Nous nous sommes tout d'abord familiarisé à la synthèse de tétrahydroisoquinoléines incorporant des structures hétérocycliques. Cette méthode a été adaptée à la préparation d'intermédiaires synthétiques de type (1,3')-bis-tétrahydroisoquinoléines. Ces composés ont servi de plateforme à la synthèse des pipérazines polycycliques recherchées. Les propriétés biologiques de ces composés ont été étudiées par le biais d'une collaboration avec le « Centre for Molecular Drug Design » de l'Université de Salford (Grande-Bretagne) sous la supervision du Professeure Sylvie Ducki.<br />Pour la synthèse de dérivés des ecteinascidines, nous avons également étudié une nouvelle méthode de fonctionnalisation des positions benzyliques afin d'incorporer des fonctions soufrées nécessaires à la construction de ces alcaloïdes. Cette méthode a été développée sur un substrat modèle obtenu à partir de la L-DOPA par Substitution Nucléophile Oxydante (SNOx) en présence du réactif 1,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone.<br />Enfin, nous avons réalisé la synthèse de précurseurs hautement fonctionnalisés nécessaires à la synthèse des phthalascidines. La synthèse de précurseurs de type α-amino-alcool a été réalisée à partir de deux composés aromatiques commerciaux : le sésamol et le 3-méthylcathécol. Ces intermédiaires ont été envigagés dans la séquence réactionnelle mise au point préalablement et permettant d'accéder à la phthalascidine 650.

Les nanotechnologies sont en pleine expansion et leurs propriétés remarquables ouvrent la voie à des applications très variées intéressant la science des matériaux comme la nanomédecine. Cependant cet essor fulgurant doit s'accompagner d'interrogations justifiées sur les risques sanitaires pour l'homme et l'environnement compte tenu de leur potentielle toxicité biologique. Dans ce contexte le travail de cette thèse porte sur l'amélioration de la compréhension des mécanismes d'internalisation de particules au niveau cellulaire. Pour cela plusieurs types de micro- et nanoparticules fluorescentes de physico-chimie contrôlée (taille et groupements de surface) ont été synthétisés. Des contacts ont ensuite été établis avec une lignée cellulaire in vitro de macrophages (RAW 264.7) qui représente une cible préférentielle de l'organisme au niveau des moyens de défense. Différentes méthodologies de quantification en cytométrie en flux et fluorimétrie ont été développées dans le but de distinguer précisément les nanoparticules internalisées de celles adhérées au niveau des membranes. Des techniques complémentaires de microscopie confocale et MEB/MET ont été mises au point afin de mieux visualiser leur localisation intracellulaire. Enfin, pour nos diverses conditions expérimentales, une étude de l'activité biologique des particules a été évaluée sur la base des paramètres de réaction inflammatoire, d'altération membranaire et de stress oxydant. Ainsi, la première partie de ces travaux a concerné la mise au point d'une méthodologie de quantification de l'internalisation de particules fluorescentes microscopiques. Ensuite nous avons développé un modèle de nanoparticules doublement fluorescentes sensibles aux variations de pH permettant une quantification plus ciblée du processus de phagocytose. Enfin la dernière partie s'est attachée à étudier spécifiquement l'impact de la taille des nanoparticules sur leur internalisation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les nanotechnologies sont en pleine expansion et leurs propriétés remarquables ouvrent la voie à des applications très variées intéressant la science des matériaux comme la nanomédecine. Cependant cet essor fulgurant doit s’accompagner d’interrogations justifiées sur les risques sanitaires pour l’homme et l’environnement compte tenu de leur potentielle toxicité biologique. Dans ce contexte le travail de cette thèse porte sur l’amélioration de la compréhension des mécanismes d’internalisation de particules au niveau cellulaire. Pour cela plusieurs types de micro- et nanoparticules fluorescentes de physico-chimie contrôlée (taille et groupements de surface) ont été synthétisés. Des contacts ont ensuite été établis avec une lignée cellulaire in vitro de macrophages (RAW 264.7) qui représente une cible préférentielle de l’organisme au niveau des moyens de défense. Différentes méthodologies de quantification en cytométrie en flux et fluorimétrie ont été développées dans le but de distinguer précisément les nanoparticules internalisées de celles adhérées au niveau des membranes. Des techniques complémentaires de microscopie confocale et MEB/MET ont été mises au point afin de mieux visualiser leur localisation intracellulaire. Enfin, pour nos diverses conditions expérimentales, une étude de l’activité biologique des particules a été évaluée sur la base des paramètres de réaction inflammatoire, d’altération membranaire et de stress oxydant. Ainsi, la première partie de ces travaux a concerné la mise au point d’une méthodologie de quantification de l’internalisation de particules fluorescentes microscopiques. Ensuite nous avons développé un modèle de nanoparticules doublement fluorescentes sensibles aux variations de pH permettant une quantification plus ciblée du processus de phagocytose. Enfin la dernière partie s’est attachée à étudier spécifiquement l’impact de la taille des nanoparticules sur leur internalisation. / Nanotechnologies are in full extension and the remarkable properties showed by nanomaterials pave the way for a variety of applications such as materials science or nanomedicine. However, this rapid expansion must be accompanied by justified interrogations about human’s health risks or impact on the environment because of their potential biological toxicity. In this context, this thesis aimed at improving the understanding of the cellular internalization mechanisms of particles. Different types of fluorescent micro- and nanoparticles with well-controlled physico-chemistry (size and surface groups) were synthesized. The contacts were established with an in vitro macrophage cell line (RAW 264.7), which represents the first line target cells in the human defense mechanisms. Different methodologies to accurately quantify and distinguish internalized nanoparticles from those just adhering to cell membranes were developed using flow cytometry and fluorimetry. Complementary confocal microscopy and SEM/TEM techniques were carried out to better visualize nanoparticles intracellular localization. Finally, for each experimental condition tested, the biological activity of the particles was evaluated in terms of inflammatory response, membrane alteration and oxidative stress. Thus, the first part of this work allowed the development of a methodology to quantify fluorescent microscopic particles internalization. Then a model of double fluorescent nanoparticles sensitive to pH variations was developed in order to quantify more precisely the phagocytic process. Finally the last part aimed at evaluating the impact of the size of the nanoparticles on their internalization.

Dans un contexte où il est préférable de limiter les quantités de principes actifs, aussi bien dans les médicaments que dans les produits phytosanitaires, il est important de développer des produits dont l’activité biologique est augmentée. Pour ce faire, il est possible d’utiliser des hétérocycles aromatiques contenant des groupements fluorés. Ainsi, nous nous sommes intéressés au développement de voies d’accès à des building blocks hétéroaromatiques portant divers groupements fluorés afin de fournir de nouvelles possibilités pour la préparation de composés d’intérêt thérapeutique et phytosanitaire. Trois projets ont été réalisés, et ont résulté en la préparation efficace de pyridines comportant des groupements trifluorométhoxy, chlorodifluorométhoxy et dichlorofluorométhoxy. Une voie de synthèse régiosélective de 3,5-bis(fluoroalkyl) pyrazoles a également été mise au point. Tous ces méthodes de synthèse ont été développées de manière à obtenir les produits en peu d’étapes à partir de produits commerciaux et sont transposables à grande échelle. / The current trend is to lower the amounts of active ingredients used, in pharmaceutical chemistry and in agrochemistry. Therefore, it is important to produce molecules which are more biologically active. It is known that heterocycles are bioactive, and that fluorine can enhance this activity. With this aim in mind, we have taken an interest in the development of heteroaromatic building blocks bearing diversely fluorinated substituents in order to provide new options for the preparation of bioactive compounds. Three projects have resulted in the opening of new synthetic routes towards pyridines bearing trifluoromethoxy, chlorodifluoromethoxy and dichlorofluoromethoxy substituents. A regioselective method for the preparation of 3,5-bis(fluoroalkyl) pyrazoles has also been developed. All these routes have been studied with the aim of obtaining the building blocks in a few steps from commercially available products and are transposable to an industrial scale.

Les deux objectifs principaux de cette thèse sont : la préparation de nouvelles cétones insaturées et l'étude de leurs propriétés dans les domaines biologiques et de la chimie des matériaux. La synthèse de nouveaux bis-ylures mixtes-(P,S) et l'étude de leur réactivité. Dans le premier chapitre, après une introduction bibliographique sur l'importance des cétones a,b-insaturées dans le domaine biologique, sont décrites les synthèses de nouvelles dichalcones et d'hydroxybenzylidène-indanones. Le deuxième chapitre est consacré à l'étude de la chimie de coordination des nouveaux composés préparés, avec un intérêt particulier pour les complexes de fer(0) pour les bis-chalcones et de fer(III) pour les hydroxybenzylidène-indanones. Quelques complexes de cuivre(II) et de vanadium(V) sont également décrits. Le troisième chapitre est dédié à l'utilisation des composés organiques et complexes organométalliques dans le domaine de la biologie, et plus particulièrement leur activité cytotoxique. Des résultats très encourageants ont été obtenus notamment comme anti-cancéreux potentiel contre les lignées cellulaires U-251 (glioblastome). Les complexes d'hydroxybenzylidène-indanones de fer(III) ont également été utilisés pour préparer des films minces présentant des propriétés intéressantes en tant que semi-conducteurs. La dernière partie de ce manuscrit de thèse contient un rappel sur la chimie des bis-ylures et leur potentiel en tant que source de carbone atomique. Il décrit ensuite la synthèse, la caractérisation et la réactivité de deux nouveaux modèles de bis-ylures mixtes-(P,S). / The present work concerns two main topics: the development of new unsaturated ketones and the study of their properties towards biological and material applications. The preparation of new (P,S)-bis-ylides, species that can behave as atomic carbon source. In the first chapter, a brief bibliographic overview describes the importance of unsaturated ketones for biological applications followed by the synthesis and characterization of new bis-chalcones and hydroxybenzylidene-indanones. The second chapter deals with the preparation of new organometallic complexes, more specifically new bis-chalcones iron(0) complexes and new hydroxybenzylidene-indanone iron(III) complexes. Most of these species have been characterized by X-Ray diffraction analysis. Some copper(II) and vanadium(V) are also described. The third chapter is dedicated to the study of the new organic and organometallic compounds towards applications in biology and materials science. Of special interest, hydroxybenzylidene-indanone iron(III) complexes exhibits excellent results as cytotoxic agents for U-251 cancer cells (glioblastome). In addition, some of the complexes synthesized are useful to prepare thins film displaying semi-conductor properties. The last chapter of this manuscript contains an overview on bis-ylide chemistry, more specifically towards the species that can behave as sources of elementary carbon. Then the synthesis, characterization and reactivity of two new (P,S)-bis-ylides are described.

Les substances synthétisées par les bactéries du genre Bacillus présentent un grand intérêt en raison de leurs nombreuses activités antimicrobiennes. L’objectif de ce travail a consisté à mettre au point un protocole analytique fiable pour extraire ces substances, et les caractériser par spectrométrie de masse et par leurs activités biologiques. Une première approche par spectrométrie de masse MALDI-ToF ne nous a pas donné de résultats satisfaisants en raison d’un phénomène de suppression spectrale. Une seconde stratégie d’étude combinant deux techniques analytiques a alors été envisagée. Les composés et les familles lipopeptidiques ont d’abord été séparés par chromatographie liquide analytique et analysés en ligne en mode de couplage ESI-IT. Ensuite les fractions collectées ont été caractérisées par spectrométrie de masse MALDI-Q-ToF (et ESI-Q-ToF) pour déterminer les masses exactes et obtenir des spectres de fragmentation complémentaires des premiers. Ce procédé nous a permis d’établir des critères d’identification des composés et des familles de lipopeptides de structures connues. Cette caractérisation est basée sur des temps de rétention en chromatographie, des mesures de masses exactes et sur des schémas de fragmentations. Nous avons fait de même avec les composés non identifiés et ensuite évalué leur activité biologique en réalisant des tests de diffusion sur agar. Cette stratégie d’étude permet de faire un criblage de l’ensemble des biomolécules produites par des souches de Bacillus et de relier une structure à une activité biologique. Ce protocole, mis au point pour des cultures réalisées en milieu liquide, a ensuite été adapté aux cultures sur boîtes de Pétri pour pouvoir analyser les composés produits à l’échelle de la colonie bactérienne. / Compounds produced by Bacillus bacteria present a major interest because of their biological activities. The aim of this work was to develop a reliable analytical methodology to extract these compounds, and to characterize them by mass spectrometry and by their biological activities. A first approach by MALDI-ToF mass spectrometry doesn’t give satisfactory results because of strong spectral suppression effects. Therefore, we have designed a second strategy which combined two analytical technologies. First, compounds and lipopeptides families were separated by analytical liquid chromatography and analysed by ESI-IT. Then, collected fractions were characterized by MALDI-Q-ToF (and ESI-Q-ToF) in order to determine accurate mass measurements and obtain complementary product ion spectra. This process led us to establish identification criteria of compounds and lipopeptides families which have known structures. This characterization is based of retention times in chromatography, accrurate mass measurements and fragmentation schemes. We have achieved the same experiments with non identified compounds and then assessed their biological activity by agar well diffusion test.This strategy allows to obtain a screening of whole of the biomolecules produced by bacillus strains and establishes a link between structure and biological activity. This methodology, designed for cultures in liquid medium, was then adapted to cultures in Petri disches in order to analyse compounds producted at the bacterial colony scale.

Le cancer est un problème de santé publique majeur. La recherche en chimiothérapie<br />progresse, afin de développer de nouveaux composés plus spécifiques, diminuant les effets<br />secondaires et les phénomènes de résistance. Les indolocarbazoles, molécules naturelles aux<br />propriétés antitumorales, représentent un outil de choix pour cette thérapie. Les<br />modifications réalisées sur ce squelette, à savoir le remplacement d'une sous-structure<br />indolique par un 5-azaindole, ont permis de synthétiser des 5-azaindolocarbazoles.<br />Une étude approfondie de la réactivité du 5-azaindole a été nécessaire. La fonctionnalisation<br />des sommets 2 ou 3, réalisée au cours de diverses réactions, autorise la synthèse de composés<br />plus complexes. Elle a déjà permis d'accéder aux différents 5-azaindolocarbazoles ciblés. Les<br />activités biologiques, particulièrement intéressantes, sont également rapportées dans le<br />document.

Chez les mammifères, la détermination du sexe est un processus moléculaire complexe impliquant une balance de gènes finement régulée entre la voie mâle et femelle. La formation de testicules est initiée par SRY en synergie avec SF1 par sur-activation de l'expression de SOX9 au delà d'un seuil critique, ce qui entraîne l'activation du programme de la voie mâle et la répression de la développement ovarien. Des erreurs dans ce processus peuvent entraîner des pathologies de dysgénésie gonadique (DSD). Bien que de nombreux gènes impliqués dans le développement des gonades, sont à présent identifiés, les mutations de ces gènes n'expliquent qu'une minorité de cas de DSD, et les mécanismes conduisant à un développement sexuel inapproprié restent encore largement méconnus.Nous avons identifié, pour la première fois, une mutation ponctuelle dans le gène DMRT1 humain, facteur crucial de la détermination du sexe chez différentes espèces, associée à une absence de développement testiculaire. Une série d'analyses fonctionnelles démontrent le mécanisme par lequel cette mutation pourrait être lie à un DSD et que, différemment de chez la souris, DMRT1 humain, est impliqué dans la détermination testiculaire primaire.Le séquençage d’exomes sur des patients présentant un DSD de type 46,XY ont permis d’identifier des mutations délétères chez SOX7 & SOX8, suggérant une possible redondance fonctionnelle parmi les gènes SOX dans la détermination du sexe; mais également des mutations chez GATA4 établissant un rôle pour ce gène comme cause de DSD. Nos résultats d’analyses fonctionnelles indiquent des changements dans l'activité biologique des protéines mutées, mais dans certains cas, ne révèlent pas les mécanismes impliqués dans l’apparition de DSD. Par conséquent, le développement de nouveaux modèles cellulaires in-vitro pourrait permettre d’élucider ces mécanismes. Notamment, l’utilisation de cellules souches embryonnaires de souris, nous permettra de développer un nouveau modèle cellulaire pour mieux comprendre l'effet biologique de ces mutations. / In mammals, sex determination and development is a complex process that involves genetic networks acting synergistically or antagonistically. Testis formation is initiated by SRY+SF1 up-regulation of SOX9 expression beyond a critical level, resulting in the activation of male-specific program and ovaries repression. In females, SRY absence results in the activation of ovarian development and testis repression. Errors in the process result in gonadal dysgenesis (DSD). Although, we begin to know the genes involved in gonad development, mutations in these genes explain only few DSD cases, and the mechanism leading to abnormal sexual development remain misunderstood. DMRT1 regulates sex-determination in different species. Its role in mammalian sex-determination is unclear. We identified the first point mutation in human DMRT1 associated with a lack of testis-determination. Functional analyses revealed the mechanism by which this mutation could lead to DSD. Showing that, differently to mouse, human DMRT1 is involved in primary testis-determination and that at molecular level sex-determination a very conserved process. Further studies using exome sequencing on patients with 46,XY DSD identify pathogenic mutations in 2 SOX genes: SOX7 & SOX8. Suggesting a possible functional redundancy amongst SOX genes in sex-determination. We identified mutations in GATA4 associated with 46,XY DSD, establishing a role for this gene as a DSD cause. The functional consequences of these mutations on their biological activity were assessed using classical approaches. Our results indicate changes in biological activity of the mutated proteins but in some cases don’t reveal the mechanisms involved in DSD. Therefore, the development of novel in-situ cellular models may provide a tool to identify these mechanisms. Using mouse embryonic stem cells we’re developing novel cellular models to understand the biological effect of these mutations in the appropriate environment.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Ce mémoire présente la synthèse diastéréosélective de dérivés méthylés du fucose en position 2 et 3, ainsi que la synthèse d'analogues du sialyl Lewis X. Ces ligands, spécifiques aux sélectines, serviront d'outils biochimiques et pharmacologiques pour vérifier l'importance des sélectines dans la modulation du processus inflammatoire. Les synthèses totales qui sont présentées utilisent différentes méthodes chimiques modernes. Dans un premier temps, les positions 2 et 3 du fucose sont isolées à l'aide de groupements protecteurs. Les techniques utilisées impliquent la chimie des acétals et des acétals d'étain. En second lieu, les groupements hydroxyles isolés en position 2 et 3 du fucose sont oxydés en cétones, puis convertis en méthylènes. Les réactions étudiées sont la méthylation de ces cétones et aussi l'époxydation de ces méthylènes l'ouverture des époxydes obtenus conduisant à des fucoses méthylés. Le contrôle stéréochimique des réactions de méthylation est fait par chélation et aussi à l'aide d'acides de Lewis encombrés. Les époxydations sont éffectuées avec des peroxydes, des peracides et des dioxyranes pour vérifier la stéréosélectivité de ces réactifs sur les substrats étudiés. Les couplages glycosidiques sont réalisés avec des thiofucosides et aussi avec des trichloroacétimidates. La stéréochimie du carbone anomère est régie par les mécanismes de la paire d'ions et la participation du groupement voisin. Enfin, les composés synthétisés sont testés pour déterminer leur activité dans un test in vitro consistant en une inhibition de l'adhésion de cellules tumorales HL-60 sur les sélectines E et P.