Le traitement et le diagnostic de maladies d'origine génétique suscite un grand intérêt à l'heure actuelle. De par leur spécificité d'appariement avec les acides nucléiques, les oligonucléotides possèdent un grand potentiel dans ce domaine. Ils se heurtent toutefois à des limitations majeures, dont leur faible stabilité en milieu physiologique et la difficulté qu'ils ont à franchir les membranes biologiques. De nombreuses équipes de recherche s'intéressent, afin de pallier ces limitations, à la conception et à la synthèse d'oligonucléotides chimiquement modifiés. Parmi ceux-ci, les Locked Nucleic Acids (LNA), présentant une modification qui consiste en l'insertion d'un pont −O−CH2− entre l'atome C2' et l'atome C4' du sucre, constituent une famille qui semble posséder les propriétés requises. Ils sont considérés comme des candidats très prometteurs en tant qu’agents thérapeutiques et qu’outils de diagnostic du génome. La caractérisation de la stabilité et de la sélectivité d'appariement entre les LNA et les acides nucléiques naturels est, dans ce contexte, important.<p><p>Dans ce travail, nous avons étudié la stabilité, la sélectivité d'appariement ainsi que la dynamique de la structure double brin d'un oligonucléotide hybride LNA-DNA, et nous avons comparé ces propriétés à celles d'un oligonucléotide DNA-DNA de même séquence. Ce dernier est constitué de 11 paires de bases formées par l'appariement du brin 5'-GCGTGTGTGCG-3' avec le brin 3'-CGCACACACGC-5'. Dans le cas de l'hybride, les nucléotides du second brin sont tous remplacés par des LNA.<p><p>La stabilité a été étudiée expérimentalement par différentes techniques :spectroscopie d'absorption UV, calorimétrie différentielle à balayage, résonance magnétique nucléaire et calorimétrie à titrage isotherme. Ces études montrent que la stabilité du duplexe hybride est plus importante que celle du naturel, et que ce phénomène s'explique par un terme entropique plus favorable pour la formation du duplexe LNA-DNA que pour la formation du duplexe DNA-DNA.<p><p>La sélectivité d'appariement a été étudiée en comparant la stabilité des deux oligonucléotides étudiés avec celle d'oligonucléotides présentant un mésappariement dans la séquence. Nos résultats montrent que la sélectivité d'appariement du brin LNA n'est pas significativement différente de celle du brin DNA. Ce résultat ne doit cependant pas être généralisé car nous n'avons testé qu'une position centrale pour le mésappariement.<p><p>L'étude de la dynamique de la structure des oligonucléotides a été effectuée par RMN et porte sur la caractérisation de la cinétique de l'ouverture individuelle des paires de bases. Nous observons que la durée de vie de l'état fermé des paires de bases G-C est supérieure dans l'oligonucléotide LNA-DNA, tandis que l'état fermé des paires A-T semble posséder une durée de vie supérieure dans l'oligonucléotide DNA-DNA.<p><p>Au cours de ce travail de thèse nous avons pu caractériser les facteurs énergétiques à la base de la stabilité accrue des oligonucléotides chimiquement modifiés de type LNA. Nous avons montré que leur sélectivité d’appariement n’est pas toujours supérieure à celle des oligonucléotides naturels et dépend des séquences impliquées. Enfin, nous avons mis en évidence les différences entre la dynamique de la structure d’un oligonucléotide possédant des LNA et celle d’un duplexe DNA. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les récepteurs couplés aux protéines G constituent la plus grande famille de protéines membranaires et interviennent dans de nombreux processus physiologiques. La compréhension de l’interaction ligand-récepteur d’un point de vue mécanistique mais également thérapeutique est cruciale. Appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G, les récepteurs de la vasopressine et de l’ocytocine ont été choisis comme modèle d’étude. Ces hormones jouent un rôle important dans la modulation de l’attachement et de l’affect chez les mammifères. Afin d’accélérer la découverte de ligands ocytocinergiques et d’explorer les mécanismes fondamentaux de leurs interactions, nous avons conçu les premiers ligands fluorescents non peptidiques des récepteurs de la vasopressine V1a et de l’ocytocine. Ces ligands ont été utilisés pour développer des tests de liaisons par TR-FRET et démontrer la dimérisation des récepteurs de la vasopressine V1a et V2 sur cellules. Des études autour de petites plates-formes dérivées d’aza-dicétopipérazine ont permis d’accéder à un nouvel antagoniste non peptidique du récepteur de l’ocytocine. L’optimisation de dérivés benzodiazépines ocytocinergiques par des études de relations structure-activité a permis d’identifier les meilleurs agonistes non peptidiques du récepteur de l’ocytocine à ce jour. Une étude in vivo chez la souris et chez le singe est amorcée pour apporter dans un futur, une solution thérapeutique aux problèmes d’interaction sociale en général et d’autisme en particulier. / G protein coupled receptors are the largest membrane protein family and play an important role in a large number ofphysiological processes. The comprehension of the ligand-receptor interaction from a mechanistic point of view but alsofor therapeutic use is crucial. Belonging to the G protein coupled receptors, the oxytocin and vasopressin receptors havebeen used as a model system. These two hormones play an important role in the modulation of attachment and affectin mammals. To accelerate the discovery of new ligands for oxytocin and vasopressin receptors and to explore thefundamental role of their interactions, we designed the first non-peptide fluorescent ligands for oxytocin and vasopressin V1a receptors. These ligands have been used to develop new binding tests based on TR-FRET technology and to prove the V1a and V2 receptor dimerisation. In parallel, we developed a new non-peptide oxytocin antagonist around an aza-diketopiperazine platform. . Optimization of benzodiazepine derivatives enables us to identify the best non peptideoxytocin agonists to date. In vivo studies in mice and monkeys are initiated to bring in the future a therapeuticsolution to social interaction problems in general and autism in particular

Une approche intégrée physicochimie et relations structure-activité a été mise en œuvre afin d’étudier le phénomène rétention-libération des composés d’arôme dans un gel laitier allégé additionné de pectine. Notre objectif était d’identifier les propriétés moléculaires qui régissent ce phénomène en supposant que la modification de la structure entraîne forcement un changement dans la rétention-libération des composés d’arôme. Dans ce but, nous avons déterminé les coefficients de partage de 28 composés d’arôme dans l’eau, dans des gels de pectine et dans des gels laitiers avec ou sans de pectine, à l’équilibre en utilisant la méthode PRV (Phase Ratio Variation). Nous avons ensuite effectué une étude des relations structure-rétention en évaluant les corrélations entre les coefficients de partage et quatre descripteurs traduisant quatre propriétés moléculaires : l’hydrophobie globale, la surface moléculaire, la polarisabilité et la densité de charge négative. Notre démarche d’étude des relations structure-activité (Structure-Activity Relationships, SAR) consistait à étudier des composés d’arôme appartenant à une gamme de structures variée, dans un même ensemble, puis en sous-groupes en fonction d’une particularité structurale donnée afin de révéler les particularités de la structure qui influent sur le phénomène rétention-libération. La comparaison des rétentions entre les milieux n’a pas montré l’existence d’un effet pectine. Les études des relations structure-activité ont montré l’impact de certaines particularités structurales telles que la ramification et la double liaison sur la rétention. Elles ont également montré que l’hydrophobie globale des molécules n’était pas la propriété moléculaire la plus à même d’expliquer les phénomènes impliqués dans les interactions de molécules odorantes avec les constituants du milieu (eau ou gel laitier). La surface et la polarisabilité rendent mieux compte des rétentions des composés d’arôme. Les corrélations impliquant la surface, la polarisabilité et l’hydrophobie globale, confirment que les interactions de type van der Waals (essentiellement Keesom et London) sont favorables à la rétention dans les gels laitiers et défavorables à la rétention dans l’eau. De même, les corrélations impliquant la densité de charge montrent que les interactions polaires sont favorables à la rétention dans l’eau. Notre choix de départ, qui consistait à faire varier la structure des composés d’arôme afin d’apprécier son effet sur le phénomène rétention-libération des composés d’arôme, s’est avéré concluant, et le groupe de 28 composés permet effectivement de mener une étude quantitative des relations structure-propriété. Cette démarche QSAR pourra se transposer à des systèmes alimentaires simples ou complexes. / An integrated approach physicochemistry and structures activity relationships has been carried out to study the aroma compounds retention-release phenomenon in a fat free dairy gel added with pectin. This study aimed to identify the molecular properties that govern this phenomenon assuming that modifying the structure leads automatically to a change in the retention-release of aroma compounds. For this purpose, we have determined the partition coefficients of 28 aroma compounds in water, in pectin gels and in dairy gels supplemented or not supplemented with pectin, at equilibrium conditions using the PRV method (Phase Ratio Variation). Then, we have performed a structure-retention relationships study for the aroma compounds by estimating correlations between the partition coefficients and four descriptors representing four molecular properties: Global hydrophobicity, molecular area, polarizability and negative charge density. Our methodology concerning the structure-activity relationships study (SAR) consisted on studying a varied range of aroma compounds in terms of molecular structure, first taking into account all of them in the same set, then in separated subgroups according to a given structural particularity in order to reveal which structural particularities control the retention-release phenomenon. The comparison of retention between the several media has not shown any effect of pectin. Structure-activity relationships studies have shown the impact of some structural particularities like branching and double linking. They have also shown that the global hydrophobicity was not the best molecular property to explain the phenomena involved in the interactions between aroma compounds and matrix components (water and dairy gel). Molecular area and polarizability are more likely to report of aroma retention-release. Correlations implying molecular area, polarizability or global hydrophobicity confirm that van der Waals (especially Keesom and London) are involved in the retention in dairy gels and unfavourable in the retention in water. Correlations implying negative charge density show that polar interactions are favourable in the retention in water as well. Our strategy which consisted on varying the structure of aroma compounds to exanimate its effect on the retention-release phenomenon was found to be effective, and the set of 28 aroma compounds allowed as leading a quantitative structure-property relationships study. This QSAR approach can be transposed to simple or complex food systems.

La protéine farnésyltransférase (FTase) est une métalloenzyme à zinc catalysant le transfert d’une chaîne farnésyle provenant du pyrophosphate de farnésyle (FPP) sur le résidu cystéine de certaines protéines possédant un motif CaaX C-terminal où C est la cystéine farnésylée, a est un acide aminé aliphatique et X est Ser, Ala, Gln ou Met. Une fois additionné, le groupement farnésyle fait office de point d’ancrage rendant possible la fixation des protéines à la membrane cellulaire et de guide moléculaire facilitant la liaison de ces protéines prénylées à d’autres protéines. D’abord étudiée en oncologie, la FTase constitue aujourd’hui une cible potentielle pour la thérapie antiparasitaire qui manque cruellement de médicaments suite à l’apparition de phénomènes de résistance. La nécessité d’améliorer les thérapies existantes ouvre la voie de recherches innovantes pour trouver de nouvelles molécules bioactives.Lors de ces travaux de thèse, les deux stratégies de recherche pratiquées en chimie médicinale ont été utilisées.La première approche a consisté à synthétiser des analogues bisubstrats 1,2,3-triazoles pouvant se lier à la fois sur le site de liaison de la protéine et sur celui du FPP. Cette approche rationnelle a aussi permis d’ébaucher une synthèse monotope de triazoles 1,5-disubstitués à partir d’amines primaires. L’approche par criblage constitue la deuxième méthode de recherche de nouveaux inhibiteurs. Dans ce contexte, la chimiothèque de l’ICSN a été criblée et deux composés de type 3-arylthiophène ont révélé de bonnes activités et une structure originale dans l’inhibition de la FTase. Ainsi, des travaux de relations structure-activité ont été réalisés pour moduler les différentes positions du thiophène et la nature de l’hétérocycle central.Ce travail nous a permis d’élaborer une librairie de plus d’une centaine de composés. L’évaluation biologique de ces analogues sur FTases isolées humaine et de T. brucei et sur parasites T. brucei et P. falciparum a révélé des molécules particulièrement intéressantes et prometteuses. / Protein farnesyltransferase (FTase) is a zinc metalloenzyme which catalyzes the transfer of a farnesyl chain from farnesyl pyrophosphate (FPP) to the cysteine residue of some proteins possessing a C-terminal CaaX moiety where C is the farnesylated cysteine, a is an aliphatic amino-acid and X is Ser, Ala, Gln or Met. Once attached, the farnesyl group serves as anchors for fixing proteins to cell membrane and as molecular handles for facilitating binding of these prenylated proteins to other proteins.First studied in oncology, FTase constitutes nowadays a potential target for antiparasitic therapies, where drugs are missing due to the appearance of resistance phenomena. The necessity to improve the existing therapies paves the way of innovating researches to find new bioactive molecules.During this Ph.D work, two strategies of research used in medicinal chemistry were performed.The first approach consisted in the synthesis of bisubstrate analogues with a 1,2,3-triazole core deviced to tie up both to the protein and the FPP binding sites. This rational approach also allowed to draft a one-pot synthesis of 1,5-disubstituted triazoles from primary amines.The screening approach was the second strategy to search for new inhibitors. For this purpose, ICSN chemical library was screened and two 3-arylthiophene compounds disclosed good activities and an original scaffold for FTase inhibition. Therefore, a structure-activity relationship study was carried out to modulate the different positions of the thiophene and the nature of the central heterocycle.This work allowed us to create a above-hundred-molecule library. The biological evaluation of these analogues on human and T. brucei isolated FTase and on T. brucei and P. falciparum parasites revealed particularly interesting and promising molecules.

Le 26RFa est un neuropeptide de la famille des RFamide initialement isolé à partir d’un extrait de cerveaux de grenouille par notre laboratoire grâce à des anticorps dirigés contre le motif Arg-Phe-NH2 du NPFF de boeuf. Simultanément, deux laboratoires pharmaceutiques ont identifié le GPR103, un récepteur couplé aux protéines G jusque là orphelin, comme étant le récepteur de ce neuropeptide. Depuis, le GPR103 a été renommé QRFPR pour Pyroglutamylated RFamide peptide receptor. L’ADNc du pro-26RFa a été cloné chez différentes espèces, de l’amphioxus Branchiostoma floridae jusqu’à l’homme, ce qui a permis d’identifier dans le précurseur plusieurs sites de clivage potentiels par les prohormone convertases susceptibles de générer, outre le 26RFa, une forme allongée en N-terminal, le 43RFa aussi dénommé QRFP, et un peptide situé à l’extrémité C-terminale des 26RFa et 43RFa, le 26RFa(20-26), dont la séquence (GGFSFRF-NH2) est hautement conservée des amphibiens aux mammifères. Des expériences menées in vivo ou ex vivo chez le rongeur ont montré que le 26RFa et/ou le QRFP augmentent de façon dose-dépendante la consommation de nourriture, stimulent la sécrétion de gonadotropines et d’aldostérone et modulent la libération d’insuline induite par le glucose. Par ailleurs, l’invalidation du gène codant le QRFPR chez la souris provoque une ostéoporose sévère. L’ensemble de ces données indique que le 26RFa pourrait exercer diverses activités biologiques chez les vertébrés telles que le contrôle de la prise alimentaire, de l’insulinémie, de la reproduction, de l’homéostasie hydrominérale et de l’ostéogenèse. Enfin, il avait été montré précédemment que le 26RFa(20-26) mime les effets orexigèniques, insulinostatiques et hypophysiotropes du peptide de référence. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes fixés comme objectifs de répondre aux questions suivantes (1) quel est l’impact de la variation de la longueur de la chaîne et de l’alkylation de la fonction guanidinium de l’Arg25 du 26RFa(20-26) sur l’activation du QRFPR ? (2) quel est l’effet d’analogues remarquables du 26RFa humain sur la prise alimentaire et l’homéostasie glucidique chez la souris ? et (3) la boucle extracellulaire reliant les domaines transmembranaires 4 et 5 (ECL2) du QRFPR présente-t-elle réellement une hélice-α dans le récepteur in cellulo et est-elle capable d’interagir avec l’hélice-α du 26RFa ? / 26RFa is a neuropeptide of the RFamide family, originally isolated from a frog brain extract by using antibodies raised against the Arg-Phe-NH2 motif. Concomitantly, two pharmaceutical companies have shown that 26RFa is the endogenous ligand of the former orphan G protein-coupled receptor GPR103 now renamed QRFPR. Analysis of the human 26RFa precursor indicates that pre-pro26RFa may generate several additional peptides including an N-terminally extended form (43RFa) and a truncated peptide 26RFa(20-26) (GGFSFRF-NH2) which is strictly conserved in mammals. In rodents, 26RFa and 43RFa induce a dose dependent increase in food intake, stimulate secretion of gonadotropins and aldosterone, as well as modulating glucose-induced insulin release. Furthermore, QRFPR-knockout mice suffer from osteopenia and exhibit the characteristic kyphotic hump of osteoporotic patients. Altogether these data indicate that 26RFa may exert diverse biological activities in vertebrates such as food intake control, reproduction and osteogenesis. It is important to note that the Cterminal heptapeptide, 26RFa(20-26), mimics the orexigenic and gonadotropic effects of 26RFa. The purpose of the present study was (1) to determine the impact of Arg25-modified 26RFa(20-26) analogues on the activation of the QRFPR (2) to evaluate the effect of remarkable analogues of hQRFPR, in vivo in a food intake and glucose homeostasis paradigm (3) to evaluate if the second extracellular loop (ECL2) of the QRFPR really presents a short α-helix and is able to interact with 26RFa α-helix?

La protéine kinase DYRK1A fait partie du groupe des CMGC kinases et est impliquée dans divers processus neurodégénératifs tels que la maladie d’Alzheimer.Dans ce cadre, une étude topologique a été menée autour d’un hit imidazo[1,2-B]pyridazine identifié par un criblage biologique. Ce composé a servi à concevoir des inhibiteurs ATP-Compétitifs de DYRK1A par l’utilisation de méthodes métallo-Catalysées (Pd, Cu) pour introduire divers fragments fonctionnalisés.Sur les soixante dérivés imidazo[1,2-X]azine synthétisés, sept composés ont montré une affinité nanomolaire pour DYRK1A (IC50 = 41-130 nM). En parallèle de ce travail de pharmacochimie, le développement de nouvelles méthodologies de synthèse a visé à la polysubstitution régiosélective du cycle pyridazine.En dernier lieu, nous avons donné les éléments et concepts permettant la construction de chimiothèques virtuelles dérivées de pyridazines et destinées à être criblées in silico. / DYRK1A protein kinase belongs to the CMGC group and is involved in neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s disease.In this context we examined an imidazo[1,2-B]pyridazine hit identified by biological screening, through detailed structure-Activity relationship studies. This compound was used to synthesize DYRK1A ATP-Competitive inhibitors by using metallo-Catalyzed methodologies (Pd, Cu) in order to introduce various functionalized moieties.Out of the 60 derivatives synthesized, 7 compounds showed nanomolar activities (IC50 = 41-130 nM).Beside this work of medicinal chemistry, new synthetic methodologies has been developed to regioselectively access polysubstituted pyridazine derivatives. Finally, we developed data and concepts to establish virtual pyridazine libraries for in silico screening.

Les douleurs neuropathiques désignent une hypersensibilité du système nerveux central sensoriel. C’est une maladie chronique et handicapante qui touche environ 6% de la population française. Cependant, à l’heure actuelle, il n’existe pas de traitement spécifique et efficace. Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé deux stratégies différentes afin de développer des outils pharmacologiques originaux pour traiter ces douleurs : une approche phénotypique autour de deux inhibiteurs de la surproduction de TNFα (un dérivé de 2-aminopyrimidine et un dérivé de pyridin-2-yl guanidine) et une approche moléculaire autour du MY 5445 (un inhibiteur de PDE5 dérivé de phtalazine). En particulier, notre travail s’est basé sur la conception, la synthèse et l’étude des relations structure-activité autour de ces différents hits et nous avons obtenu des composés efficaces par voie i.p. ou per-os sur un modèle murin de douleurs neuropathiques.En parallèle de ce travail de pharmacologie, nous avons développé différents systèmes catalytiques (Pd, Cu) en milieu micellaire afin de former des liaisons C-N à température quasi-ambiante. / Neuropathic pains correspond to a central sensory nervous system hypersensitivity. It is a chronic and disabling disease, which touch around 6% of the French population. Nowadays, there is no specific and efficient treatment. In my PhD project, we used two different strategies in order to develop innovative pharmacological tools to treat those pains: a phenotypic approach around two TNFα overproduction inhibitor (a 2-aminopyrimidine derivative and a pyridin-2-yl guanidine derivative) and a molecular approach around MY 5445 (a phthalazine PDE5 inhibitor). Our work was based on the design, synthesis and structure-activity relationship study around various hits and we obtained compounds i.p. and orally effective on a murin neuropathic pain model.In parallel to this pharmacological work, we developed different catalytic systems (Pd, Cu) under micellar conditions to form C-N bonds at almost room temperature.

Les maladies tropicales négligées causées par les protozoaires kinétoplastidés du genre Leishmania et Trypanosoma représentent une menace pour près d’un demi-milliard de personnes en zone intertropicale, entrainant jusqu’à 50 000 décès par an. Parmi les molécules en développement clinique pour traiter ces pathologies, le fexinidazole est une prodrogue appartenant à la famille des 5-nitroimidazoles et qui exerce son action anti-infectieuse via une étape de bioactivation catalysée par des nitroréductases (NTR) parasitaires, enzymes dont le co-facteur est une flavine. Afin d’identifier de nouveaux nitrohétérocycles antiparasitaires substrats des NTR, une petite chimiothèque d’imidazo[1,2-a]pyridines synthétisées au laboratoire a subi un criblage in vitro ayant conduit à l’identification d’une molécule Hit, à la fois active sur Leishmania donovani et Trypanosoma brucei brucei. Ce composé a servi de point de départ à un travail de pharmacomodulation, dans un premier temps en position 8 du cycle imidazo[1,2-a]pyridine : l’introduction de groupements variés à l’aide de réactions de couplage pallado-catalysées de Suzuki-Miyaura, Sonogashira et Buchwald-Hartwig ou des réactions de SNAr, a permis de mettre en lumière plusieurs composés « tête de série » au profil biologique nettement amélioré. Dans un second temps, le travail de pharmacomodulation entrepris a été étendu aux positions 2, 3 et 6 du cycle imidazo[1,2-a]pyridine en vue de compléter les données de relations structure-activité, d’étudier en particulier l’impact du potentiel rédox et d’optimiser les paramètres physico-chimiques et pharmacocinétiques in vitro des meilleurs composés. / The kinetoplastids of the Leishmania and Trypanosoma genus are the causative agents of neglected tropical diseases that threaten nearly half a billion people in the intertropical zone, resulting in 50 000 deaths per year. Among the molecules in clinical development to treat these pathologies, fexinidazole is a prodrug belonging to the 5-nitroimidazoles family, which exerts its anti-infectious action via a bioactivation step catalyzed by parasitic nitroreductases (NTR), enzymes whose cofactor is a flavin. In order to identify novel nitroheterocycles as parasitic NTR substrates, a small chemical library of imidazo[1,2-a]pyridines synthesized by our laboratory was screened in vitro, leading to the identification of a Hit molecule active both on Leishmania donovani and Trypanosoma brucei brucei. This compound served as a starting point for a pharmacomodulation work, initially in position 8 of the imidazo[1,2-a]pyridine ring: the introduction of various chemical groups using the pallado-catalyzed coupling reactions of Suzuki-Miyaura, Sonogashira and Buchwald-Hartwig, or SNAr reactions, highlighted several "lead" compounds with a significantly improved biological profile. In a second step, the pharmacomodulation work was extended to positions 2, 3 and 6 of the imidazo[1,2-a]pyridine ring in order to complete the structure-activity relationship data, to study in particular the impact of the redox potential and to optimize the physicochemical and in vitro pharmacokinetic parameters of the best compounds in order to initiate the study of their in vivo activity on a trypanosomiasis mouse model.