L'accès à de nouvelles techniques de synthèse simples permettant l'obtention d'architectures macromoléculaires complexes et bien définies demeure un enjeu permanent. Les réactions de couplage dites " click " permettent de relever en parti ce défi et dans cette catégorie, les γ-thiolactones sont apparues comme un nouvel outil important. Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau procédé de synthèse de mono- et bis(γ-thiolactones) fonctionnelles basé sur la chimie radicalaire des xanthates, permettant l'accès à une bibliothèque de thiolactones porteuses de groupements fonctionnels divers. La réactivité de ces molécules a été testée au travers de la réaction amine-thiol-ène avec la fonctionnalisation d'extrémités de chaînes polymères et la polymérisation par étapes. Un exemple d'utilisation de ces polymères est présenté avec la stabilisation de nanoparticule de gadolinium en milieu aqueux. Enfin, une série de thiolactones portant des groupements susceptibles de jouer le rôle d'amorceurs et d'agents de contrôle en polymérisation radicalaire par désactivation réversible ont permis l'obtention de polymères fonctionnalisés thiolactone en bout de chaîne. Ces polymères ont par la suite été utilisés dans des réactions de modifications post-polymérisation permettant l'incorporation de groupements possédant des propriétés de fluorescences par exemple. / The development of simple synthetic protocols allowing the construction of complex and well-defined macromolecular architectures remains an ongoing challenge. The so-called "click" coupling reactions make it partially possible. Among these reactions, the use of γ-thiolactones has emerged as a new important tool. In this context, we have developed a new procedure for the synthesis of functional mono- and bis(γ-thiolactones) based on the radical chemistry of xanthates, allowing access to a library of thiolactones bearing various groups. The reactivity of these molecules was tested with the amine-thiol-ene conjugation for the functionalization of polymer chain-ends and step-growth polymerization. An application of these functionalized polymers was presented with the stabilization of gadolinium nanoparticles in water. Finally, a series of thiolactone-functional initiators or control agents for reversible-deactivation radical polymerization techniques allowed us to obtain thiolactone-terminated polymers. These polymers were then used for post-polymerization modification reactions with the incorporation of a new fluorescent group for example.

Les catalyseurs supportés sur des dendrimères et nanoparticules magnétiques acquièrent actuellement une importance accrue dans le contexte de la chimie verte et du développement durable car ils sont séparés facilement des produits de réaction par filtration ou à l’aide d’un aimant et recyclables. Dans cet esprit, la thèse a été dédiée à la synthèse, à la caractérisation et aux applications catalytiques de catalyseurs moléculaires, nano-et dendritiques immobilisés impliquant le ruthénium, le cuivre et le palladium. Les catalyseurs magnétiquement recyclables de ruthenium (II), de cuivre (I) et des nanoparticules de palladium ont produit d’excellentes performances en terme d’activité, de stabilité et de recyclabilité pour les réactions de cycloaddition entre les alcynes et les azotures et les réactions de couplage croisé carbone-carbone. Enfin, la synthèse de complexes mono-et polymétalliques du palladium contenant les ligands 2-pyridyl-1,2,3-triazole a également été réalisée et leurs proprietiés catalytiques ont été étudiées. / Catalysts based on dendrimers and magnetic nanoparticles are becoming increasing utilized in the context of green and sustainable chemistry, because they are easily separated by precipitation or by using asimple magnet respectively, and they are recyclable. In this spirit, the thesis has been devoted to the synthesis, characterization and catalytic applications of iron oxide magnetic nanoparticles-immobilized molecular, nano-and dendritic catalysts involving Ru, Cu and Pd. Magnetically recyclable ruthenium(II) and Cu(I) complexes and Pd nanoparticles have provided excellent catalytic performances in terms of activity, stability and recyclability, using alkyne-azide cycloaddition and carbon-carbon cross coupling reactions. The synthesis of mono-and polymetallic palladium complexes containing the 2-pyridyl-1,2,3-triazole ligand or nonabranch-derived ligands has also been carried out, and their catalytic properties in coupling reactions has been studied

Avec le progrès scientifique et les besoins sociétaux, diverses méthodes de détection spécifiques et sensibles des métaux, des protéines et d’autres biomolécules sont largement utilisées dans la protection de l’environnement, la surveillance des maladies, la pharmacothérapie, la production agricole, l’industrie et d’autres domaines importants. Les sondes fluorescentes sont largement développées sur la base des phénomènes de transfert d’énergie (ICT, PET, FRET) et appliquées par exemple à la détection de contaminants ou à l'imagerie cellulaire. Mais l’effet d’agrégation (ACQ) atténue généralement l’intensité de la fluorescence et limite ainsi les applications de sondes organiques (souvent peu solubles dans l’eau) dans l’imagerie cellulaire et les systèmes vivants. Par conséquent, le concept d'« agregated induced emission » (AIE) représente une solution à ces problèmes d’agrégation et plusieurs glycoclusters, glyco-sondes et glyco-complexes fluorescents ont été conçus et reportés pour des applications en analyse biologique. Notre premier projet visait à concevoir et à synthétiser des glyco-polymères fluorescents pour le ciblage cellulaire et l’adressage de médicaments, tandis que la fluorescence permettrait la détection des cellules ciblées. Pour surmonter l'effet ACQ et les interférences provenant de la fluorescence biologique naturelle, nous avons conjugué le dicyanométhylène-4H-pyrane (DCM) et le tétraphényléthène (TPE) afin d'obtenir des sondes fluorescentes (AIE) émettant dans le proche infrarouge. Les glycosides ont fourni une bonne solubilité dans l'eau et l'auto-assemblage a conduit à des systèmes de détection et à une imagerie des cellules cancéreuses. Les glyco-polymères à base de TPE ont été synthétisés à partir de monomères de TPE incorporant deux monosaccharides par conjugaison azide-alcyne (CuAAC) et ces monomères ont été polymérisés par des réactions de CuAAC ou thiol-ène. Les glyco-polymères à base de TPE ne présentaient malheureusement pas une assez grande longueur de chaîne (généralement moins de 7 unités) et les propriétés fluorescentes attendues ne pouvaient donc pas être atteintes. Nous avons ensuite conçu et synthétisé des glyco-dots auto-assemblés par des sondes DCM et des glycoclusters à base de TPE. Les glyco-dots ont présenté une hydrosolubilité élevée et une réponse sélective au peroxynitrite (ONOO-) à la fois in vitro et dans des analyses cellulaires. Les glyco-dots pourraient détecter ONOO- endogène et exogène, mais sans reconnaissance cellulaire spécifique. Nous avons conçu et synthétisé des sondes fluorescentes AIE pouvant s'auto-assembler avec des glycoclusters à base de TPE. Les glyco-dots résultants étaient facilement solubles dans l'eau et présentaient une sensibilité et une sélectivité excellentes pour la détection du thiophénol in vitro et dans des échantillons d'eau environnementaux.Nous avons finalement combiné les deux fragments TPE et DCM pour synthétiser un nouveau fluorophore AIE (TPE-DCM) avec émission à longue longueur d'onde. Ensuite, la conjugaison avec des glycosides par CuAAC a conduit à des sondes AIE fluorescentes à émission de longue longueur d'onde, avec une excellente solubilité dans l'eau. Une application à la détection de glycosidases in vitro et dans des dosages cellulaires ou sur des modèles animaux a été possible avec ces sondes / With scientific and social progress, various methods for the specific and sensitive detection of metals, proteins and other biomolecules are widely utilized in environmental protection, disease surveillance, drug therapy, agricultural production, industry and other significant areas. Fluorescent probes are widely developed based on ICT, PET, FRET and other fluorescence mechanisms, and applied to the detection of contaminants or in cell imaging. But the ACQ effect usually quenched the fluorescence intensity and thus limited the applications of organic probes in cell imaging and living systems. Therefore, the concept of aggregated-induced emission (AIE) appears as a possible solution to these problems and several fluorescent glycoclusters, glyco-probes and glyco-complexes were designed and reported for biological analysis. Our first project aimed to design and synthesize fluorescent glyco-polymers with multiple glycosides for cell targeting and drug delivery while fluorescence will allow the detection of the targeted cells. To overcome the ACQ effect and interference from natural biological background fluorescence, we conjugated dicyanomethylene-4H-pyran (DCM) and tetraphenylethene (TPE) to obtain near-infrared AIE fluorescent probes. The glycosides provided good water solubility and self-assembly in water led to detection systems and imaging cancer cells. TPE-based glycopolymers were synthesized from TPE monomers incorporating two monosaccharides by CuAAC conjugation and these monomers were polymerized by either CuAAC or thiol-ene “click” reactions. The TPE-based glycopolymers did not display a large chain length (typically less than 7 units) and the expected fluorescent properties could not be reached. We then designed and synthesized glyco-dots self-assembled by DCM probes and TPE-based glycoclusters. The glyco-dots displayed high water-solubility and selective response to peroxynitrite (ONOO-) both in vitro and in cell assays. The glyco-dots could detect endogenous and exogenous ONOO- but no specific cell recognition. We designed and synthesized AIE fluorescent probes which could self-assemble with TPE-based glycoclusters. The resulting glyco-dots were readily water soluble and displayed excellent sensitivity and selectivity for thiophenol detection in vitro and in environmental water samples. We finally combined both TPE and DCM moieties to synthesize a novel AIE fluorophore (TPE-DCM) with long-wavelength emission. Then conjugation with glycosides through CuAAC led to AIE fluorescent probes with long-wavelength emission, excellent water-solubility. Application to the detection of glycosidases in vitro and in cell assays or animal models was possible with these probes

Funktionalisierte Poly(2-oxazoline) als neue Materialien stellen sowohl unter strukturellen Gesichtspunkten als auch im Hinblick auf potentielle Anwendungen eine interessante Polymerklasse dar. Die Ausbildung von hierarchischen Strukturen mit Poly(2-oxazolinen) über intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen ist hierbei ein bisher nicht beachteter Aspekt. Über einen bioinspirierten Ansatz sollten gezielt funktionelle Gruppen, die für einen hierarchischen Aufbau, z.B. in Proteinen, verantwortlich sind, in vereinfachter Weise auf die synthetische Substanzklasse der Poly(2-oxazoline) übertragen werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der modularen Synthese neuer, funktionalisierter Poly(2-oxazolin) Homo- und Copolymere. Ausgehend von der Synthese von 2-(3-Butenyl)-2-oxazolin wurden definierte Präpolymere in einer kationischen Isomerisierungspolymerisation unter kontrolliert/„lebenden“ Bedingungen hergestellt. In einer anschließenden „Thio-Click“ (Thiol-En-Reaktion) Modifizierungsreaktion wurden die gewünschten funktionellen Gruppen quantitativ eingeführt. Hydroxylierte Poly(2-oxazoline) wurden hinsichtlich ihres Aggregationsverhaltens in Wasser untersucht. Bereits die jeweiligen Homopolymere bildeten aufgrund von intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen supramolekulare tubuläre Nanofasern aus. Durch Einsatz verschiedener analytischer Methoden konnte die innere Struktur der Nanoröhren beschrieben und ein entsprechendes Modell aufgestellt werden. Die dargestellten funktionellen Poly(2-oxazoline) wurden hinsichtlich ihrer Anwendung als potentielle, synthetische „antifreeze additives“ untersucht. Alle Polymere besitzen eine ausgeprägte Tendenz zur Nukleierung von Wasser und führen daher zu signifikanten Änderungen der Eismorphologie. Des weiteren wurde ein carboxyliertes Derivat zur biomimetischen Mineralisation von Kalziumcarbonat eingesetzt und nach phänomenologischen Gesichtspunkten untersucht. / Functionalized poly(2-oxazoline)s are a promising class of materials concerning their self-assembly behavior as well as for future applications. Hierarchical structure formation based on hydrogen bonding interactions has not been investigated yet. Applying a bioinspired approach, functional groups promoting hierarchical structure formation are introduced to poly(2-oxazoline)s. This work is focused on the modular synthesis of new functionalized poly(2-oxazoline) homo and copolymers. Starting from the synthesis of the new monomer 2-(3-butenyl)-2-oxazolin, well-defined precursor materials were prepared via cationic isomerization polymerization. Next, the polymers were quantitatively modified with the aimed functional groups using a “thio-click” (thiol-ene) reaction. The aggregation behaviour of hydroxylated poly(2-oxazolines) in water was investigated. Homo- as well as block copolymers can form supramolecular hollow nanofibers via intermolecular hydrogen bonding. Using a variety of different analytical methods, the structure of the nanotubes was determined and a formation model was proposed. Furthermore, the functionalized poly(2-oxazoline)s were investigated as synthetic mimics of natural anti-freeze additives. It was found, that these polymers show the tendency to nucleate water, thus influencing the morphology of ice. Finally, a carboxylated derivative was applied as an additive for the mineralization of calcium carbonate.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige, temperatursensitive Polymerbürsten mit terminaler Click-Funktionalität hergestellt, die nicht nur im Detail untersucht bzw. charakterisiert wurden, sondern deren Eigenschaften zusätzlich durch die polymeranaloge Umsetzung mit einem entsprechend modifizierten Fluoreszenzfarbstoff, Polymer oder mit superparamagnetischen Nanopartikeln erweitert werden konnten. Mittels kontrolliert radikalischer Polymerisation wurde mono- und bi-funktionalisiertes Poly(N-isopropylacrylamid) mit unterschiedlichen Endgruppen und Molekulargewichten synthetisiert und über das "grafting to"-Verfahren an eine Modeloberfläche angebunden. Die kovalente Anbindung der entsprechenden Komponenten erfolgte entweder durch die Kupfer-katalysierte oder thermisch induzierte Alkin-Azid-Cycloaddition. Neben den physiko-chemischen Eigenschaften wurde im Besonderen das temperaturabhängige Schaltverhalten dieser funktionellen Polymerbürsten in situ untersucht, wobei neben der spektroskopischen Ellipsometrie als Hauptmethode, zusätzlich Rasterkraftmikroskopie, UV/VIS- und Fluoreszenzspektroskopie, sowie Elektronenmikroskopie verwendet wurden. Im Fall der Farbstoff-modifizierten Polymerbürsten zeigte sich, dass nicht nur die Eigenschaften des Farbstoffs durch das Polymer beeinflussbar sind, sondern auch das Quellverhalten der Polymerbürsten durch den Farbstoff. Die mit Nanopartikeln modifizierten Polymerbürsten zeigten eine homogene Verteilung der Partikel auf der Oberfläche, sowie eine veränderte Schaltcharakteristik, die durch das Auftreten eine dynamischen Wechselwirkungszone zwischen den Polymerbürsten und den Nanopartikeln erklärt werden kann. Mit Hilfe der thermisch induzierten Azid-Alkin-Cycloaddition konnten erstmalig definierte Kettenverlängerungen an Polymerbürsten durchgeführt und gleichzeitig der Nachteil der limitierten Pfropfungsdichte der „grafting to“-Methode überwunden werden. Darüber hinaus konnte der temperaturinduzierte Schalteffekt nicht nur erhalten bleiben, sondern in Bezug auf die Schaltamplitude auch signifikant vergrößert werden und ergab ein sensitiveres, verbessertes Polymerbürstensystem.

This work refers to the area of bio-nanotechnology and concerns the selective immobilization of DNA or other bio-template on microstructured gold contacts and which then permit a coordinated cooperation of several of these nanotemplate, e.g., within a microreactor. The immobilization of such nano-objects should be realized through functional thin polymer films which provide binding groups. Thus, the main aim of this work was the development of polymeric materials for thin functional films which permit to deposit on different substrates a wide variation of functional elements or metal structures and to achieve a pattern formation using optical grid methods. In order to realize this concept it was necessary to design and develop a polymer system based on suitable photolabile units and in addition having anchoring groups which attach on specific substrates like gold. In this terpolymer concept was aimed for which consists of three components with particular functions in suitable molar ratios, which allow the tune the properties of the materials, and provide: amino photolabile protected groups for the photolithographic creation of patterned areas with free amino groups, which are available for further modifications like attachment of colloids, metallization or attachment of DNA strands; disulfide derivative anchor groups providing anchoring capacity for gold surface and spacer groups for adjusting the film quality. These multifunctional terpolymers should be synthesised by free radical polymerisation of suitable monomers. Although these techniques are successful, they are limited by their complexity, rigorous synthetic demands, as well as incompatibility with many functional termolabile and highly reactive functionalities. To overcome these difficulties a polymerisation technique based on “living” free radical polymerisation has been used in this work. A highly efficient polymer-analogous modification allows to introduce the functionalities after the polymer construction reaction. The production of suitable prepolymers [poly(styrene-r-4-propargyl-oxystyrene)] was carried out with the help of a controlled synthesis methodology “nitroxide mediate radical polymerization" followed by polymer analogous reaction using one of the most efficient click reactions, the Cu(I) catalyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition between terminal acetylenes and azides to attach further functionalities through the formation of a stable 1,4-disubstituted 1,2,3-triazol ring . The combination of nitroxide mediated radical polymerization (NMRP) and click chemistry was used to produce well-defined random copolymer. It could already be shown that also block copolymers can be prepared which give the chance to combine nanostructure formation in block copolymers with special functionality. Thus, the special properties of these functional polymers like the capability for photopatterning and anchoring onto gold substrates make them very interesting for nanotechnology applications. / Diese Arbeit bezieht sich auf das Gebiet der Bionanotechnologie und betrifft ein neuartiges Verfahren zur selektiven Immobilisierung der DNA oder anderer Biomoleküle auf mikrostrukturierten Goldkontakten, welche dann ein koordiniertes Zusammenwirken von einzelnen Nanomolekülen ermöglichen, z.B. in einem Mikroreaktor. Die Immobilisierung solcher Nanoobjekte soll durch dünne Funktionsschichten realisiert werden, die die Anbindungsgruppen liefern. Folglich war das Hauptziel dieser Arbeit die Entwicklung von Polymermaterialien für dünne Funktionsschichten, die die Aufbringung einer großen Vielzahl von Funktionselementen oder metallischen Strukturen auf verschiedenen Substraten gestatten und die Strukturierung durch den Einsatz von lithographischen Methoden ermöglichen. Um dieses Konzept zu realisieren, war es notwendig, ein Polymersystem zu gestalten und zu entwickeln, welches auf geeignete photolabile Einheiten basiert und zusätzlich Ankergruppen hat, die mit spezifischen Substraten wie Gold verbunden ist. Dieses Terpolymerkonzept wurde gezielt aus drei Komponenten mit speziellen Funktionen in entsprechenden molaren Verhältnissen gebildet, die eine Abstimmung der Materialeigenschaften ermöglicht und folgendes bereitstellt: photolabile geschützte Aminogruppen für die photolitographische Strukturerzeugung mit freien Aminogruppen, welche für weitere Modifikationen verfügbar sind wie das Anhängen von Kolloiden, die Metallisierung oder Anfügung von DNA-Strängen; disulfide Derivate für die kovalente Anbindung auf der Goldoberfläche und Spacer-Gruppe für Verbesserung der Schichtenbildung. Diese multifunktionalen Terpolymere sollen durch eine freie radikalische Polymerisation von entsprechenden Monomeren synthetisiert werden. Obwohl diese Techniken erfolgreich sind, sind sie eingeschränkt durch ihre Komplexität, den strengen synthetischen Anforderungen, sowie der Inkompatibilität mit vielen funktionalen thermolabilen und hochreaktiven Funktionalitäten. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden wurde eine Polymerisationstechnik für diese Arbeit genutzt, die auf der „lebenden“ freien radikalischen Polymerisation basiert. Eine hoch effiziente polymeranaloge Modifizierung erlaubt die Einführung von Funktionalitäten nach der Polymeraufbaureaktion. Die Herstellung von entsprechenden Präpolymeren Poly(Styrol-r-4-Propargyl-oxystyrol) wurde mittels einer kontrollierten Synthesemethodik „Nitroxid-mediated controled radical polymerisation“ (NMRP) durchgeführt, gefolgt von der Polymeranalogreaktion, die eine der effizientesten Click-Reaktion - die Cu(I) katalysierte 1,3-dipolar Cycloaddition von terminalen Alkinen an Aziden nach Huisgen nutzt, um weiter Funktionalitäten durch die Bildung eines stabilen 1,4-disubstituierten-[1,2,3]-Triazolringes anzufügen. Die Kombination von NMRP und Click-Chemie wurde zur Herstellung eines exakt definierten Random Copolymers genutzt. Es konnte bereits gezeigt werden, dass auch Blockcopolymere geschaffen werden können, die eine Möglichkeit zur Kombination von Nanostrukturformationen in Blockcopolymeren mit speziellen Funktionaltäten bieten. Folglich sind die speziellen Eigenschaften dieser Funktionalpolymere wie die Fähigkeit zur Photostrukturierung und Verankerung auf Goldsubstraten für nanotechnologische Anwendungen sehr interessant.

Eph receptors are known to be overexpressed in various types of cancer and are therefore promising targets for tumor cell imaging by positron emission tomography (PET). In this regard, imaging could facilitate the early detection of Eph-overexpressing tumors, monitoring responses to therapy directed toward Eph, and thus improvement in patient outcomes. This work report the synthesis and evaluation of several fluorine-18-labeled peptides containing the SNEW and SWLAY amino acid motif, with high affinity for the EphA2 and B2 receptor, for their potential as radiotracers in the non-invasive imaging of cancer using PET. For the purposes of radiofluorination, EphA2- and EphB2-antagonistic peptides were varied at the C-terminus by the introduction of L-cysteine, and further by alkyne- or azide-modified amino acids. In addition, two novel bifunctional and bioorthogonal labeling building blocks [18F]AFP and [18F]BFP were applied, and their capacity to introduce fluorine-18 was compared with that of the established building block [18F]FBAM. Copper-assisted Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition, which belongs to the set of bioorthogonal click chemistry reactions, was used to introduce both novel building blocks into azide- or alkyne-modified peptides under mild conditions. Finally, the depletion of copper immediately after radiolabeling is a highly important step of this novel methodology.

Les structures sialylées sont présentes à la surface des cellules sous forme de glycoconjugués,couplés à des protéines ou des lipides. Ces structures jouent un rôle important dans divers processusbiologiques que ce soit à travers l’interaction avec des lectines, ou de par leurs propriétés physicochimiques.Ces structures sont également impliquées dans diverses pathologies et on constatenotamment une forte augmentation du taux d’acides sialiques chez les individus atteints de cancer,due à une surexpession de structures naturelles mais aussi à l’apparition de nouveaux motifs,naturellement absent chez l’individu sain. L’ensemble de ces structures sialylées présente un intérêtsoit par leur rôle biologique soit à cause de leur expression spécifique dans les cancers. Leurobtention est très difficile par voie chimique et la synthèse enzymatique in vitro est efficace mais trèscoûteuse en nucléotide-sucre et ne sont pas adaptées à une production à l'échelle préparative.Dans un premier temps, ces travaux de thèse s’intéressent à la synthèse bactérienne par ingénieriemétabolique d'acides polysialiques fonctionalisés. Ces polysaccharides présentent divers intérêts.Tout d’abord il est possible de les coupler à des protéines actives pour en augmenter le temps dedemi-vie in vivo. Mais ces polysaccharides peuvent également être utilisés dans le cadre de thérapievaccinale, soit contre des bactéries pathogènes de types Neisseria meningitidis qui le présententcomme polysaccharide capsulaire, soit contre les cellules cancéreuses surexprimant cette structure.Ensuite nous avons cherché à obtenir des oligosaccharides spécifiques des cancers, les motifssialylTn, et siallTF, toujours par ingénierie métabolique d’E. coli. Le sialylTn a été couplé à uneplateforme peptidique immunogène afin de construire un candidat vaccin qui a été testé in vitro et invivo sur la souris. / Sialylation is an important feature of glycolipids and glycoproteins of animal cell surfaces. Sialylatedmotifs are involved in many biological processes through lectin interactions or because of theirphysico-chemical properties. There is a great variety of sialylated structural motifs, and in manycases, there is a structure-relationship between the sialylated profile of and some pathologicprocesses. In cancer, there is an increase of sialylation including the apparition of newly andspecifically related sialylated structures belonging to the so-called tumor-associated carbohydrateantigens (TACA). Those structures present a particular interest, but their chemical or chemoenzymaticsynthesis is costly and quite unappropriated for preparative scale.This work addresses to the bacterial synthesis of sialylated motifs through the metabolic engineeringof Escherichia coli. The first part of the thesis deals with the biosynthesis of polysialylatedconjugatable motifs. Those motifs present various biological properties, such as an increase of thelife-time of therapeutic proteins; they also belong to the TACA family since over-expressed incancers. In addition, some of them are bacterial-specific motifs such as in pathogenic Neisseriameningitidis. Altogether, polysialylated conjugates can be useful for the synthesis of therapeuticdrugs and vaccines. The second part of the thesis describes a new way of producing sialylated Tn andTF carbohydrate antigens by metabolic engineering. The sialylTN motif was coupled to a peptidic andimmunogenic scaffold being a potential vaccine candidate, and its ability of raising specific antibodieswas assayed in mouse.

?rea de concentra??o: Qu?mica org?nica. / Submitted by Alexandre Soares (alexandredesoares@yahoo.com.br) on 2016-08-25T12:50:30Z No. of bitstreams: 1 eduardo_ferreira_coelho_junior.pdf: 3071757 bytes, checksum: e9deb6aa475b6a67aeab117cf2df4603 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-09-08T17:54:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 eduardo_ferreira_coelho_junior.pdf: 3071757 bytes, checksum: e9deb6aa475b6a67aeab117cf2df4603 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-08T17:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 eduardo_ferreira_coelho_junior.pdf: 3071757 bytes, checksum: e9deb6aa475b6a67aeab117cf2df4603 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho prop?e a glicosila??o do pept?deo antimicrobiano HSP-1, composto por 14 res?duos de amino?cidos e isolado originalmente da esp?cie Hyla punctata (PRATES et al., 2004) empregando-se a s?ntese de pept?deos em fase s?lida associada a rea??o de cicloadi??o catalisada por cobre (SHARPLESS et al., 2002). Para isto, foi realizada a s?ntese do pept?deo HSP-1 propargilado ([PAG1]HSP-1) atrav?s da metodologia de s?ntese de pept?deo em fase s?lida (SPFS) via estrat?gia Fmoc. Ap?s a confirma??o da obten??o do [PAG1]HSP-1 por espectrometria de massa (MALDI-ToF), foi realizada a glicosila??o com as inser??es dos derivados azido acetilado de glicose e N-acetilglicosamina na presen?a de sulfato de cobre penta hidratado (CuSO4.5H2O) e de ascorbato de s?dio como agente redutor para obten??o dos glicopept?deo-triaz?is [Glc-trz-G14]HSP-1 e [GlcNAc-trz-G14]HSP-1. Os produtos das s?nteses foram purificados por cromatografia l?quida de alta efici?ncia de fase reversa (CLAE-FR) e tamb?m caracterizados por espectrometria de massa (MALDI-ToF), confirmando a forma??o regiosseletiva dos glicopept?deo-triaz?is sem produ??o de subprodutos da glicosila??o. Os estudos biol?gicos comparativos entre o pept?deo HSP-1 e de suas formas glicosiladas revelaram que as modifica??es qu?micas n?o alteraram significativamente a efic?cia do HSP-1 contra agentes bacterianos. Entretanto, os testes antif?ngicos demonstraram melhor atividade fungicida para os glicopept?deos quando comparado ao pept?deo HSP-1. Foram ainda realizados estudos conformacionais e de intera??o entre o pept?deo e os glicopept?deos com ves?culas fosfolip?dicas de car?ter zwitteri?nico (POPC) e ani?nico (POPC/POPG). Os estudos conformacionais empregando-se a t?cnica de Dicro?smo Circular (CD) revelaram menor teor de helicidade tanto em LUV?s de POPC quanto de POPC/POPG para os glicopept?deos em rela??o a HSP-1. Os estudos de intera??o foram realizados empregando-se as t?cnicas de espalhamento de luz din?mico (DLS), potencial zeta (?) e extravasamento de carboxifluoresce?na (CF). De uma maneira geral, verifica-se que a varia??o no di?metro hidrodin?mico (?Dh) para ves?culas ii zwitteri?nicas POPC e ani?nicas POPC/POPG ? maior para os glicopept?deos [Glc-trz-G14]HSP-1e [GlcNAc-trz-G14]HSP-1 em rela??o ao HSP-1. Por outro lado, a varia??o do potencial zeta tanto em ves?culas zwitteri?nicas quanto em ves?culas predominantemente negativas causada por HSP-1 foi maior em compara??o ao efeito causado pelas formas glicosiladas. E por fim, os resultados de extravasamento de carboxifluoresce?na induzida por cada esp?cie (HSP-1, [Glc-trz-G14]HSP-1 e [GlcNAc-trz-G14]HSP-1) mostrou que a capacidade l?tica dos glicopept?deos ? ligeiramente maior em ambos os meios biomim?ticos quando comparados com o pept?deo HSP-1. Assim sendo, este trabalho mostrou que a presen?a do anel triaz?lico pode ser respons?vel pela maior atividade antif?ngica dos glicopept?deos [Glc-trz-G14]HSP-1 e [GlcNAc-trz-G14]HSP-1 em rela??o ao pept?deo HSP-1. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2015. / ABSTRACT This work proposes the glycosylation of the antimicrobial peptide HSP-1, containing 14 amino acid residues and originally isolated from Hyla punctata species (PRATES et al., 2004) by solid phase peptides synthesis associated with cycloaddition reaction copper catalyzed (SHARPLESS et al., 2002). The synthesis of propargylated HSP-1 ([PAG1] HSP-1) was carried out by solid phase peptide synthesis using Fmoc strategy and characterized by mass spectrometry (MALDI-ToF). In order to obtain the glycopeptide triazoles [Glc-trz-G14]HSP-1 and [GlcNAc-trz-G14]HSP-1, azide derivatives acetylated glucose and N-acetylglucosamine were used in the presence of copper sulfate pentahydrate (CuSO4. 5H2O) and sodium ascorbate as a reducing agent. The products were purified by reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) and characterized by mass spectrometry (MALDI-ToF), confirming the regioselective reaction without glycosylation secondary products. Comparative studies among HSP-1 peptide and their glycosylated forms don?t show significant changes in antibacterial assays. However, the antifungal tests have shown a significant increase in fungicidal activity for glycopeptides when compared to HSP-1 peptide. Furthermore, it were carried out conformational and interaction studies among the peptide and glycopeptides with zwitterionic (POPC) and anionic (POPC/POPG) phospholipid vesicles. The circular dichroism (CD) spectra have revealed lower helicity to glycopeptides relative HSP-1 in both zwitterionic and anionic LUV's. Interaction studies were performed employing the dynamic light scattering (DLS), zeta potential and leakage carboxyfluorescein (CF) techniques. Summing up, the hydrodynamic diameter variation (?Dh) for zwitterionic and anionic vesicles is greater for glycopeptides [Glc-trz-G14]HSP-1 and [GlcNAc-trz-G14]HSP-1 when compared with HSP-1. On the other hand, the zeta potential variation in zwitterionic or negative vesicles caused by HSP-1 was higher compared to the effect caused by glycosylated forms. Finally, the results of carboxyfluorescein leakage induced by each species (HSP- iv 1 [Glc-trz-G14] HSP-1 and [GlcNAc-trz-G14] HSP-1) showed a higher lytic capacity of glycopeptides in both media in relation to the HSP-1 peptide. Thus, it showed that the presence of triazole rings may be responsible for the higher antifungal activity of derivatives [Glc-trz-G14] HSP-1 and [GlcNAc trz-G14] HSP-1.

L’objectif de ma thèse a été de développer de nouvelles sondes utilisables en imagerie biomédicale, basées sur l’utilisation d’aptamères, pour la détection de deux types de tumeurs : les glioblastomes et les mélanomes. Les traceurs développés ont pour objectif de cibler la protéine matricielle hMMP-9. Lors d’une thèse précédente, un aptamère anti hMMP-9 noté F3B a été obtenu. Afin de transformer cet aptamère en une sonde pour l’imagerie biomédicale, différents conjugués F3B ont été préparés: Cy5, DOTA ou MAG3. L’affinité des nouveaux conjugués pour l’hMMP-9 a été évaluée par SPR et sur coupes de tumeurs. Des études de biodistribution des conjugués F3B-DOTA et F3B-MAG3 ont été réalisées sur des souris portant le mélanome, les résultats ont montré que les deux aptamères marqués détectent spécifiquement l’hMMP-9. De plus, la détection de la protéine hMMP-9 par le conjugué F3B-CY5 a été confirmée par imagerie de fluorescence. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des tumeurs, deux types de modifications ont été envisagées, développer des structures multimériques de F3B et élaborer d’un système bi-fonctionnel. Pour ces deux approches, nous avons synthétisé un dendrimère à point focal, pouvant donner accès à une imagerie multi-modale. Ce dendrimère porte deux ou trois bras espaceur porteurs d’un groupement azoture utilisé pour le couplage avec les aptamères par la chimie «click». Le dendrimère porte au point focal une fonction amine NH2 utilisée pour fixer une biotine, afin de déterminer l'affinité Kd de cette nouvelle sonde par SPR. Par la suite un ligand DOTA sera fixé afin de pouvoir visualiser ce traceur en TEMP. / The aim of my thesis was to develop new probes that can be used in biomedical imaging, based on the use of aptamers for the detection of two types of tumors: glioblastomas and melanomas. Tracers have been developed with the aim to target the matrix protein hMMP-9. In a thesis, an aptamer anti-hMMP-9 noted F3B was obtained. Based on this compound, different derivatives were prepared for using in biomedical imaging: F3B-Cy5, F3B-DOTA or F3B-MAG3. The affinity of the new conjugates for hMMP-9 was evaluated by SPR and on sections of human melanomas. Biodistribution studies of F3B-DOTA conjugates and F3B-MAG3 were performed at on melanoma bearing mice, the results showed that both radiolabeled aptamers specifically detected the hMMP-9. In addition, optical fluorescence imaging confirmed the binding to hMMP-9 by F3B-CY5. In order to improve tumor detection sensitivity, two types of modifications were investigated: developing of F3B multimeric structures and a bi-functional system. For both these approaches, we synthesized a dendrimer with a focal point, which could give access to a multi-modal imaging. This dendrimer has two or three spacers bearing an azide group used for coupling with aptamers by "click" chemistry. The dendrimer carrying at the focal point an amine function NH2 used for fixing biotin in order to determine the affinity Kd of this new probe by using SPR. A DOTA ligand will be fixed later in order to view this tracer in SPECT.