the significant correlation between EHGbiomarkers and foetal weight, suggested an electromechanical coupling between overdistension and surface recorded myoelectric activity. As for IOL, the successful group showed a significant increase in the number of contractions and cellular excitability, along with reduced complexity, from 2-3 hours after the IOL drug administration. No significant changes from baseline activity were observed in the failed group. Parity-based comparison reported a higher progression ratio of signal amplitude for the parous group. Myoelectric activity in vaginal postpartum was found to be more frequent and intense, in addition to exhibit a greater cellular excitability than in caesarean deliveries. Discriminatory capacity of EHGbiomarkers for early risk detection in various obstetric contexts has advanced current electrophysiological knowledge of the uterus in vivo. The translation of the EHG to clinical practice will entail the signal processing automation, culminating in the creation of generalised and robust predictive models that support clinical decision-making, improve birth planning and management, prevent maternal and foetal complications and optimise the allocation of hospital resources. / This work was supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, the European Regional Development Fund (MCIU/AEI/FEDER, UE RTI2018-094449-A-I00-AR and PID2021-124038OB-I00 and the Generalitat Valenciana (AICO/2019/220) / Díaz Martínez, MDA. (2024). Biomarker Identification Based on Human Electrohysterography for the Early Detection of Risk in Different Obstetric Scenarios: Preterm Birth, Induction of Labour and Postpartum [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206155