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’intérêt des composés organiques fluorés est de nos jours de plus en plus important en raison de leur large domaine d’application. Par exemple, dans le domaine de la chimie médicinale, la présence d’un atome de fluor altère sensiblement les propriétés physicochimiques des molécules et permet très souvent une amélioration de leur profil thérapeutique.Dans ce contexte, notre laboratoire s’intéresse au développement de nouveaux fluoropeptidomimétiques dans le but de pallier les différents problèmes associés aux peptides (pauvre biodisponibilité, flexibilité conformationnelle). Parmi les différents peptidomimétiques connus, le motif fluorooléfine (CF=CH) peut être considéré comme unisostère de la liaison peptidique du à ses similarités stériques et électroniques.Dans le but de proposer un mode d’accès général aux pseudopeptides fluorés comportant une fluorooléfine à la place du lien peptidique, nous avons développé une nouvelle stratégie basée sur une étape d’addition nucléophile de réactifs organométalliques sur des N-(tertbutanesulfinyl)-a-fluoroénimines chirales. Cette méthodologie nous permet de contrôler le centre asymétrique du côté N-terminal du peptide.Nous avons ensuite appliqué cette stratégie à la synthèse de composés biologiquement actifs tels que le 26RFa, un neuropeptide impliqué dans le contrôle et la régulation de la prise alimentaire. Dans ce contexte, plusieurs dipeptides fluorés ont été synthétisés puis incorporés au sein de l’heptapeptide qui ont donné lieu à des études de relations structureactivité. / Fluoroorganic compounds are increasingly popular owing to their wide range of biological applications. For example, in the field of medicinal chemistry, fluorinated molecules clearlyalter physicochemical properties compared to non-fluorinated derivatives, and often with animproved therapeutic profile.In this context, our laboratory is interested in the development of new fluoropeptidomimetics aiming at circumventing common problems associated with peptides(poor bioavaibility, flexibility). For this purpose, the fluoroolefin moiety (CF=CH) can act as aneffective peptide bond mimic due to steric and electronic similarities.In our project aiming at proposing general synthesis methods of fluorinated pseudopeptides featuring a fluoroolefin moiety as the peptide bond analogue, we develop a new strategy based on nucleophilic addition of organometallic reagents to chiral N-(tert-butanesulfinyl)-a-fluoroenimines. This methodology allows us to control the asymmetric center on the Nterminalside of the peptide.Then, we applied our strategy to the synthesis of biologically active compound such as the26RFa, a neuropeptide involved in regulation and food intake. In this context, several fluorinated dipeptides have been synthesized and incorporated into the natural heptapeptide for a structure-activity relationship study.

La fluorooléfine (CF=CH), motif isostère et isoélectronique de la liaison amide, peut être utilisé comme mime efficace de la liaison peptidique. De plus, ce motif confère une meilleure résistance à la dégradation enzymatique comparé à la liaison peptidique. Cette thèse s’inscrit dans notre programme de développement de nouvelles méthodologies d’accès aux fluoropseudopeptides. Dans une première partie, nous appliquons diverses stratégies originales du laboratoire vers la synthèse d’un analogue du neuropeptide 26RFa. Dans une seconde partie est présentée une stratégie générale vers l’accès à des pseudopeptides possédant un motif proline, un acide aminé extrêmement important. Ainsi, la synthèse asymétrique d’analogues fluorés de dipeptide incluant l’unité proline (AA-[(Z) ou (E)CF=C]-Pro), de conformation cisoïde ou transoïde, a été développée. Enfin, nous avons étendu cette méthodologie à la synthèse d’un analogue de l’Enalapril®, molécule biologiquement active. / The Fluoroolefin moiety (CF=CH) can be used as an effective peptide bond mimic due to isoelectronic and isosteric properties. Moreover, this moiety provides better resistance to enzymatic degradation compared to native peptide bond. This thesis is part of our program aiming at developing new methodologies towards fluoropseudopeptides. In a first part, we apply various innovative strategies from the laboratory to the synthesis of an analog of neuropeptide 26RFa. In the second part is presented an overall strategy towards fluorinated pseudopeptide including a proline residue, an amino acid extremely important. Thus, the asymmetric synthesis of fluorinated dipeptide analogues AA-[(Z) or (E) CF=C]-Pro, under cisoid or transoid conformation, has been developed. Finally, we extend this methodology to the synthesis of an analogue of biologically active Enalapril®.

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l’action conjuguée d’un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l’oxygène. Dans le cadre d’un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l’effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d’un co-récepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d’ARN interférence visant à éteindre l’expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur-dépendante du conjugué. In vivo, l’accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l’endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l’accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d’augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide A?[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse. / Photodynamic therapy (PDT) is a treatment modality against small localized tumors, based on the combined action of a photosensitizer (PS), light and oxygen. A new method of PDT, the VTP (vascular targeted photodynamic therapy) was studied. The purpose of our strategy is to promote the anti-vascular effect of PDT by targeting the tumor vasculature. We studied the behaviour of the tetraphenylchlorine (TPC) conjugated, via the Ahx spacer, to a VEGF co-receptor (neuropilin-1) specific heptapeptide (ATWLPPR), in vitro and in vivo. A comparative study of TPC versus the conjugated PS, TPC-Ahx-ATWLPPR, allowed us to identify in vitro, using a technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1, a receptor-dependent uptake of the conjugate. In vivo, a preferential accumulation of TPC-Ahx-ATWLPPR in endothelial cells and its anti-vascular effect were demonstrated. A study of stability in vitro and in vivo of the conjugate was conducted. In vivo, the peptide sequence was degraded 4 h after intra-venous injection. Pharmacokinetics and tissue biodistribution studies of TPC-Ahx-ATWLPPR and its main degradation product, TPC-Ahx-A, was performed in bearing nude mice. The degradation process of the peptide is important in the organs of the reticulo-endothelial system, where the accumulation of the conjugate is majority. In order to improve in vivo stability of the targeting-peptide, new peptides were design and tested. The pseudopeptide A?[CH2NH] TWLPPR bound NRP-1, and after coupling with the PS, no degradation is observed in plasma in vivo 4 h after intra-venous injection.

L'intérêt des composés organiques fluorés est de nos jours de plus en plus important en raison de leur large domaine d'application. Par exemple, dans le domaine de la chimie médicinale, la présence d'un atome de fluor altère sensiblement les propriétés physicochimiques des molécules et permet très souvent une amélioration de leur profil thérapeutique.Dans ce contexte, notre laboratoire s'intéresse au développement de nouveaux fluoropeptidomimétiques dans le but de pallier les différents problèmes associés aux peptides (pauvre biodisponibilité, flexibilité conformationnelle). Parmi les différents peptidomimétiques connus, le motif fluorooléfine (CF=CH) peut être considéré comme unisostère de la liaison peptidique du à ses similarités stériques et électroniques.Dans le but de proposer un mode d'accès général aux pseudopeptides fluorés comportant une fluorooléfine à la place du lien peptidique, nous avons développé une nouvelle stratégie basée sur une étape d'addition nucléophile de réactifs organométalliques sur des N-(tertbutanesulfinyl)-a-fluoroénimines chirales. Cette méthodologie nous permet de contrôler le centre asymétrique du côté N-terminal du peptide.Nous avons ensuite appliqué cette stratégie à la synthèse de composés biologiquement actifs tels que le 26RFa, un neuropeptide impliqué dans le contrôle et la régulation de la prise alimentaire. Dans ce contexte, plusieurs dipeptides fluorés ont été synthétisés puis incorporés au sein de l'heptapeptide qui ont donné lieu à des études de relations structureactivité.

Cette thèse s'inscrit dans un ensemble de travaux menés au laboratoire de Chimie Thérapeutique de Lyon sur la mise au point d'analogues de di- ou tripeptides hydrophobes appelés réversines susceptibles de moduler la chimiorésistance des cellules tumorales liée à l'expression de protéines de transport appartenant à la famille « ATP-Binding Cassette » (ABC). Des analogues de ces réversines ont été synthétisés afin d'augmenter leur activité et leur biodisponibilité et de préciser les requis structuraux nécessaires à cette activité vis-à-vis de deux protéines de transport, la glycoprotéine P (P-gp) et la « Breast Cancer Resistance Protein » (BCRP). Dans un premier temps, afin d'évaluer l'influence de la liaison peptidique, nous avons synthétisé des analogues aminométhyléniques des réversines les plus actives ainsi que des dérivés cétométhyléniques d'une réversine de référence. Dans un second temps, nous avons entrepris la synthèse d'autres dérivés modifiés au niveau de la chaîne latérale du côté N-terminal d'une réversine de référence ainsi que des dérivés contraints de cette chaîne latérale afin d'explorer l'espace conformationnel dans cette région de liaison aux protéines de type ABC. Les activités biologiques des analogues synthétisés ont été évaluées sur les deux protéines de transport de type ABC, P-gp et BCRP. Les premiers résultats ont montré une sélectivité des produits vis-à-vis de la P-gp par rapport à BCRP ainsi que l'interaction de la chaîne latérale du côté N-terminal avec le site de liaison de la P-gp. Cette démarche a permis d'aboutir à des analogues plus actifs que les réversines de référence sur P-gp notamment ceux des dérivés contraints.

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l'action conjuguée d'un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l'oxygène. Dans le cadre d'un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l'effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d'un corécepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d'ARN interférence visant à éteindre l'expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur dépendante du conjugué. In vivo, l'accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l'endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l'accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d'augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide Aψ[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse.

El diseño molecular fundamentado en la imitación de las complejas estructuras y procesos que se encuentran en la naturaleza se conoce como Química bioinspirada o Química biomimética. Una de las aproximaciones utilizadas en esta disciplina es la preparación de compuestos seudopeptídicos macrocíclicos a partir de aminoácidos naturales y componentes abióticos. En la naturaleza existen proteínas con propiedades muy específicas y diversas. El uso de la información codificada en las cadenas laterales de los aminoácidos es un factor clave que, a su vez, puede utilizarse con ventaja para el diseño de seudopéptidos con propiedades específicas bien definidas. Por tanto, una selección apropiada de los componentes estructurales, naturales y no naturales, permite el diseño estructural adecuado para obtener la funcionalidad deseada. / The molecular design based on the imitation of the complex structures and processes found in nature is known as bioinspired Chemistry or biomimetic Chemistry. An approach used in this discipline is the preparation of macrocyclic pseudopeptidic compounds from natural amino acids and abiotic components. Proteins exist in nature with very specific properties encoded by the diverse structural and conformational information of the amino acids side chains. The use of this information is a key factor in the design of pseudopeptides with well-defined properties. Therefore, a suitable structural design to obtain the desired functionality relies on the appropriate choice of structural components, natural and abiotic.

L’utilisation d’oligomères d’α-amino-γ-lactame (Agl-αAA) comme vecteurs de pénétration intracellulaire est décrite dans ce manuscrit. Nous avons montré que ces oligomères structurés en ruban sont capables de traverser la membrane plasmique pour atteindre le cytosol et y délivrer un cargo biologiquement actif. A la différence des séquences peptidiques, ces oligomères ont une très bonne résistance enzymatique. Une nouvelle famille de foldamères d’α-amino-γ-lactame (Agl-βAA) obtenus à partir de séquences /β peptidiques est également décrite. La structure secondaire de ces composés a été étudiée par RMN, IR-TF, CD et DRX. Nous avons montré que ces oligomères sont capables d’adopter une structure stable en hélice 12. De façon remarquable, ces oligomères sont solubles en milieux aqueux malgré une absence totale de chaînes latérales hydrophiles. / The use of α-amino-γ-lactam oligomers (Agl-αAA) as cell penetrating vectors are described in this work. These ribbon structured oligomers are able to cross the cell membrane to reach the cytosol and deliver a biologically active cargo. Unlike peptide sequences, these oligomers display a strong enzymatic resistance. A new family of α-amino-γ-lactam oligomers (Agl-βAA) obtained from conversion of /β peptide sequences are also described. Secondary structure of these molecules have been studied by NMR, FTIR, CD and XRD. These oligomers are able to adopt a stable 12-helix structure. Unexpectedly, these oligomers are soluble in aqueous mediums without any hydrophilic side chains

Ce mémoire de thèse est divisé en deux chapitres, le premier aborde l'impact des osmolytes sur la dihydrofolate réductase (DHFR) et le second a pour objet l'étude structurale de pseudopeptides antimicrobiens en présence de modèles membranaires. Les osmolytes organiques sont de petites molécules accumulées dans les cellules et les tissus de nombreux organismes lors d'une contrainte hyperosmotique pour maintenir le volume cellulaire. Ces solutés ont également un rôle essentiel dans la sauvegarde de l'intégrité cellulaire et dans la stabilisation des macromolécules contre l'effet de divers stress environnementaux. Les osmolytes peuvent néanmoins induire une inhibition significative des enzymes et les bases moléculaires de leurs effets sur les propriétés des protéines sont au centre de nombreuses études. Nous avons étudié la DHFR, une enzyme clé du métabolisme, en présence de divers solutés. Après avoir vérifié que les osmolytes ne modifiaient pas la structure globale de la DHFR, nous avons montré qu'ils étaient capables de stabiliser la structure et d'inhiber l'activité de cette enzyme. L'inhibition de la DHFR est liée à la diminution de la vitesse de sortie (koff) du produit, que nous avons mesurée en présence d'osmolytes. L'étude de la dynamique interne de la DHFR, sur plusieurs échelles de temps apporte des réponses sur l'origine de l'inhibition de la DHFR en présence d'osmolytes. La seconde partie présente nos travaux sur la relation structure-activité de plusieurs peptides antimicrobiens. Ce projet s'inscrit dans la course au développement de nouvelles molécules actives pour palier la résistance croissante des pathogènes contre les antibiotiques conventionnels. Nous avons déterminé les structures et étudier le comportement de différents peptides et pseudopeptides en environnement membranaire modèle, micelles de SDS et phospholipides afin de proposer un mode d'action pour chacun d'eux.