Les protéine-kinases appartiennent à une large famille d’enzymes impliquées dans de multiples processus cellulaires. Habituellement soumises à un fin contrôle, leur dérégulation est à l’origine de nombreuses maladies parmi lesquelles les cancers et les pathologies neurodégénératives. Le développement de puissants inhibiteurs sélectifs des protéine-kinases permettant de réguler leur activité représente une piste prometteuse pour traiter les pathologies associées. Dans le cadre de la recherche de nouveaux inhibiteurs de kinases et la valorisation des produits de la mer en thérapeutique, nous avons envisagé la conception et la synthèse de nouveaux hétérocycles à sous structures 3-alcényl-oxindole, 3-alcényl-azaoxindole et 3-alcényl-diazaoxindole. Bon nombre d’alcaloïdes naturels issus du milieu terrestre ou du milieu marin, ou encore des agents thérapeutiques tel que le Sunitinib présentent une structure de type alcényl-oxindole. Par l’intermédiaire de la chimie du chlorure de 4,5-dichloro-1,2,3-dithiazolium (sel d’Appel), nous avons développé et étudié au départ de divers dérivés azotés à méthylène actif (oxindoles, azaoxindoles et diazaoxindoles) de nouvelles voies d’accès permettant d’obtenir des séries originales de dérivés de 3-alcényl-oxindoles portant au niveau de l’alcène exocyclique des hétérocycles, des amino-nitriles et des thio-nitriles. Impulsé par le fort pouvoir inhibiteur de kinases des bis-oxindoles mimes de l’alcaloïde indirubine, nous avons entrepris la synthèse de nouveaux indirubinoïdes et isoindigoïdes polyazotés. Afin de dégager des relations structure activité, plus de 80 nouveaux dérivés 3-alcényl-oxindoles, azaoxindoles, diazaoxindoles présentant une grande diversité chimique ont été préparés et évalués sur différentes cibles biologiques. Plusieurs de ces dérivés présentent des activités micromolaires sur les kinases DYRK1A, GSK3 et submicromolaire sur CK1. Les évaluations biologiques sur des lignées de cellules cancéreuses ont permis d’identifier plusieurs thio et amino-3-alcényl-oxindoles cytotoxiques avec des activités de l’ordre du micromolaire. / Deregulation of protein kinases leads to numerous pathologies such as cancers and neurodegenerative diseases. In order to identify new scaffolds able to inhibit this proteins we synthesized new 3-alkenyl-oxindoles. By the mean of Appel’s salt chemistry, we develop a new synthetic route to this skeleton. Our approach allows variation of the substituent of the exocyclic akene which can be functionalized by heterocycles, amino-nitriles or thio-nitrile which are obtained after selective ring opening of (1,2,3)-dithiazoles. In another part, given powerful indirubin kinase inhibitory potency, we synthesized new analogs indiribunoids and isoindigoids. In both cases (3-akenyl-oxindoles from Appel’s salt chemistry and indigoids), the aromatic ring were substituted by various electron withdrawing group and nitrogen were incorporated to determinate structure activity relationship. All this 80 original 3-alkenyl-oxindoles were evaluated for their ability to inhibit kinase activity and cell proliferation.

La Protéine Kinase CK2 est une enzyme tétramérique composé d'un dimère de sous-unité régulatrice (β) et de deux sous-unités catalytiques, CK2α et/ou CK2α'. La sous-unité catalytique de CK2 est constitutivement active alors que la sous-unité régulatrice régule seulement la sélection des substrats phosphorylés par CK2. CK2 est une Ser/Thr protéine kinase ubiquitaire impliquée dans le contrôle de nombreuses voies de signalisations. La dérégulation de CK2 promeut le développement des cancers et il a été démontré que CK2 est une cible pertinente dans le traitement des cancers. Notre objectif était de cibler la protéine kinase CK2 de manière indépendante du site actif. Deux séries de composés ont été étudiés : Basé sur un premier hit faiblement actif (CI50 = 30 μM) mais inhibant CK2 de manière non- ATP compétitive, des dérivés comportant le noyau 2-aminothiazole ont été synthétisés et un composé actif (CI50 = 0,6 μM) et efficace in cellulo a été obtenu. Grace à des expériences sur des mutants ponctuels de CK2, des expériences de dichroïsme circulaire, de la STD-RMN et de la modélisation moléculaire, le site de fixation de nos inhibiteurs a été précisément défini à l'interface de la boucle riche en glycine et de l'hélice-αC. Des inhibiteurs de l'interaction α/β ont été étudiés à partir d'un peptide cyclique jusqu'au développement de petites molécules via un screening virtuel. Des études de relations structure-activité ont été réalisé sur la série de composés synthétisées et des tests cellulaires ont été mis en place afin d'évaluer ces composés. Les deux classes de molécules décrites sont des outils intéressants pour comprendre la régulation physiologique de la protéine kinase CK2 et des opportunités prometteuses dans le traitement de certains cancers / The protein kinase CK2 is a tetrameric enzyme composed of a dimer of regulatory subunits (β) and two catalytic subunits, CK2α and/or CK2α’. The catalytic subunit of CK2 is constitutively active, while the regulatory subunit modulates the selectivity toward a subset of substrate proteins. CK2 is a ubiquitous Ser/Thr protein kinase involved in the control of various signaling pathways, and dysregulation of CK2 promotes cancer development. CK2 has been proved to be a valuable target in cancer treatment. Our objective was to target CK2 outside the ATP-pocket. Two independent classes of compounds were studied: Based on a first hit with a low potency (IC50 = 30 μM) but a non-ATP competitive mechanism of action, several 2-aminothiazole derivatives were synthesized to lead to a potent (IC50 = 0.6 μM) and cell efficient allosteric inhibitor of CK2. Using single mutation scanning, CD spectrometry, STD-NMR and docking experiments, the binding site of our compounds was precisely defined outside the ATP-pocket, at the interface of the glycine-rich loop and the αC-helix. Inhibitors of the α/β interaction were studied from a small cyclic peptide to the development of small molecules through Virtual Ligand Screening. Structures Activity Studies were conducted on the synthesized derivatives and cellular based assays to evaluate the α/β inhibitors were set up. The two classes of compounds developed herein are valuable tools to understand the physiological regulation of the protein kinase CK2, and potential new opportunities in cancer treatment / Das Protein Kinase CK2 ist ein tetrameres Enzym, das aus einem Dimer von regulatorischen Untereinheiten (β) und zwei katalytischen Untereinheiten (CK2α und/oder CK2α’) besteht. Die katalytische Untereinheit der CK2 ist konstitutiv aktiv, während die regulatorische Untereinheit die Auswahl einiger der durch CK2 phosphorylierten Substrate steuert. CK2 ist eine ubiquitäre Proteinkinase, die an der Kontrolle zahlreicher Signalwege beteiligt ist. Eine Fehlregulation der CK2 fördert die Tumorenstehung. Es konnte gezeigt werden, dass CK2 eine vielversprechende Zielstruktur für die Entwicklung neuer Therapeutika ist. Unser Ziel war es, neue Hemmstoffe der Proteinkinase CK2 zu entwickeln, die an anderen Stellen als dem aktiven Zentrum angreifen. Zwei Serien von Verbindungen sind untersucht worden: Basierend auf einem ersten schwach aktiven “Hit” (IC50 = 30 μM), der einen nicht-ATPkompetitiven Wirkmechanismus aufwies, wurden einige neue 2-Aminothiazol-Derivate synthetisiert. Dadurch wurden allosterische Inhibitoren mit einer deutlich gesteigerte Potenz (IC50 = 0,6 μM) und einer beachtlichen Zellaktivität erhalten. Mittels eines CK2- Punktmutanten-Screenings, Zirkulardichroismus-Spektrometrie, STD-NMR und molekularer Docking-Simulationen konnte die Bindestelle unserer Hemmstoffe außerhalb der ATPBindetasche, zwischen der Glycin-reichen Schleife und der αC-Helix, lokalisiert werden. Desweiteren wurden niedermolekulare Inhibitoren der α/β-Interaktion entwickelt, ausgehend von einem zyklischen Peptid sowie von Hitverbindungen aus einem virtuellen Screening. Neue Verbindungen wurden synthetisiert und die Struktur- Wirkungsbeziehungen analysiert; zusätzlich wurde ein Zellassay zur Überprüfung des postulierten Wirkmechanismus etabliert. Die beiden entwickelten Verbindungsklassen sind interessante Werkzeuge, um die physiologische Regulation der Proteinkinase CK2 näher zu analysieren; überdies stellen sie Ausgangspunkte für die Entwicklung neuartiger Krebstherapeutika dar

Ce travail porte sur l’étude des mécanismes de phosphorylation des protéines par les sérine/thréonine kinases chez Staphylococcus aureus. Nous avons, tout d’abord, mis en évidence et caractérisé une seconde Ser/Thr-kinase, nommée Stk2. Cette kinase présente peu d’homologies avec les autres Ser/Thr-kinases bactériennes décrites à ce jour, en particulier avec la première Ser/Thr-kinase mise en évidence précédemment chez S. aureus, Stk1. Nous avons ensuite caractérisé dix sites d’autophosphorylation de Stk2 et nous avons montré que trois sites sont nécessaires à son activité. Enfin, nous avons montré que le régulateur global de virulence, SarA, est phosphorylé à la fois par Stk1 et Stk2. La phosphorylation de SarA influence sa capacité de liaison à l’ADN. Cette étude contribue à mieux appréhender, au niveau moléculaire, le rôle des Ser/Thr-kinases dans le métabolisme des bactéries et, plus particulièrement, dans la régulation de leur virulence / We report that protein phosphorylation on serine and threonine is required for controlling staphylococcal virulence. We identified and characterized a second serine/threonine kinase, Stk2, in S. aureus. Biochemical analyses revealed that this enzyme displays autokinase activity on both threonine and serine residues. Stk2 is atypical in the sense that it exhibits a weak similarity with the first Ser/Thr-kinase previously detected, Stk1, and its undergoes a different mechanism of activation compared to the other bacterial Ser/Thr-kinases described so far. We also showed that SarA, a major transcription factor that regulates more than a hundred virulence genes, is phosphorylated by both Stk1 and Stk2. Phosphorylation of SarA leads to strong effects on its ability to bind DNA. The study of Stk1 and Stk2, at the molecular level, provides a better understanding of the role of these staphylococcal Ser/Thr-kinases in bacterial metabolism and, in particular, in the regulation of virulence