Ce manuscrit décrit la synthèse et l'évaluation biologique d'analogues de l'ω-agatoxine IVB dans le but de trouver de nouveaux outils pour l'étude de l'activité des canaux calciques. L'ω-agatoxine IVB est une neurotoxine peptidique isolée du venin d'araignée Agelenopsis aperta qui à ce jour est l'inhibiteur spécifique et sélectif des canaux calciques voltage-dépendants de type P/Q. Ces canaux sont impliqués dans la neurotransmission dépendante du Glutamate dans le système nerveux central. La synthèse de structures peptidiques simplifiées, en comparaison avec celle de la toxine native est décrite. La méthodologie de synthèse de différents analogues cycliques de cette neurotoxine est présentée. Les composés sont synthétisés par synthèse peptidique sur phase solide en stratégie Fmoc, avec une étude particulière sur les conditions de cyclisation et le choix des groupements protecteurs appropriés. Les modifications d es peptides naturels pour obtenir de nouveaux composés biologiquement actifs incluent l'insertion d'aminoacides non naturels et de liaisons pseudopeptidiques. Les analogues synthétisés ont été testés par des méthodes d'électrophysiologie (patch clamp) et d'imagerie calcium ; les activités biologiques des peptides sont corrélées à l'aide d'analyses structurales par RMN et modélisation moléculaire. / This manuscript describes the synthesis and biological valuation of w-agatoxin IVB mimetics with the intention of finding new tools for the study of calcium channels activity. w-Agatoxin IVB is a peptide neurotoxin isolated from the venom of spider Agelenopsis aperta which is a specific and selective inhibitor of P/Q-type voltage-dependent calcium channels. These channels are involved in Glutamate-dependent neurotransmission in the central nervous system. The synthesis of structurally simplified peptides, in comparison with native toxin is described. The methodology of synthesis of different cyclic analogues of this neurotoxin is presented. The compounds were synthesized by solid phase peptide chemistry and Fmoc strategy, with particular consideration for cyclization conditions and an insight into selection of protecting groups. The modifications of the natural peptide to get new biologically active compounds included the insertion of unnatura l amino acids and pseudopeptides bonds. The synthesized analogues were tested by methods of electrophysiology (patch clamp) and calcium imagery; the biological activities of peptides are compared with the aid of structural analyses by RMN and molecular modeling.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le maintien de l'intégrité du patrimoine génétique est essentiel à la survie des organismes vivants. Face aux nombreuses sources de stress génotoxiques qui induisent des dommages de l'ADN, les cellules ont mis en place des mécanismes complexes capables de détecter et réparer ces lésions. Parmi ces sources, figurent les rayonnements ultraviolets (UV) contenus dans la lumière solaire, qui modifient la structure de l'ADN et peuvent conduire à l'introduction de mutations. Chez l'homme, la grande majorité des dommages de l'ADN produits par les rayonnements est éliminée par le système NER (Nucleotide Excision Repair), un système capable d'exciser les nucléotides lésés et de les remplacer. Une déficience de cette voie de réparation peut mener à l'apoptose (mort programmée des cellules), et augmente la susceptibilité de développer des maladies graves telles que le cancer. Le système NER met en œuvre de nombreuses protéines impliquées dans des mécanismes variés tels que la détection, la signalisation, ou la réparation de l'ADN. La protéine eucaryote KIN17, récemment découverte dans le noyau de la cellule humaine, semble appartenir à ce système de réparation. Cependant, son rôle précis dans la réponse aux dommages de l'ADN reste à ce jour inconnu. C'est pourquoi, nous avons entrepris une caractérisation structurale et fonctionnelle de la région 51-160 de la protéine KIN17 humaine (domaine K2) afin d'améliorer la connaissance de ses fonctions, de ses partenaires biologiques, et de ses modes de fonctionnement. La première partie de ce manuscrit est consacrée à la préparation de l'échantillon de protéine en vue d'une analyse structurale par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Le travail a dans un premier temps consisté à choisir et optimiser le système d'expression de domaines structuraux d'une autre protéine : la proline déshydrogénase PRODH. Dans un second temps, la meilleure stratégie de préparation de l'échantillon a été appliquée à la protéine KIN17 pour produire, puis résoudre la structure tridimensionnelle du domaine K2 par RMN et Modélisation Moléculaire. Nous avons montré que la région 51-160 de la protéine KIN17 humaine adopte un repliement caractéristique de la famille structurale « Winged Helix » des protéines de liaison aux acides nucléiques. Cependant, l'analyse des détails structuraux du domaine K2, la comparaison avec des protéines de fonction connue de la même classe structurale, et des études électrophorétiques, révèlent l'incapacité de ce domaine à lier l'ADN et l'ARN de manière autonome. En revanche, nous avons mis en évidence, par une étude RMN complémentaire, l'existence d'une surface ultra conservée impliquée dans des interactions de type protéine-protéine intra-moléculaires entre le motif « Winged Helix » de la région 51-160 et la région N-terminale 1-50 de KIN17 humaine.

Aujourd’hui, l’impact des conservateurs sur l’homme est remis en question. Il a été entrepris de mieux comprendre les agents antimicrobiens d’un point de vue physico-chimique pour fournir des règles de formulation, qui pourront être utilisées pour proposer à nos laboratoires de formulation des alternatives aux antimicrobiens classiquement utilisés. Ce travail a consisté en la compréhension des caractéristiques structurelles de molécules ayant, entre autre, des propriétés antimicrobiennes ; l’analyse des mécanismes physico-chimiques qui relient ces caractéristiques structurelles à leurs propriétés ; l’optimisation, à la lumière de ces informations, de la formulation de ces molécules. L’étude des familles chimiques, complétée par une étude plus large reliant la modélisation QSAR aux propriétés antimicrobiennes, a permis de conclure que certaines familles d’alcools et dérivés sont des alternatives de choix aux antimicrobiens usuels. Les caractéristiques permettant les meilleures performances étant : une structure asymétrique marquée ; une tête polaire comportant deux groupements hydrophiles, type diol ou mono glycéride ; une longueur de chaîne apolaire comprenant entre 6 et 12 carbones, avec un optimum entre 7 et 10 carbones ; le calcul du HLB résultant de ces caractéristiques donne un HLB compris entre 7 et 11. Les dérivés acides ou la famille des décanols ont permis de préciser l’intérêt d’une insaturation ou la présence d’un β-hydroxy. L’impact de la formulation d’une molécule modèle, le caprate/caprylate de glycérol a montré que dans une émulsion directe, les tensioactifs hydrophiles piègent dans leurs micelles l’actif, ce qui induit une diminution de l’activité antimicrobienne. L’épaisseur hydrophile des têtes polaires empêchent le passage de l’actif en dehors de la micelle vers le micro-organisme. Il est donc recommandé d’utiliser la quantité de tensioactif utile pour tapisser sans excès la surface des gouttes d’huiles. L’épaisseur des têtes polaires hydrophile peut être réduite en sélectionnant les tensioactifs, par exemple des ioniques phosphatés. D’autres paramètres ont été démontrés comme influant, dans une moindre mesure : il est recommandé de privilégier les gélifiants aux tensioactifs lors de l’élaboration d’une texture, d’optimiser le taux d’actif antimicrobien sur taux d’huile et d’utiliser de préférence des huiles peu solvantes de l’actif. / Nowadays, preservatives in personal care are obviously a current issue. The aim of this study was to find out rules for molecular design and formulation conception dealing with a physico-chemistry point of view, in order to avoid classic preservatives. We have studied on structural features for antimicrobial activity and their behaviors in direct emulsions. After studies of various structural families, and a wide QSAR analysis, the result was that molecule with one or two alcohol groups are among the better antimicrobial agents. Especially, we focus on some characteristics, which improve considerably the antimicrobial activity : an asymmetric structure ; a two-hydroxylated polar head like diols or monoglycerids ; the main hydrocarbon tail should contain between 6 and 12 carbons with an optimum between 7 and 10 ; with these characteristics, the HLB value must be located between 7 and 11. An unsaturated bond in a linear chain or a β-hydroxylated group leads to an increase of decontamination. The impact of the formulation in direct emulsions of a model molecule, glycerol octanoate/decanoate, seemed to show that hydrophilic surfactants trap in their micelles the active product, which induces a decrease of the antimicrobial activity. The hydrophilic thickness of polar heads prevents the passage of the active product beyond the micelle to the micro-organism. It is therefore recommended that the quantity of surfactant used to create and stabilize the drops of oil be reduce to a minimum. The hydrophilic thickness of polar heads may be reduced by selecting the surfactants, for example an ionic phosphate. Other parameters have been demonstrated as affecting, to a lesser extent: it is recommended polymers and micro gels are used rather than surfactants in the preparation of a texture to customize the ration antimicrobial on oil and to use preferably non-polar oil.

Environ un tiers des cancers est dû à la dérégulation du facteur de transcription c-Myc. Les mécanismes par lesquels ce facteur de transcription est impliqué dans le processus de cancérogenèse commencent à être mieux compris grâce notamment à l'identification de ses gènes cibles. Parmi eux a été identifié, à la fin des années 2000, le gène dnph1 codant pour une protéine surexprimée dans de nombreux cancers. Cependant, à ce jour, le rôle et la fonction biologiques de cette nouvelle cible thérapeutique restent méconnus. Cette protéine a été caractérisée au laboratoire comme étant une 2'-désoxyribonucléoside 5'-monophosphate N-hydrolase, activité jamais décrite jusqu'alors. Si les 2'-désoxyribonucléosides 5'-monophosphates sont substrats de cette enzyme, il a été montré que les ribonucléotides puriques canoniques sont des inhibiteurs compétitifs. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons entrepris différentes études de relation structure-activité autour d'analogues ribonucléosidiques 5'-monophosphates dans le but d'identifier des inhibiteurs plus affins. Une première famille d’analogues modifiés en position 6 de la purine par différents groupements de taille et fonction variables a été synthétisée et les premiers inhibiteurs micromolaires de DNPH1 ont ainsi pu être identifiés. La co-cristallisation de certains composés avec l'enzyme a guidé la conception d'inhibiteurs de deuxième génération, modifiés en positions 6 et 2. Un léger effet additif sur les constantes d’inhibition a alors été observé et des inhibiteurs sub-micromolaires ont été identifiés. Des tests in vitro sur des lignées cellulaires cancéreuses surexprimant DNPH1 ont montré une activité cytotoxique micromolaire de certains des composés synthétisés. D'autres modifications portant sur la partie ribose-phosphate et le squelette purique ont été abordées dans le but de renforcer l'affinité et la stabilité biologique des inhibiteurs. L'ensemble de ces travaux a permis d'une part de mieux caractériser cette nouvelle cible et d'autre part d'identifier les premiers inhibiteurs micromolaires cytotoxiques. Ces résultats ouvrent des perspectives pour la conception de molécules plus efficaces. / About one third of the cancers is due to the deregulation of the transcription factor c-Myc. The gene dnph1 was identified a decade ago as a target gene of the c-Myc oncoprotein and encodes for a protein which is frequently over-expressed in several cancers. However, its biological role remains still unknown. It was recently shown that DNPH1 is a novel 2'-deoxyribonucleoside 5'-monophosphate N-hydrolase and that natural purine ribonucleotides act as competitive inhibitors. The aim of this thesis was the synthesis of strong inhibitors in order to study this new potential cancer target DNPH1. Several structure-activity relationships were built around ribonucleoside 5'-monophosphate derivatives. A first series of compounds modified at the 6 position of the purine core has been synthesized and enabled us to identify the first micromolar inhibitiors. Thanks to these inhibitors, X-ray structures of DNPH1 in interaction with inhibitors have been resolved and led us to the development of a new generation of analogues modified at the 6 and 2 positions. A slight additional effect on the inhibitory potency was noticed and some sub-micromolar inhibitors were identified. Among the synthesized compounds, several have shown micromolar cytotoxic effects against human cancer cells over-expressing DNPH1. Other modifications on the ribose-phosphate and the purine moieties have also been considered in order to increase both biological stability and affinity of the inhibitors. This work allowed a better characterization of the enzyme active site as well as the identification of new cytotoxic compounds. These results pave the way for the design of more potent inhibitors.

Les transporteurs vésiculaires du glutamate (VGLUTs) sont impliqués dans la recapture du glutamate du cytosol vers les vésicules présynaptiques. Depuis leurs caractérisations récentes en 2000, leurs implications dans plusieurs maladies neurodégénératives ont été démontrées. Ils jouent ainsi un rôle primordial dans la transmission nerveuse glutamatergique. Deux colorants naturels, le Rose Bengale et le Bleu Trypan, restent les meilleurs inhibiteurs connus à ce jour, avec respectivement des CI50 de 25 et 50 nM. Dans un premier temps, nous avons conçu et optimisé une série d’analogues basée sur le synthon Rose Bengale (inhibiteur non-compétitif). Ce travail a notamment permis de mettre en évidence l’effet des formes tautomères (quinone et lactone) sur l’inhibition des VGLUTs. Ainsi la forme quinonique, présente à pH physiologique, a été confirmée comme étant la seule capable de bloquer la recapture du glutamate. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la famille du Bleu Trypan (inhibiteur compétitif) et nous avons déterminé la structure minimale active avec l’objectif de rendre ces molécules plus « drug-like ». En effet, l’intérêt de ce projet est de développer de petites structures aisément radiomarquables pour une utilisation dans un contexte physio-pathologique. / Vesicular glutamate transporters (VGLUTs) are involved in the recapture and storage of glutamate from cytol to secretory synaptic vesicules. Since their recent characterization in 2000, their implication in several neurodegenerative disorders have been demonstrated. They play a crucial role in glutamatergic neurotransmission. Natural dyes, such as Rose Bengal and Tryptan Blue are the best known inhibitors with IC50 values of 25 and 50 nM, respectively. Firstly, we designed and optimized a series of analogues based on the synthon Rose Bengal (non-competitive inhibitor). This work has especially enabled to highlight the effect of tautomeric forms (quinone and lactone) on the inhibition of VGLUTs. Thus, the quinone form, present at physiological pH, was confirmed as the only able to block the reuptake of glutamate. Secondly, we have been interested in the family of Trypan Blue (competitive inhibitor) and we determined the minimal active structure in order to render these molecules more "drug-like". Indeed, the interest of this project is to develop small structures easily radiomarquable to use in a physiopathological context.

Le carbonate de diméthyle (DMC) est utilisé comme intermédiaire en chimie des polymères. Actuellement, la production industrielle du DMC met en jeu un procédé polluant et dangereux. En revanche, la synthèse du DMC à partir de méthanol et de CO2 est un procédé « vert ». Cependant, la thermodynamique de la réaction est très défavorable, se traduisant par une conversion inférieure à 1%. L'objectif de cette thèse est de développer et d'étudier des catalyseurs très actifs qui, couplés à un réacteur membranaire, permettraient d'augmenter le rendement et l'activité. Ce manuscrit couvre plusieurs aspects : i) une étude de criblage de catalyseurs, ii) une étude de type structure-activité sur des séries de catalyseurs, basée sur des caractérisations structurales, texturales et de surface, iii) une étude mécanistique et iv) une étude cinétique. Un protocole de mesure d'activité adapté aux faibles conversions est développé. Le criblage catalytique met en évidence l'activité des solutions solides de cérine-zircone (CZ). Les CZ préparées par pyrolyse de flamme sont un ordre de grandeur plus actives que les CZ préparées par coprécipitation. De façon surprenante, il n'est pas possible a priori de distinguer des catalyseurs très actifs et peu actifs à partir de leurs caractéristiques structurales et texturales. Cependant, on observe que l'activité est corrélée à la densité et à la nature des espèces de surfaces méthoxides et carbonates. Le mécanisme réactionnel de l'état de l'art est affiné grâce à des mesures d'échanges isotopiques et de DRIFT. L'étude cinétique intègre des corrections thermodynamiques de l'équilibre de phases du binaire MeOH-CO2 qui constitue un liquide expansé / Dimethylcarbonate (DMC) is used in polymer synthesis as well as a fuel additive and solvent. The current industrial DMC production is a polluting and hazardous process. On the other hand, the direct carboxylation of methanol with CO2 is a green route to DMC. However, this reaction is highly limited by thermodynamics, limiting the conversion to less than 1%. The integration of a catalyst in a catalytic membrane reactor for water and DMC removal, would shift the equilibrium conversion thereby improving the DMC yield. The aim of this thesis is to develop and study highly active catalysts for DMC synthesis. This manuscript covers: (i) catalyst screening (ii) a structure-activity relationship study (iii) a mechanistic approach and (iv) a kinetic study. A protocol to measure the activity at low conversion has been developed. Catalyst screening evidenced solid solutions of ceria/zirconia (CZ) as the most active and selective. Flame sprayed pyrolysis ceria/zirconia are one order of magnitude more active than coprecipitated CZ. Interestingly, structural and textural features like crystalline and porous structure were similar regardless of the activity. Nevertheless, the activity could be correlated to the nature and the density of the methoxides and carbonates surface species. The mechanism was refined by isotopic exchange and DRIFT experiments. A kinetic study was performed in a batch reactor that integrated the physical equilibria of the gas-expanded reacting mixture

Ce travail de thèse a porté sur l’étude structurale de peptides urotensinergiques humains par DC, RMN etmodélisation moléculaire. L’hUII (11 aa) et son analogue l’URP (8 aa) sont considérés comme les peptides vasoactifs les plus puissants connus à ce jour et sont impliqués dans divers systèmes biologiques, notamment le système cardiovasculaire et la prolifération des cellules tumorales. Ces deux peptides sont des ligands endogènes d'un RCPG, l’UT. Ils peuvent exercer des actions physiologiques communes mais aussi divergentes. Afin d’apporter des éléments permettant une meilleure compréhension de leurs activités biologiques, nous avons, dans un premier temps, déterminé la structure 3D de trois agonistes (hUII4-11, URP,P5U) et d’un antagoniste (urantide) dans un milieu micellaire mimant les membranes des cellules eucaryotes, le DPC. Dans les quatre peptides, nous avons observé la présence de deux conformations majoritaires du pont disulfure, RHStaple et LHHook, qui sont connues pour être essentielles à l’activité biologique. Nous avons mis en évidence une différence de nature de coude entre les agonistes (coude β de type I) et l’antagoniste (coude β de type II’). Nos analyses ont également permis de montrer l’existence de variations d’orientation des chaînes latérales des résidus F6, Y9 et plus spécialement celle de W7 entre les agonistes etl’antagoniste. Le groupe indole du D-W7 présente ainsi une rotation de 180°. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence un impact de la concentration sur la conformation de l’hUII qui n’est pas observé pour l’URP. Ce phénomène d’auto-association pourrait avoir une influence sur l’interaction avec le récepteur et être à l’origine des divergences d’activités biologiques entre l’hUII et l’URP. / This work aims to characterize the structure of human urotensinergic peptides by CD, NMR and molecular modelling. hUII (11 aa) and its analogue URP (8 aa) are considered as the most potent vasoactive peptides known so far and are involved in various biological systems, including the cardiovascular system and tumor cell proliferation. These two peptides are endogenous ligands of a GPCR, UT, and exert common but also divergent physiological actions. In order to gain a better understanding of their biological activities, we determined the structures of three agonists (hUII4-11, URP, P5U) and one antagonist (urantide), in DPC micelles, a cellular eukaryotic mimetic membrane. For all peptides, we observed the presence of two major forms of the disulfide bridge, RHStaple and LHHook, which are known to be essential for biological activity. We showed a difference in the turn nature between agonists (type I β turn) and the antagonist (type II’ β turn). Our analyses also revealed that, in agonists and antagonist, the side chain orientations of residues F6, Y9 and more specifically W7 were different. Indeed, the indole group of D-W7 exhibited a 180° rotation. Secondly, we showed that, contrary to URP, the conformation of hUII was dependent on concentration. This selfassembly phenomenon may impact the interaction with the receptor and be responsible for the differential biological activities of hUII and URP.

Problématique : Le cancer du sein est un des types du cancer les plus diagnostiqués au Canada et il est une cause majeure de mortalité liée au cancer chez la femme. Le cancer du sein triple négatif (CSTN) a un mauvais pronostic dû à son agressivité clinique et à l’absence de réponse aux traitements habituels du cancer du sein tels que l’hormonothérapie et l’inhibition de HER2. En ce moment, les avancées pour le CSTN restent très négligeables. Il y a un besoin urgent d’identifier une nouvelle thérapie qui ciblerait les voies signalétiques pro-métastatiques du cancer du sein triple négatif et ainsi, bloquer idéalement la prolifération et la dissémination métastatique des cellules cancéreuses. Cadre conceptuel : Dernièrement le laboratoire de Sylvain Meloche à l’IRIC a montré qu’une déplétion génétique de ERK3 (Extracellular Regulated Kinase 3) inhibe la croissance des tumeurs mammaires dans un modèle de souris de CSTN et bloque la progression métastatique. Ainsi, suite à ces résultats, nous avons émis l’hypothèse que l’inhibition de ERK3 à l’aide de molécules engendrerait une diminution de la prolifération cellulaire au niveau du cancer du sein triple négatif. L’objectif principal du projet est de développer des molécules ayant des propriétés inhibitrices de ERK3 in vitro. Les deux objectifs secondaires sont d’évaluer leur potentiel d’inhibition vis-à-vis ERK3 dans des modèles in cellulo et de confirmer, parallèlement à la relation structure-activité (SAR), leur mode de liaison par des méthodes computationnelles. Méthodologie : Des composés tête de série ont été identifiés à la suite d’un criblage à haut débit d’une librairie d’inhibiteurs de kinases. Quelques composés intéressants démontrent une activité dont les IC50 (concentration inhibant 50% de l’activité de la kinase) sont inférieurs à 300 nM. Une molécule en particulier a été retenue compte tenu de son niveau d’activité et de sélectivité par rapport aux autres kinases. Une modification systématique des groupements fonctionnels lors de la synthèse d’analogues nous permet d’établir de façon claire le mode de liaison et ainsi, établir la SAR de notre composé tête de série et le site de liaison de ERK3. Les tests d’inhibition compétitifs in vitro seront effectués à l’IRIC à partir de la protéine ERK3 purifiée. Grâce à la SAR établie, on poursuit l’optimisation avec l’intégration de groupements moléculaires solubilisants qui vont permettre d’augmenter les propriétés pharmacocinétiques et ainsi, augmenter l’activité cellulaire de notre composé tête de série. En dernier lieu, à l’aide de la modélisation computationnelle, le mode de liaison de la molécule à ERK3 sera élucidé de façon à confirmer la SAR et aussi, permettre le développement de nouvelles structures (ex : bioisotères) pouvant avoir aussi une activité inhibitrice sur ERK3. Résultats : Une SAR étendue basée sur l’inhibiteur sélectionné a été obtenue. Un inhibiteur de ERK3 possédant une puissance cellulaire (IC50) de 2 μM a été synthétisé. Retombée scientifique : Les travaux effectués dans le cadre de ma maîtrise pourraient conduire au développement de nouveaux traitements pour le cancer du sein triple négatif en ciblant les voies de signalisation prométastatiques à l’aide de molécules inhibitrices. / Problem: Breast cancer is one of the most diagnosed type of cancer in Canada and it is a major cause of mortality linked to cancer for women. Triple-negative breast cancer (TNBC) is the form with the worse prognostic compared to the other forms of breast cancer due to clinical aggressiveness and the absence of response to conventional hormonal therapy and HER2 inhibition therapy. At this time, therapeutic advances for TNBC remain very negligible, which testifies to a need for a new therapy that would target the prometastatic signaling pathways of triple negative breast cancer and thus, ideally block the proliferation and the metastatic dissemination of cancer cells. Conceptual Basis: Recently, Sylvain Meloche's laboratory at IRIC showed that genetic depletion of ERK3 (Extracellular Regulated Kinase 3) inhibits the growth of mammary tumors in a TBNC mouse model and blocks metastatic progression. Thus, in view of these results, our hypothesis is that the inhibition of ERK3 using a specific inhibitor would cause a decrease in cell proliferation in triple negative breast cancer. The main objective of my project is to develop small molecules with inhibitory properties of ERK3 in vitro. The two secondary objectives are to evaluate their inhibitory potential toward ERK3 in cellulo models and to confirm, alongside the structure-activity relationship (SAR), the binding mode of inhibitors to ERK3 by computational methods. Methodology: Lead compounds have been identified following a high-throughput screening of a kinase inhibitor library. A few interesting compounds emerged with activities below 300 nM (IC50). One molecule in particular was chosen given its good selectivity as well as an acceptable inhibitory activity. Systematic modification of functional groups for analogs synthesis allows us to clearly establish the binding mode and thus, establish the SAR of our lead compound. The competitive inhibition tests in vitro have been carried out at IRIC using purified ERK3. With the established SAR, optimization is continued with the integration of solubilizing molecular groups which will increase the pharmacokinetic properties and thus increase the cellular activity of our lead compound.7 Finally, with the help of computational modeling, the binding mode of the molecule to ERK3 will be elucidated to confirm the SAR and also, allow the development of new structures (i.e. bioisosters) that can have an inhibitory activity on ERK3. Results: An extensive SAR of the inhibitor is obtained. A compound with 2 μM activity (IC50) on ERK3 in cell has been synthesized. Scientific outlook: The work done as part of my master's degree could lead to the development of a new treatment for triple-negative breast cancer by targeting prometastatic signaling pathways using small inhibitory molecules.

Cette thèse s’articule autour de deux grands axes indépendants. Le premier s’aligne sur les intérêts du groupe Collins pour la photocatalyse avec des complexes à base de cuivre. La photocatalyse apparait comme une branche de la chimie permettant de débloquer des réactivités difficilement accessibles par la chimie thermique. Si la majorité des réactions photocatalysées utilise des catalyseurs à base de ruthénium ou d’iridium, les complexes de cuivre(I) sont une alternative digne d’intérêt. Cependant, une connaissance plus profonde de la relation structure/activité de ces complexes est encore nécessaire. Cette thèse tentera donc d’apporter des éléments de réponse à cette problématique, en particulier pour les complexes de cuivre(I) hétéroleptiques, possédant un ligand diimine et un ligand diphosphine. Le premier chapitre présente le concept de la photocatalyse et les caractéristiques des photocatalyseurs de cuivre. Une sélection d’exemples de réactions photocatalysées par des complexes de cuivre permet d’établir l’état de l’art pour différents types de mécanismes. Le chapitre 2 présente l’étude de ligands diimine possédant un système π-étendu dans des complexes. Les complexes correspondants ont été étudiés dans trois réactions passant par des voies mécanistiques différentes. Si les complexes sont actifs pour les réactions de transfert d’électrons et d’énergie, ils ne possèdent pas une efficacité supérieure aux complexes précédemment reportés. Le chapitre 3 est une extension du chapitre 2. En effet, les ligands possédant un système π-étendu précédemment reportés ont été modifiés pour pouvoir former des complexes de cuivre avec la diphosphine BINAP. Les nouveaux complexes ont de nouveau été étudiés dans les trois réactions différentes, mais leur activité est semblable à celle des complexes reportés dans le chapitre 2. Les complexes ont aussi été étudiés pour leur activité anticancéreuse, et des résultats prometteurs ont été découverts. Le chapitre 4 résume l’étude d’une bibliothèque étendue de complexes de cuivre(I) pour l’isomérisation d’alcènes E→Z. L’efficacité des complexes dans la réaction est reliée à leurs propriétés photophysiques. Un complexe optimal a été trouvé, et utilisé pour isomériser une série de 25 alcènes différents. L’utilisation de la chimie en flux continu a aussi permis la mise en échelle de la réaction. Enfin un procédé séquentiel ATRA/PI a permis la formation d’alcènes tri- et tétra-substitués à partir d’alcynes et de chlorures de sulfonyles. Le deuxième axe de cette thèse se base sur le développement de diynes-1,3 pour leur utilisation dans les réactions de « click » promues par la tension. Le chapitre 6 introduit les concepts de chimie « click » et de cycloaddition alcyne-azoture promue par la tension (SPAAC), et l’état de l’art des diynes-1,3 et des alcynes tendus. Le chapitre 7 présente donc le développement d’une nouvelle classe de diynes-1,3 tendus pour la réaction de SPAAC. La vitesse de la réaction est étudiée et des calculs computationnels viennent corroborer la réactivité observée. Un diyne-1,3 , 3,5-TPDY, a été utilisé dans une application de bioligation, et son utilisation dans une réaction de « click » avec une hydrazine a été montrée. / The thesis is structured around two independent themes. The first concerns the Collins Group's interest in copper-based complexes for photocatalysis. Photocatalysis is a branch of chemistry that aims to unlock reactivities that are difficult to access through thermally-promoted chemistry. While the majority of photocatalytic reactions use ruthenium- or iridium-based catalysts, copper(I) complexes are a valuable alternative, but a deeper understanding of the structure/activity relationship of the complexes is still required. The thesis will describe work to gain a better understanding of the reactivities and behavior of heteroleptic copper(I) complexes possessing a diimine ligand and a diphosphine ligand. The first chapter introduces the concept of photocatalysis and the characteristics of copper-based photocatalysts. A selection of examples of reactions photocatalyzed by copper complexes establishes the state of the art for different types of mechanisms. Chapter 2 presents the study of diimine ligands possessing a π-extended system in copper-based complexes. The corresponding complexes have been studied in 3 different photochemical reactions proceeding through different mechanistic pathways. While the complexes are active in electron and energy transfer reactions, they are not more efficient than previously reported complexes. Chapter 3 is an extension of Chapter 2, in which the π-extended ligands previously reported are modified to form copper complexes with the diphosphine, BINAP. The new complexes are again studied in the 3 different reactions, but their activity is similar to that of the complexes reported in chapter 2. The complexes are also being studied for their anticancer activity, and promising results have been uncovered. Chapter 4 summarizes the study of an extensive library of copper(I)-based complexes for the E→Z isomerization of alkenes. The efficiency of the complexes in the reaction is compared with their photophysical data. An optimal complex is found and used to isomerize a series of 25 different alkenes. The use of continuous flow chemistry also enabled the reactions to be scaled up. Finally, a sequential ATRA/PI process enabled the formation of tri- and tetra-substituted alkenes from alkynes and sulfonyl chlorides. The second theme of the thesis is based on the development of 1,3-diynes for use in strain-promoted "click" reactions. Chapter 6 introduces the concepts of click chemistry and SPAAC, and the state of the art of 1,3-diynes and strained alkynes. Chapter 7 presents the development of a new class of strained 1,3-diynes for the SPAAC reaction called TPDYs. The reaction rates are studied and computational calculations corroborate the observed reactivity. A 1,3-diyne, 3,5-TPDY, is applied to a bioligation process, and its use in a potential new "click" reaction with a hydrazine is shown.