Les dérivés aminostéroïdiens (DASs) comme la squalamine et ses analogues ont démontré une activité antimicrobienne évaluée in vitro contre des bactéries et des champignons de référence et jamais contre des souches cliniques et/ou multi résistantes. Il a été montré que la squalamine agit contre des bactéries à Gram négatif en perturbant l’intégrité de leur membrane externe. Au contraire, son mécanisme contre les bactéries à Gram-positif n’a pas été étudié. Ainsi, l’objectif de ce travail a été d’évaluer d’une part l’activité antimicrobienne in vitro de la squalamine et de dérivés aminostéroïdiens (DAS 1-2, Figure 1) contre un panel de souches cliniques de bactéries et de champignons filamenteux isolés des crachats des patients atteints de mucoviscidose et des levures impliquées dans des fongémies, et d’autre part de mieux comprendre leur mécanisme d’action vis-à-vis des bactéries à Gram-positif et à Gram-négatif. Nous avons trouvé que les DASs possèdent une activité antibactérienne intéressante qui était d’autant plus importante que la bactérie est non mucoïde et/ou sensible à la colistine laissant supposer qu’une corrélation existe entre l’activité des DASs et celle de la colistine vis-à-vis des bactéries à Gram-négatif. Malgré cette corrélation, les DASs ont été plus actifs contre les bactéries à Gram-positif suggérant la présence de deux mécanismes d’action différents à l’égard des deux groupes de bactéries. Alors que les agents antifongiques classiques ont montré des activités hétérogènes vis-à-vis des champignons filamenteux et des levures testés d’une manière dépendante de l’espèce, les DASs ont présenté des activités homogènes indiquant que ces molécules possèdent un mécanisme d’action différent e ceux rapporté avec les antifongiques classiques. Ainsi, nous données préliminaires ont indiqué que la squalamine induit une rupture de la membrane de levures par, probablement, un effet "mécanique". L’analyse du mécanisme d’action antibactérien de la squalamine a montré que cette molécules agit en perturbant l’intégrité de bactéries à Gram-négatif d’un mécanisme comparable à celui d’un détergeant et en dépolarisant la membrane des bactéries à Grampositif conduisant à la rupture totale de cette membrane et au drainage de la matière cytoplasmique. Finalement, la faisabilité d’une forme galénique aérosol contenant un composé aminostéroïdien a été démontrée. / Aminosterol derivatives (ASDs) such as squalamine and its analogs have demonstrated an interesting in vitro antimicrobial activity evaluated against bacterial and fungal reference strains and never against clinical and / or multiresistant pathogens. It was shown that squalamine acts against Gram-negative bacteria by disrupting the integrity of their outer membrane. Instead, its mechanism of action against Gram-positive bacteria has never been studied. Thus, the aim of this study was firstly to evaluate in vitro antimicrobial activity of squalamine and two synthesized ASDs (ASD 1-2, Figure 1) against a panel of clinical strains of bacteria and filamentous fungi isolated from sputum of cystic fibrosis patients and yeasts involved in fungemia, and secondly to better understand their mechanism of action against Gram-positive and Gram-negative bacteria. We found that ASDs possess an interesting in vitro antibacterial activity which was more important against non-mucoid and/or colistin sensitive strains suggesting that a correlation exists between the activity of ASDs and that of colistin against Gram-negative bacteria. Despite this correlation, ASDs were more active against Gram-positive bacteria indicating the presence of two different mechanisms of action against both groups of bacteria. While classical antifungal agents showed heterogeneous activities against tested filamentous fungi and yeasts specie-dependent manner, ASDs presented homogeneous activities indicating that these molecules may possess a mechanism of action different from those reported with conventional antifungals. Thus, our preliminary data indicated that squalamine induced the disruption of yeast membrane, probably via a "mechanical" effect. Analysis of the antibacterial mechanism of action of squalamine has shown that this molecule acts by disrupting the integrity of bacterial membrane of Gram-negative bacteria via a detergent-like mode of action and by depolarizing the membrane of Grampositive leading to a total disruption of this membrane. Finally, the suitability of one of our compounds to be integrated in an aerosol formulation has been demonstrated.

Les dérivés aminostéroïdiens analogues de la squalamine ont été largement étudiés pour leur large spectre d’activité sur les bactéries et les champignons multirésistants. Nous avons réalisé la synthèse de nouveaux dérivés aminostéroïdiens et présentant de nombreuses charges positives liées à la présence de groupements azotés, les 3,20-bis(polyaminostéroïdes) analogues de la squalamine. Une étude de la relation structure-activité a démontré l’importance des charges positives induites par la présence d’atomes d’azote dans les chaines carbonées portées par le motif cholestane. Nous avons mis en évidence les mécanismes d’action mis en oeuvre vis-à-vis des bactéries Gram positive et Gram négative. L’étude des activités antifongiques démontre que la squalamine et le dérivé aminostéroïdien DAS-1 possèdent de bonnes activités sur diverses souches de levures impliquées dans de nombreuses fongémies, avec des CMIs variant de 1 à 16 μg/mL. Nous avons étudié les applications potentielles de ces dérivés et démontré que ces dérivés en formulation de pommades à 1% de squalamine et de dérivé 3.20-bis(polyaminostéroïdien) étaient capables de réduire efficacement la colonisation cutanée à S. aureus sur un modèle animal. Il a été démontré que ces dérivés bis(polyaminostéroïdiens) sont également très actifs vis-à-vis de bactérie et de champignons multirésistants isolés des patients mucoviscidosiques. Nous avons testé leur activité en tant qu’agent désinfectant de matériel médical et plus particulièrement les nébuliseurs. La formation de cachets hydrosolubles à base de squalamine, nous a permis de développer un modèle de désinfection simple, rapide et peu onéreux des nébuliseurs contaminés. / Aminosterol derivatives analogues of squalamine possess a broad spectrum activity against multidrug resistant bacteria and fungi. We synthesized a new series of 3,20-bis(polyaminosteroïd) analogues involving a titanium reductive amination possessing numerous positives charges due to the presence of nitrogen groups. The study of relation structure-activity demonstrates that the nature of the amino group attached to the sterol plays a crucial role on antimicrobial activity of these compounds. We had also determined the mechanism of action of bis(polyaminosteroïd) on Gram negative and Gram positive bacteria. The study of antifungal activity of squalamine and aminosterol derivative ASD-1 show a good activity against various yeast responsible of fungal infections, minimal inhibitrice concentration ranging from 1 to 16 μg/mL. We studied a potential application of these compounds in human therapeutic. We evaluated squalamine and related parent-derived ointments (1%) as potential new compounds for S. aureus decolonization in a new mouse model. Using this model we found that squalamine ointment (1%) was able to reduce efficiently S. aureus colonization. Squalamine and bis(polyaminosteroïd) derivatives were actives against multidrug resistant bacteria and fungi isolated from cystic fibrosis patients. We investigated the potential use of squalamine compound in vitro in a nebulizer disinfection model. A formulation of squalamine disinfecting soluble tablets at 2.5 % (W/W) was developed and successfully applied for rapid nebulizer disinfection.

NV669 est un aminosterol dérivé de la squalamine qui a montré posséder des propriétés anti-cancéreuses. L'objectif de cette étude a été de rechercher les effets bénéfiques de NV669 sur des modèles de cancers humains pancréatiques et hépatiques et de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la diminution de la croissance tumorale par le traitement avec NV669. Les lignées cellulaires humaines pancréatiques (BxPC3 et MiaPaca-2) et hépatiques (HepG2 et Huh7) ont été traitées avec NV669 à différentes concentrations et à différents temps. Les résultats ont montré que NV669 inhibe la prolifération des cellules cancéreuses en induisant l'arrêt du cycle cellulaire en phase G2/M via le complexe cycline B1/Cdk1 et en induisant l'apoptose via le clivage de la caspase-8 et de PARP-1, et la fragmentation de l’ADN.De plus, nos recherches in vitro ont révélé que NV669 inhibe l’activité phosphatase de PTP1B et l’expression de FAK. NV669 affecte l’expression des molécules d’adhérence CDH-1, -2 et -3 dans les lignées BxPC3 et Huh7 qui forment des monocouches cellulaires. Cela suggère qu’en inhibant PTP1B, NV669 induirait l’apoptose.Par la suite, nos résultats in vivo ont montré que NV669 inhibe la croissance des xénogreffes pancréatiques et hépatiques tumorales avec une diminution significative de la prolifération cellulaire et une augmentation de l'apoptose des cellules tumorales. Par conséquent, nos recherches suggèrent que l’analogue de la squalamine, NV669, pourrait être un agent anti cancéreux, utilisé seul ou en association avec d’autres médicaments, dans le traitement de l’adénocarcinome pancréatique et du carcinome hépatocellulaire. / NV669 is an aminosterol derived from squalamine found to possess strong antiangiogenic and anticancer effects. The aim of this study was to investigate NV669’s beneficial effects on human pancreatic and hepatic cancer models and to understand the cellular and molecular mechanisms involved in tumor growth decrease upon treatment with NV669.Pancreatic (BxPC3, MiaPaCa-2) and hepatic (HepG2, Huh7) cancer cells were treated with NV669, and the effects on proliferation, on cell cycle and death were determined. The results showed that NV669 inhibited the viability of cancer cells, induced cell cycle arrest through the regulation of G2/M phase via a decrease in the expression of cyclin B1 and phosphorylated Cdk1 and the induction of apoptosis via cleaved caspase-8 and PARP-1 and fragmented DNA. Moreover, in vitro NV669 inhibits PTP1B activity and FAK expression. NV669 impacts on the expression of adhesion molecules CDH-1, -2 and -3 in BxPC3 and Huh7 lines that form cell monolayers. This suggests that NV669 by inhibiting PTP1B would induce apoptosis. Subsequently, our in vivo results showed that NV669 inhibited the growth of pancreatic and hepatic tumor xenografts with a significant decrease in proliferation cell and an increase of tumor cell apoptosis. Therefore, NV669 may serve as an alternative anticancer agent, used alone or in association with other medications, for the treatment of pancreatic adenocarcinoma and hepatocellular carcinoma.

L'émergence de bactéries résistantes à plusieurs classes d'antibiotiques rend difficile le traitement des pneumonies nosocomiales. Notre objectif était d'évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques et hypothèses physiopathologiques dans des modèles murins de pneumonie.Dans un premier modèle de pneumonie aigue létale à A. baumannii chez le rat, nous avons comparé la virulence de 2 souches nosocomiales, l'une sensible (ABCS) et l'autre résistante (ABCR) à la colistine. Nous avons montré une diminution de la mortalité, du compte bactérien pulmonaire, de l'incidence des bactériémies et des lésions histologiques pulmonaires chez les animaux infectés avec ABCR, ceci confirmant la baisse de virulence associée à l'acquisition de la résistance à la colistine. Dans un second travail, nous avons développé un modèle de pneumonie chronique à P. aeruginosa chez le rat et montré que des aérosols de squalamine permettaient une diminution de la charge bactérienne pulmonaire et du nombre de lésions histologiques de pneumonie. Au cours d'un troisième travail, nous avons évalué l'effet inhibiteur du quorum sensing d'une lactonase in vitro et dans un modèle de pneumonie aigue létale à P. aeruginosa chez le rat. Nous avons constaté une diminution de l'activation de gènes de virulence et de la synthèse de biofilm bactérien in vitro. Ceci était associé à une diminution de la mortalité de 75 à 20 % chez les animaux traités.ConclusionsCe travail de thèse nous a permis de montrer le potentiel thérapeutique de 2 molécules dans des pneumonies à P. aeruginosa et d'illustrer la perte de virulence associée à la résistance à la colistine dans une souche clinique d'A. baumannii. / The emergence multi-drug resistant bacteria hardens the treatment of nosocomial pneumonia. Our objective was to evaluate new therapeutic strategies and pathophysiological hypotheses in murine models of pneumonia.In a first model of acute lethal pneumonia with A. baumannii in rats, we compared the virulence of two hospital strains, one susceptible (ABCS) and the other resistant (ABCR) to colistin. We showed a reduction in mortality, pulmonary bacterial count, incidence of bacteremia and pulmonary histological lesions in animals infected with ABCR. This confirms the impaired virulence associated with the acquisition of resistance to colistin. In a second study, we developed a model of chronic pneumonia with P. aeruginosa in rats and showed thataerosols of squalamine permitted a reduction in pulmonary bacterial load and the number of histological lesions of pneumonia. In a third study, we evaluated the quorum quenching effects of a lactonase in vitro and in a model of acute lethal P. aeruginosa pneumonia in rats. We found a decrease in virulence gene activation and bacterial biofilm synthesis in vitro. This was associated with a decreased mortality from 75 to 20% in the treated animals.ConclusionsIn this work, we described the therapeutic potential of 2 molecules in P. aeruginosa pneumonia and illustratesd the loss of virulence associated with resistance to colistin in a clinical strain of A. baumannii.

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Actuellement, le traitement des pathologies infectieuses chez les bovins et les animaux de compagnie est menacé par l’accroissement de l’antibiorésistance et des bactéries multirésistantes. Il est donc primordial pour les entreprises pharmaceutiques vétérinaires de développer de nouvelles gammes d’agents antibactériens spécifiques au domaine animale. Dans ce contexte, il a été montré que certains polyaminostérols naturels tels que la squalamine possèdent un fort potentiel antimicrobien. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse est de répondre à la problématique présentée par la société Virbac dans le traitement des mammites (bovins) et des otites/pyodermites (chien) par le développement d’une nouvelle classe de dérivés polyaminostéroïdiens synthétiques à large spectre antimicrobien. Pour cela, nous avons constitué une chimiothèque de composés originaux préparés à partir de différents acides biliaires selon des voies de synthèse inédites. Ces composés ont été évalués in vitro pour leur cytotoxicité et leurs activités antibactériennes contre diverses bactéries à Gram positif et à Gram négatif et nous avons pu établir la preuve de concept in vitro de leur potentiel thérapeutique en tant qu’agents antibactériens ou adjuvants d’antibiotiques. De plus, nous avons montré que l’un de ces nouveaux dérivés, la claramine A1, agit sur l’intégrité physique des membranes bactériennes et sur les performances d'efflux des pompes AcrAB-TolC. Ainsi, il apparaît finalement que ces dérivés polyaminostéroïdiens au mode d’action non conventionnel pourraient constituer une nouvelle classe d’agents antibactériens pour un usage en tant que substituts d’antibiotiques en médecine vétérinaire. / Currently, the treatment of infectious pathologies in cattle and pets is threatened by the growing antimicrobial resistance and the development of multidrug-resistant bacteria. Thus it is necessary for the veterinary pharmaceutical firms to develop new lines of antibacterial agents. In this context, some natural polyaminosterols such as squalamine have gained interest due to their potent antimicrobial activities. Thus the aim of this PhD work is to provide an answer in the treatment of mastitis (cattle) and otitis/pyoderma (dog) by the development of a new class of synthetic polyaminosterols with a broad spectrum of antibacterial activity. In this purpose, a chemical library of original compounds has been prepared starting from various bile acids by using unprecedented synthesis procedures. These compounds were evaluated for their in vitro cytotoxicity on CHO cells as well as their antibacterial activities against Gram-positive and Gram-negative bacteria and we have establish the in vitro proof of concept of the therapeutic potential of this family of molecules as antibacterial agent or antibiotic adjuvant. Additional investigations were then conducted on one of these novel derivatives namely claramine A1 to deepen knowledge of its mechanism of action and showed that claramine A1 acts on the physical integrity of bacterial membranes and the efflux performance of AcrAB-TolC pumps. Based on the results of claramine A1, it finally appears that these new polyaminosterol derivatives possessing a non-classical mode of action pertain to a new class of antibacterial agents and could constitute a substitute for traditional antibiotics in veterinary medicine.

Pour déterminer les caractéristiques épidémiologiques des dermatophytoses chez les élèves, nous avons effectué trois enquêtes transversales entre décembre 2009 et février 2012 dans des écoles primaires publiques situées dans trois zones éco-climatiques différentes du Mali. Sur un échantillon aléatoire de 590 élèves (âge moyen de 9,7 ans ; 286 garçons), la prévalence clinique des dermatophytoses était de 59,2%. La teigne du cuir chevelu (39.3%) représentait la forme clinique la plus fréquente ; la prévalence des autres dermatophytoses était de 13,6% avec une prédominance de l'atteinte de la peau glabre (81,3%). Une forte prévalence (59,5%) des cas confirmés de teigne a été enregistrée dans la zone climatique soudano-guinéenne. Nous avons mis en évidence le genre masculin et la résidence dans la zone bioclimatique Soudano-guinéenne comme facteurs de risque indépendants associés à la teigne du cuir chevelu. Les espèces de dermatophytes identifiées étaient T. soudanense (41,3%), M. audouinii (36,5%), T. violaceum (3,7%), T. mentagrophytes (2,1%) et l'association de T. soudanense avec M. audouinii (14,8%) ou T. mentagrophytes (1,6%). Sur 41 instruments de coiffure prélevés, 73,2%, étaient contaminés par deux espèces anthropophiles : T. soudanense (53,3%) et M. audouinii (46,7%). Au plan thérapeutique, nous avons évalué l'activité de la squalamine, contre des dermatophytes in vitro. Cette molécule a présenté des CMIs variant de 4 à 16 mg/l. Nous avons ensuite montré une bonne tolérance et une efficacité partielle de la squalamine en topique dans le traitement de la teigne du cuir chevelu dans un essai clinique de phase II, randomisé, en double aveugle, contrôlé par placebo. / To determine the epidemiological characteristics of dermatophytoses in Malian schoolchildren, we conducted three cross-sectional surveys between December 2009 and February 2012 in three public primary schools located in three climatic zones. A randomly selected sample of 590 schoolchildren (mean age: 9.7 years, 286 males) participated in this study. Overall, three hundred and twelve participants were diagnosed to have dermatophytosis lesions, giving a 52.9 % prevalence of clinical dermatophytoses. Tinea capitis was the most common clinical presentation, with a 39.3% prevalence, whereas the prevalence other dermatophytoses was 13.6%. A high (59.5%) prevalence rate of confirmed cases of tinea capitis was observed in the Sudano-Guinean climatic zone. Male gender and living in this climatic zone were independent risks factors associated with tinea capitis. Mycological culture found T. soudanense (41.3%), M. audouinii (36.5%), T. violaceum (3.7%), T. mentagrophytes (2.1%), and the combination of T. soudanense with M. audouinii (14.8%) or T. mentagrophytes (1.6%). In addition, we found a high contamination rate (73.2%), with two anthropophilic dermatophytes: T. soudanense (53.3%) and M. audouinii (46.7%), of hairdressing tools in peri-urban area of Bamako. Regarding anti-dermatophyte therapy, we showed a significant in vitro activity of squalamine against clinical dermatophyte isolates, with MICs ranging from 4 to 16 mg/l. In a phase II, randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical trial, a topical treatment with squalamine ointment was well tolerated and exhibited a partial clinical activity in the treatment of tinea capitis.

Acinetobacter baumanii fait aujourd’hui partie des bactéries les plus problématiques dans le monde. Responsable de nombreux pics épidémiques d’infections nosocomiales auxquelles sont associés de forts taux de mortalité, cette bactérie puise sa pathogénie dans de multiples caractéristiques qui lui permettent ainsi d’échapper au système immunitaire de l’hôte et à la plupart des traitements actuels. Capable d’adhérer à de multiples surfaces, A. baumanii persiste dans l’environnement hospitalier à travers un mode de vie communautaire au sein duquel ses capacités de survie sont exacerbées. Chez les espèces du genre Acinetobacter, le mode de vie communautaire peut prendre deux formes distinctes : le biofilm et la pellicule. Dans la première partie de cette thèse, nous avons cherché à discriminer ces deux modes de vie, chez la souche ATCC 17978, par une analyse protéomique à large échelle. Nous avons confirmé la présence de nombreux marqueurs communs aux deux communautés (transporteurs, systèmes de sécrétion, d’acquisition d’ions, adhésines et pili) et mis en exergue des systèmes spécifiquement reliés à la formation du biofilm (pilus Fim, T2SS, T1SS/pompe A1S_0535-38, LPS/LOS, motif capsulaire) et à celle de la pellicule (Gac). Grâce à l’étude de la souche A. baumannii SDF en mode biofilm, qui présente un génome plus compact, nous montrons que très peu de mécanismes moléculaires sont partagés par les deux souches étudiées. Ce résultat témoigne de la difficulté quant au développement d’un traitement dirigé contre les biofilms A. baumannii. Dans une deuxième partie, nous avons testé deux approches pour prévenir et éradiquer les biofilms à A. baumannii. La première a ciblé le Quorum Sensing (QS), système de communication essentielle à la coordination des cellules. Nous avons pu montrer que les acides gras mono-insaturés (acide palmitoléique et acide myristoléique), au même titre que la virstatine, limitait la formation de communautés à A. baumannii en inhibant l’expression du régulateur abaR nécessaire au QS. Dans une seconde stratégie, nous avons finalement évalué l’action antibactérienne et antibiofilm d’un nouveau composé d’origine naturelle : la squalamine. Dans cette étude, nous montrons pour la première fois qu’A. baumannii est capable d’entrer dans un état de dormance (persistant/VBNC) pour survivre à de fortes doses de ciprofloxacine, mais que la squalamine est capable d’éradiquer ces cellules persistantes grâce à des concentrations inférieures à la concentration hémolytique. / Today, Acinetobacter baumannii is one of the most problematic pathogens in the world. This bacterium is responsible for worldwide epidemic outbreaks associated with dramatic mortality rates. It possesses high capacities to evade the immune host system and to resist to numerous available antibacterial agents. A. baumannii is also able to persist into hospital environment due to high adhesion abilities which induce community development. This process is also associated to an enhanced survival rate. In Acinetobacter genus, community modes of lif can take two forms : biofilm and pellicle. In this study on the strain ATCC 17978, we tried to discriminate these two lifestyles by a large scale proteomic analysis. We have confirmed the presence of many common community markers (transporters, ion acquisition secretion systems, adhesins and pili) and highlighted systems specifically related to biofilm (pilus Fim, T2SS, T1SS / pump A1S_0535-38, LPS / LOS, capsular pattern) and pellicle communities. Furthermore the proteomic analysis of an avirulent A. baumannii strain, SDF, in biofilm allowed to highlight peculiar metabolic pathways, specific adhesion determinants but very few markers shared by ATCC 17978. This demonstrated the difficulty in developing a treatment directed against A. baumannii biofilm. Then, we tested different approaches to prevent and eradicate biofilms. The first one targeted the Quorum Sensing system (QS), an essential communication system for cell coordination. We have showed that monounsaturated fatty acids (palmitoleic acid and myristoleic acid), like virstatin prevent the community formation of A. baumannii by inhibiting the expression of the abaR regulator required for QS. In a second strategy, we have evaluated the antibacterial and antibiofilm activity of a new natural compound : the squalamine. We showed for the first time that if ciprofloxacin treatment was able to induce a dormancy population (persistent/VBNCs) in A. baumannii, squalamine was able to eradicate this population of dormant cells.