Texte remanié de: Thèse--Sc. phys.--Montpellier, 1969. / Extrait du "Journal de chimie physique" 66, 1969, n° 2, pp. 336-339. Conservé sous la cote: [4° V. 25887 (28)].

La méthodologie MAC consiste à employer des réactifs umpolung pour permettre l’insertion formelle d’une fonction carbonyle entre un électrophile et un nucléophile. Cette thèse est consacrée à l’oxyhomologation diastéréosélective de la L-sérine grâce à un développement significatif de la méthodologie MAC à trois composants en one-pot, conduisant à l’obtention de dérivés orthogonalement protégés de l’acide α, γ-dihydroxy-β-aminobutyrique. Ce dernier est une brique moléculaire acyclique à 4 atomes de carbone hautement fonctionnalisée qui est souvent intégrée dans les squelettes de molécules biologiquement actives.Nous avons tout d’abord étudié la synthèse de réactifs MAC silylés à partir du malononitrile. La synthèse du H-MAC-TBS a été optimisée et deux nouveaux réactifs MAC silylés, le H-MAC-TES et le H-MAC-TBDPS, ont été préparés.Dans un premier temps, nous avons étudié l’oxyhomologation du N-Boc-O-Bn-L-sérinal avec le H-MAC-TBS en présence de différents alcools dans des conditions réactionnelles douces. En présence de méthanol, des α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoates de méthyle orthogonalement protégés ont été préparés avec des bons rendements et avec un ratio diastéréoisomérique syn/anti = 80/20.L’utilisation du H-MAC-TBDPS a permis d’améliorer la diastéréosélectivité de la réaction MAC (syn/anti = 90/10). L’étude des différents modes de cyclisation des α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoates de méthyle a été réalisée par la suite. Des hétérocycles fonctionnalisés à 3, 5 et 6 chaînons ont été ainsi sélectivement synthétisés.De nouvelles oxazolidinones et oxazolines hautement fonctionnalisées ont été préparées de cette façon. En revanche, malgré nos efforts approfondis, une cyclisation pour donner un hétérocycle à 4 chaînons n’a pas été réalisée.L’absence de réactivité de la fonction alcool libre en α de ces esters N-protégés et γ activés a été inattendue.Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’oxyhomologation de l’aldéhyde de Garner, un dérivé cyclique N,O-protégé du L-sérinal, par des réactions MAC. En présence de divers nucléophiles, cette réaction a conduit diastéréosélectivement à des esters et des amides protégés de l’acide α, γ-dihydroxy-β-aminobutyrique avec des bons rendements et avec une diastéréoselectivité anti, allant jusqu’à un ratio diastéréoisomérique syn/anti = 10/90 en utilisant le H-MAC-TBDPS. Il s’agit des premiers exemples de diastéréosélectivité antiobservée pour une réaction MAC. Des hétérocycles fonctionnalisés à 3 et 5 chaînons ont été sélectivement synthétisés et, grâce à une oxydation sélective en position γ, des dérivés de l’acide érythro-β-hydroxyaspartique et de l’érythro-β-hydroxyasparagine orthogonalement protégés ont été préparés. / MAC methodology is a synthetic technique which employs an umpolung reagent to formally insert a carbonyl function between an electrophile and a nucleophile. This thesis is devoted to the diastereoselective oxyhomologation of L-serine thanks to a significant development of 3-component one pot MAC methodology, providing a synthesis of orthogonally-protected derivatives of α, γ-dihydroxy-β-aminobutyric acid. This latter is a highly functionalized, acyclic, 4-carbon molecular building block which is a constituent part of various biologically active molecules.The synthesis of silylated MAC reagents from malononitrile was first studied. H-MAC-TBS’s synthesis was optimized and two new silylated MAC reagents, H-MAC-TES and H-MACTBDPS,were prepared.In a first study, the oxyhomologation of N-Boc-O-Bn-L-serinal was examined using H-MACTBS and a panel of alcohols in mild conditions.Methyl esters of orthogonally-protected α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoic acid were prepared in good yields and with a diastereoisomeric ratio syn/anti = 80/20. The use of H-MAC-TBDPS improved the diastereoselectivity of the MAC reaction to syn/anti = 90/10.Subsequently, different cyclization modes of methyl α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoate were investigated, leading to the selective synthesis of functionalized 3-, 5- and 6-membered ring heterocycles, including new highly functionalized oxazolidinones et oxazolines. In contrast, despite considerable efforts, we were unable to induce cyclisation to forma a 4-membered ring heterocycle, due to the surprising lack of nucleophilicity of the free alcohol function in the acyclic precursors.In a second study, we examined the oxyhomologation of Garners aldehyde, a cyclicN,O-protected derivative of L-serinal, using a selection of nucleophiles via one-pot MAC methodology. These reactions furnished protected ester and amide derivatives of α, γ-dihydroxy-β-aminobutyric acid in good yields with an anti diastereoselectivity with a ratio as high as syn/anti = 10/90 when H-MAC-TBDPS was used as the MAC reagent. These are the first known examples of MAC reactions which proceed with anti diastereoselectivity.Functionalized 3- and 5-membered ring heterocycles were prepared from these adducts,and via selective oxidation at the γ-position,orthogonally-protected derivatives of erythro-β-hydroxyaspartic acid and erythro-β-hydroxyasparagine were prepared.

Ce travail de thèse est consacré à la synthèse et la caractérisation structurale par spectroscopies RMN, IR, CD et RX de nouveaux oligomères non naturels qui s'inscrivent dans la famille des foldamères. Ils sont construits en particulier à partir d'un β-aminoacide bicyclique chiral original: l'acide (S)- ou (R)-aminobicyclo[2.2.2]octane-2-carboxylique ((S)- et (R) ABOC) que nous avons développé. Ce motif est issu d'une synthèse stéréocontrollée, dont l'étape clef est une réaction de Diels-Alder asymétrique. Après avoir montré que ce motif est un mime de coude peptidique il a été utilisé pour la synthèse de plusieurs séries d'oligomères. Deux grandes familles ont été développées: des oligourées et des oligoamides. A l'intérieur de ces familles, des homo- et des hétéro-oligomères ont été synthétisés et leur préférence conformationnelle a été définie. Les analyses RMN et les études cristallographiques ont permis de montrer qu'en fonction de leur séquence ils sont capables d'adopter plusieurs types d'hélices. Les homo-oligourées d'ABOC et des hétéro-oligourées alternant l'ABOC et des β3-aminoacides ont conduit à des hélices-12/14. Les oligoamides construits par des alternances d'ABOC et de β3-aminoacides dans un rapport 1/1 et des alternances d'ABOC et d'α-aminoacides dans un rapport 1/1 ou 1/2 ont conduit respectivement à des hélices 10/12, 16/18 et 12/14. / This thesis is devoted to the synthesis and FT-IR, CD, NMR and X-ray structural characterization of new unnatural oligomers belonging to the family of foldamers. In particular they are constructed from an original chiral bicyclic β-amino acid: (S)- and (R)-aminobicyclo[2.2.2]octane-2-carboxylic acid ((S) - and (R) ABOC ) that we have developed. This motive was obtained via a stereocontrolled synthesis using an asymmetric Diels-Alder reaction as key step. Firstly, this motive was shown to induce turn in peptide sequence and then it was used for the synthesis of several series of oligomers. Two main families were developed: oligoureas and oligoamides. Within these families, homo-and hetero-oligomers were synthesized and their conformational preferences were defined. NMR analysis and crystallographic studies have shown that depending on their sequence they are able to adopt several types of helices. ABOC homo-oligoureas and hetero-oligoureas containing both ABOC residue and β3-amino acid favor a 12/14-helix. Oligoamides with 1/1 alternation of ABOC and β3-amino acids, and heterogeneous backbones with 1/1 and 1/2 ABOC/α-amino acid residue patterns adopt 10/12-, 16/18- and 12/14-helix, respectively.

L’acide γ-aminobutyrique ou GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur présent dans le système nerveux central (CNS). Afin d’obtenir un nouveau dérivé cyclobutanique du GABA, le cis-3,4CB-GABA, sous forme énantiomériquement pure, deux stratégies de synthèses efficaces et reproductibles ont été mises au point. Ces deux voies de synthèse impliquent toutes les deux une étape-clé de photocycloaddition [2+2] qui permet de créer le cycle à 4 chaînons. La première consiste en une homologation de l’acide cis-2-aminocyclobutanique (cis-ACBC), et la deuxième est une synthèse multi-étape qui utilise le caprolactame comme composé de départ.D’autre part, grâce à une synthèse stéréosélective du (1R,2S)-cis-2,3CB-GABA, quelques oligomères C- et N-protégés – di, tri, et tétra-peptides – de cet aminoacide ont été préparés. Ceux-ci ont été caractérisés par les techniques de RMN 1D et 2D, IR, RX. Les analyses ont montré qu’il n’existe pas d’interactions non-covalentes (liaisons hydrogène) inter-résidu au sein de ces structures moléculaires. En revanche, la propriété de gélification de ces oligomères dans différents solvants organiques a été mise en évidence. Des solutions et des gels formés à partir de ces peptides ont été analysés par microscope électronique à balayage et des clichés ont été obtenus montrant une organisation du dipeptide et du tetrapeptide en fibrilles. Le tripeptide lui n’a présenté aucun assemblage intermoléculaire régulier. / The γ-aminobutyric acid (GABA) is the major inhibitory neurotransmitter in the central nervous system (CNS). In order to obtain new enantiomerically pure cyclobutanic derivative of GABA, the cis-3,4CB-GABA, two efficient synthetic strategies have been established. Both synthetic routes employed a photocycloaddition [2 +2] protocol, which provided the cyclobutanic ring. The first route involved the homolgation of the cis-2-aminocyclobutanecarboxylic acid (cis-ACBC), whereas the second route is a multi-step synthesis using caprolactam as starting material.On the other hand, the (1R,2S)-cis-GABA-2,3CB was synthetized, and a series of N- and C-protected oligomers of di, tri, and tetrapeptides of this amino acid were prepared. These oligomers were characterized by NMR (1D and 2D) techniques, IR, and X-ray. The analyses have shown that there are no non-covalent interactions (hydrogen bonds) between the residues of each oligomers. However, the gelation property of these oligomers in various organic solvents was demonstrated. Solutions and gels formed from these peptides were analyzed by scanning electron microscopy, and the obtained images showed a fibrous organization of the di- and tetrapeptide, while the tripeptide showed no regular intermolecular assembly.

L'agriculture a besoin de fongicides ayant la propriété d'être transportés par le phloème pour contrôler des pathogènes vasculaires et racinaires. Jusqu'à présent, les tentatives de modulation structurale de fongicides pour les rendre phloème mobiles ont généralement eu comme conséquence une perte d'activité biologique.<br />La première approche de notre travail reprend la stratégie utilisée avec succès pour le développement d'herbicides auxiniques. Nous avons choisi comme molécule modèle le fenpiclonil en raison de la possibilité d'ajouter un groupe acide carboxylique en divers sites de la molécule. L'un de ces dérivés, le N-(1-carboxyéthyl)-3-cyano-4-(2,3-dichlorophényl)pyrrole possède une mobilité phloémienne modérée et montre une activité fongicide contre une souche d'Eutypa lata comparable à celle du fenpiclonil.<br />La deuxième stratégie a consisté à synthétiser des propesticides mobiles dans le phloème en greffant un acide aminé à divers xénobiontes ou à des composés naturels impliqués dans la défense des plantes. Ces conjugués avec une fonction a-aminoacide sont manipulés par des perméases de la membrane plasmique et sont nettement phloème mobiles. Toutefois, les enzymes qui peuvent libérer le composé initial peuvent être plus spécifiques que le système de transport.<br />Enfin, la capacité du phloème de ricin à charger l'acide salicylique (AS) a été étudiée pour deux raisons : 1- l'AS est une molécule signal importante impliquée dans la résistance systémique acquise 2- dans les cellules animales, l'AS est manipulé par un système de transport qui manipule aussi des médicaments de taille importante. L'AS s'accumule fortement dans le phloème et est ambimobile. Quelques résultats conduisent à l'hypothèse de l'intervention d'un système de transporteurs dépendant du pH et contribuant au chargement phloémien de l'AS, outre le phénomène de piégeage d'acide.

Les canaux potassiques sensibles à l’ATP (KATP) jouent un rôle primordial dans plusieurs processus cellulaires. La modulation de ces canaux par des molécules activatrices constituerait des applications pharmacologiques et médicinales très intéressantes. À cet effet nous avons conçu et synthétisé de nouvelles molécules hybrides cromakalim-diazoxide et diazoxide-amine/aminoacide. Nous avons également, évalué l’activité myorelaxante de ces composés sur l’aorte de rates. Les résultats obtenus ne montrent pas un effet myorelaxant significatif. Des études sur d’autres tissus, notamment les cellules β pancréatiques et le muscle utérin, sont envisagées afin d’explorer une éventuelle sélectivité tissulaire. Par ailleurs, les interactions protéine-protéine jouent un rôle fondamental dans presque tous les processus cellulaires. Elles sont fortement impliquées dans la formation de la structure dimérique de la protéase du VIH-1 et l’agrégation du peptide β amyloïde impliquée dans la maladie d’Alzheimer. L’inhibition de ces interactions serait donc d’un avantage thérapeutique pour le traitement du SIDA et de la maladie d’Alzheimer. Nous avons conçu et synthétisé d’une part, des pinces moléculaires à base de motifs carbonylhydrazides et oligohydrazides (Azatide), et d’autre part, des molécules pentapeptidiques avec un peudoaminoacide central alcoolfluoré. Enfin, nous avons testé la capacité des pinces moléculaires à perturber le feuillet β terminal de la PR du VIH-1 afin d'inhiber sa dimérisation et donc son activité. Nous avons réalisé de même une étude de relation structure-activité et d’après l’ensemble des résultats obtenus, il semblerait que la flexibilité est délétère pour l’activité inhibitrice. Nous avons également évalué la capacité des nouvelles molécules peptidomimétiques alcool fluorées à accélérer ou inhiber l’agrégation du peptide Aβ1-42 dans le but de diminuer la présence de petits oligomères neurotoxiques. Les résultats obtenus sont très prometteurs, nous avons réussi à développer d’une part un pentapeptide capable d’inhiber totalement l’agrégation de Aβ1-42, et d’autre part des pseudopentapeptides capables d’accélérer son agrégation. Nous avons aussi démontré l’influence de l’atome de fluor sur la structuration d’un pentapeptide. Des études par RMN et DC sont en cours. / ATP-sensitive potassium channels (KATP) play an important role in many cellular processes. The modulation of these channels by activating molecules may constitute very interesting pharmacological and medicinal applications. For this purpose, we have designed and synthesized new hybrid molecules cromakalim-diazoxide and diazoxide-amine/aminoacid. We also evaluated the relaxant activity of these compounds on aorta of rats. The obtained results do not show a significant relaxant effect. Studies on other tissues, including pancreatic  cells and uterine muscle, are envisaged to explore the potency of these compounds and their possible tissue selectivity.Otherwise, Protein-protein interactions play a fundamental role in almost all cellular processes. They are strongly involved in the formation of the dimeric structure of HIV-1 protease and β amyloid peptide aggregation involved in Alzheimer's disease. Inhibition of these interactions would be a therapeutic advantage for the treatment of AIDS and Alzheimer's disease. We designed and synthesized on one hand, molecular tongs based on carbonylhydrazide oligohydrazid (Azatide) fragments and in the other hand, pentapeptide molecules with a central fluorinated and hydroxylated aminoacid. Finally, we tested the ability of molecular tongs to disrupt the terminal β sheet of the HIV-1 PR to inhibit its dimerization and thus its activity. We have also conducted a structure-activity relationship study and According to the results it seems that flexibility is detrimental to the inhibitory activity. We evaluated as well the ability of new fluorinated and hydroxylated peptidomimetics to accelerate or inhibit the aggregation of Aβ1-42 peptide in order to reduce the presence of small toxic oligomers. The results are very promising that we succeeded in developing a pentapeptide able to completely inhibit the aggregation of Aβ1-42, and in the other hand pseudopentapeptides able to accelerate its aggregation. We also demonstrated the influence of fluorine on the structure of a pentapeptides. Studies by NMR and DC are in progress.

Les canaux potassiques sensibles à l'ATP (KATP) jouent un rôle primordial dans plusieurs processus cellulaires. La modulation de ces canaux par des molécules activatrices constituerait des applications pharmacologiques et médicinales très intéressantes. À cet effet nous avons conçu et synthétisé de nouvelles molécules hybrides cromakalim-diazoxide et diazoxide-amine/aminoacide. Nous avons également, évalué l'activité myorelaxante de ces composés sur l'aorte de rates. Les résultats obtenus ne montrent pas un effet myorelaxant significatif. Des études sur d'autres tissus, notamment les cellules β pancréatiques et le muscle utérin, sont envisagées afin d'explorer une éventuelle sélectivité tissulaire. Par ailleurs, les interactions protéine-protéine jouent un rôle fondamental dans presque tous les processus cellulaires. Elles sont fortement impliquées dans la formation de la structure dimérique de la protéase du VIH-1 et l'agrégation du peptide β amyloïde impliquée dans la maladie d'Alzheimer. L'inhibition de ces interactions serait donc d'un avantage thérapeutique pour le traitement du SIDA et de la maladie d'Alzheimer. Nous avons conçu et synthétisé d'une part, des pinces moléculaires à base de motifs carbonylhydrazides et oligohydrazides (Azatide), et d'autre part, des molécules pentapeptidiques avec un peudoaminoacide central alcoolfluoré. Enfin, nous avons testé la capacité des pinces moléculaires à perturber le feuillet β terminal de la PR du VIH-1 afin d'inhiber sa dimérisation et donc son activité. Nous avons réalisé de même une étude de relation structure-activité et d'après l'ensemble des résultats obtenus, il semblerait que la flexibilité est délétère pour l'activité inhibitrice. Nous avons également évalué la capacité des nouvelles molécules peptidomimétiques alcool fluorées à accélérer ou inhiber l'agrégation du peptide Aβ1-42 dans le but de diminuer la présence de petits oligomères neurotoxiques. Les résultats obtenus sont très prometteurs, nous avons réussi à développer d'une part un pentapeptide capable d'inhiber totalement l'agrégation de Aβ1-42, et d'autre part des pseudopentapeptides capables d'accélérer son agrégation. Nous avons aussi démontré l'influence de l'atome de fluor sur la structuration d'un pentapeptide. Des études par RMN et DC sont en cours.

Le but de notre travail est de développer une stratégie de vectorisation pour conférer la mobilité phloémienne aux produits agrochimiques en appliquant le concept de prodrogue dans l'élaboration de composés phytopharmaceutiques. Le fenpiclonil, fongicide non systémique de la famille des phénylpyrroles, a été choisi comme composé parent modèle et modifié en l'associant à un acide alpha-aminé ou à un monosaccharide.La mobilité phloémienne des conjugués entre le fenpiclonil et les acides L ou D-glutamique ou le D-glucose (D-GFC) a été évaluée chez des plantules de ricin. Le test de systémie a montré que le L-aminoacide était nettement plus favorable à la mobilité phloémienne que l'acide D-aminé ou le D-glucose. Les résultats suggèrent que le conjugué fenpiclonil/L-aminoacide est reconnu et manipulé par un système de transport d'acide aminé stéréospécifique énergisé par la force proton-motrice. Des expériences complémentaires ont montré que le D-GFC était un inhibiteur puissant et sélectif de l'absorption du saccharose par les tissus foliaires et du chargement phloémien du saccharose. En raison de l'inhibition spécifique des transporteurs de saccharose (par exemple AtSUC2), le D-GFC peut être envisagé comme un nouvel outil en phloémologie.Enfin, nous avons exploré l'impact de la modification de structure de l'espaceur afin d'optimiser la stratégie de prodrogue. Après avoir introduit différentes structures d'espaceur entre le fenpiclonil et la fonction acide aminé, le conjugué qui contient un cycle triazole avec l'acide aminé comprenant la chaine la plus courte a montré la meilleure mobilité phloémienne et, par ailleurs, une systémie optimisée par rapport aux dérivés acides du fenpiclonil dans la gamme des valeurs de pH de l'apoplasme foliaire. / The purpose of our work is to develop a vectorization strategy to confer phloem mobility to agrochemicals by applying prodrug concept into agrochemical design. Fenpiclonil, a non-systemic fungicide from the phenylpyrrole family, was selected as a model parent compound and modified by associating it with an amino acid or a monosaccharide.The phloem mobility of L and D-glutamic acid and D-glucose fenpiclonil conjugates (D-GFC) was evaluated in Ricinus seedlings. The systemicity test showed that the L-amino acid promoiety was clearly more favorable to phloem mobility than D-amino acid or D-glucose. The results suggested that the transport of the L-amino acid conjugate is governed by a stereospecific amino acid carrier system energized by the proton motive force. Further investigation indicated that D-GFC was a potent and selective inhibitor of sucrose uptake by leaf tissues and sucrose phloem loading. Due to its specific inhibition of sucrose transporters (e.g. AtSUC2), D-GFC can be a candidate as a new tool in phloemology. Finally, we explored structural modifications of the spacer arm to optimize the prodrug strategy. Different structures of the spacer arm were introduced between fenpiclonil and the amino acid function. The conjugate which contains a triazole ring with the shortest amino acid chain showed the best phloem mobility and a better systemicity than fenpiclonil acidic derivatives within the pH range of the foliar apoplast.

Lors de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à de nouveaux développements méthodologiques en cycloaddition 1,3-dipolaire de nitrones suivant deux axes principaux :<br />• l'étude de la réactivité des N-alcényloxazolidin-2-ones en tant que nouveaux dipolarophiles aza-substitués en cycloaddition 1,3-dipolaire à demande inverse vis-à-vis de nitrones.<br />• la mise en jeu de nitrones aspartiques originales en cycloaddition vis-à-vis de différents alcènes pour fournir des précurseurs d'aspartates α-substitués par une chaîne fonctionnelle.<br />Dans un premier temps, nous avons mis au point deux méthodes inspirées de celles de la littérature en partant d'une oxazolidin-2-ones pour synthétiser les N-alcényloxazolidin-2-ones: (i) vinylation cupro-catalysée utilisant un bromure d'alcényle, (ii) condensation avec un aldéhyde. Ces méthodes simples, générales, directes et à hauts rendements nous ont permis d'accéder aux N-alcényloxazolidin-2-ones de structure diverse.<br />Ces N-alcényloxazolidin-2-ones ont montré une grande réactivité en tant que dipolarophile vis-à-vis de diverses nitrones dans différentes conditions : thermiques (avec/sans solvant) et promues par TMSOTf. Les 5-aza-isoxazolidines diversement substituées originales ont été obtenues avec des rendements élevés mais de faibles stéréosélectivités. Cette limitation − due à l'instabilité configurationnelle des nitrones activées et à la flexibilité conformationnelle des N-alcényloxazolidin-2-ones − a été résolue par utilisation de la nitrone chirale à géométrie fixe de Tamura : les adduits trans-β sont obtenus avec d'excellents sélectivités<br />La tranformation des adduits issus de la N-benzyl-α-carbonyloxyéthylnitrone en dérivés aspartates carboxy-différenciés a été ensuite étudiée par une séquence en deux étapes (i) ouverture du cycle isoxazolidinique en aspartimide via N-quaternarisation par benzylation (ii) attaque chimiosélective d'un hétéronucléophile sur la fonction amide. Les aspartates carboxy-différenciés ont été obtenus avec de bons rendements, des excès énantiomériques élevés en version non-racémique, et un grand degré de diversité fontionnelle en ω (ester, amide, acide).<br />L'étude a été étendu à la cycloaddition 1,3-dipolaire des N-vinyloxazolidin-2-ones β,β-difluorées originales avec la N-benzyl-α-carbonyloxyéthylnitrone : les 4,4-difluoro-5-aza-isoxazolidines sont obtenues avec de bons rendements malgré une faible stéréosélectivité probablement due à un mécanisme non-concerté.<br />Notre étude a été complétée par l'accès à des dérivés d'α-aminoacides α,α-disubstitués via cycloaddition 1,3-dipolaire mettant en jeu de nouvelles nitrones aspartiques d'une stablilité configurationnelle inédite. Ce type de nitrones − préparé facilement par addition d'une N-benzylhydroxylamine sur un acétylènedicarboxylate – a montré une grande réactivité vis-à-vis d'une large gamme d'alcènes de différents natures électroniques. Les adduits issus des éthers vinyliques ont été obtenus avec de hauts sélectivités trans. L'extension asymétrique utilisant soit un éther vinylique chiral , soit une nitrone chirale a été effectuée et a permis l'obtention facile des adduits diastéréomériquement enrichis. A partie de ces adduits, un premier accès réussi aux dérivés aminoacides α,α-disubstitués a été réalisé en trois étapes. La diversification de cette méthodologie a été effectuée en utilisant une nitrone aspartique carboxy-différenciée.

La transcétolase thermostable de Geobacillus stearothermophilus (TKgst, EC 2.2.1.1) permet de synthétiser efficacement à haute température des cétoses à 4, 5 et 6 atomes de carbone de configuration d-thréo (3S, 4R), par formation stéréosélective d’une liaison C-C, à partir d’aldéhydes α-hydroxylés (2R) à courte chaîne. L’objectif de ces travaux est d’utiliser la TKgst à 60°C pour gagner en efficacité et étendre son spectre de substrats à de nouveaux donneurs et accepteurs par Evolution dirigée, selon une approche semi-rationnelle, basée sur la mutagenèse par saturation de site. Ainsi, à l’issue du criblage des banques générées, les TKgst mutées les plus performantes (L382D/D470S, L191I, L382F/F435Y, R521Y/H462N et R521V/S385D/H462S) ont été sélectionnées pour leurs activités spécifiques supérieures à celle de la TKgst sauvage (gain de 3,3 à 5) vis-à-vis d’aldéhydes α-hydroxylés (2S) et d’aldéhydes α-hydroxylés (2R) à longue chaîne polyhydroxylée (C5-C6). La TKgst sauvage, ainsi que ces TKgst mutées performantes ont permis d’obtenir, à 60°C, onze cétoses, dont neuf de configuration l-érythro (3S, 4S) à 5 à 6 atomes de carbone et de configuration d-thréo (3S, 4R) de 4 à 8 atomes de carbone d’intérêt biologique, avec de très bons rendements, quatre étant inaccessibles avec les TKs microbiennes utilisées jusqu’alors. D’autres TKgst mutées ont par ailleurs conduit à une amélioration significative de l’activité de la TKgst vis-à-vis d’aldéhydes aliphatiques et aromatiques, mais également vis-à-vis d’un nouveau substrat donneur, l’acide pyruvique et d’analogues, ouvrant le champs des applications aux 1-désoxycétoses. De plus, ces travaux ont permis de développer un procédé multi-enzymatique innovant et éco-comptatible, dans lequel les substrats donneurs et accepteurs de la TKgst sont générés par voie enzymatique, via l’utilisation d’une transaminase ou d’une d-aminoacide oxydase et d’une aldolase, à partir de composés naturels et peu coûteux. Cette stratégie pourra être appliquée aux TKgst mutées, afin d’accéder efficacement et à moindre coût, à d’autres cétoses rares hautement valorisables. / Thermostable transketolase from Geobacillus stearothermophilus (TKgst, EC 2.2.1.1) catalyzes efficiently the synthesis of d-threo (3S, 4R) ketoses having 4, 5 and 6 carbon atoms, by the stereoselective formation of a new C-C bond, from short chain (2R)-α-hydroxylated aldehydes. The aim of this work is to use TKgst at 60°C, in order to increase reaction rates and to broad its substrate scope to new donors and acceptors by Directed Evolution, according to a semi-rationnal approach, based on site saturation mutagenesis. Thus, the screening of the libraries led to TKgst variants (L382D/D470S, L191I, L382F/F435Y, R521Y/H462N and R521V/S385D/H462S) having significantly improved specific activities towards (2S)-α-hydroxylated aldehydes and (2R)-α-hydroxylated aldehydes having a long polyhydroxylated chain (C5-C6), compared to wild type TKgst (3,3 to 5-fold increased activity). Wild-type TKgst as well as these TKgst variants were used, at 60°C, to obtain eleven, including nine l-erythro (3S, 4S) ketoses having 5 and 6 carbon atoms and d-threo (3S, 4R) ketoses having from 4 to 8 carbon atoms of biological interest, with good yields, four being inaccessible using common TK sources. Besides, other TKgst variants led to significantly improved activities towards hydrophobic aldehydes and towards a new donor substrate, pyruvic acid and derivatives, extending TKgst product scope to 1-deoxyketoses. In addition, a multienzymatic innovative and environmentally friendly process, in which TKgst substrates are generated through enzymatic pathways, using a transaminase or a d-aminoacid oxidase and an aldolase, from non-expensive and natural compounds was developed, in the presence of wild-type TKgst and will be able to be applied to TKgst variants, in order to synthesize efficiently and at lower cost, other highly valuable rare ketoses.