À l'intérieur des voies de sécrétion, la famille des pro-protéines convertases (PCs) clive des précurseurs protéiques inactifs à une paire d'acides aminés basiques, ce qui résulte en la génération d'une multitude de peptides biologiquement actifs. Parmi la famille des PCs, PC1/3 et PC2 sont bien connues pour leur expression préférentielle chez les cellules neuro-endocriniennes. Cependant, de nombreuses données obtenues par le laboratoire démontrent l'expression basale de toutes les PCs, incluant PC1/3 et PC2, dans les ganglions lymphatiques, la rate et le thymus. Le but du projet était d'analyser l'expression des PCs, en mettant l'emphase sur PC1/3 et PC2 dans des conditions qui miment une infection bactérienne en utilisant le lipopolysaccharide (LPS), connu pour activer les cellules immunitaires via les récepteurs de type Toll. Une analyse spatiale et temporelle des tissus de rats contrôles et traités au LPS a été menée en utilisant l'hybridation in situ, le buvardage de type Northern, la spectrométrie de masse et des tests antibactériens. Concentrant l'étude sur la rate, l'expression basale de PC1/3 a été retrouvée dans la pulpe rouge et la zone marginale, ce qui suggère une expression par les macrophages. Le traitement au LPS a provoqué des changements significatifs dans l'expression de PC1/3 dont une induction chez les lymphocytes B des centres germinatifs. L'expression de PC2, indétectable dans la rate d'animaux contrôles, a été également induite dans les centres germinatifs suite à l'injection de LPS. La proenképhaline, un substrat connu de PC1/3 et PC2, a été induite dans la zone marginale suivant le traitement au LPS. L'analyse en spectrométrie de masse des extraits de rate a démontré la présence du peptide antibactérien enkélytine. L'utilisation de lignées cellulaires immunitaires a permis d'identifier un modèle exprimant PC1/3, soit la lignée de macrophage alvéolaire NR8383. Les expériences in vivo effectuées avec des souris knock-out (KO) pour PC1/3 ou PC2 exposées au LPS ont démontré des différences significatives au niveau de leur survie et de la variation de leur pression artérielle moyenne comparé aux souris de type sauvage. Notre étude confirme que l'expression de PC1/3 et PC2 n'est pas restreinte aux neurones et aux cellules endocriniennes, mais se retrouve aussi chez des macrophages et des lymphocytes. De plus, une plasticité de l'expression des PCs dans les cellules immunitaires a été observée dans des conditions simulant une infection bactérienne. L'ensemble de ces données implique clairement les convertases PC1/2 et PC2 dans la réponse immunitaire.

Ce travail porte sur l’étude de revêtements polysilazane (PSZ) élaborés dans le but d’inhiber l’adhésion des bactéries marines. Deux stratégies ont été étudiées : le greffage de chaînes poly(oxyde d’éthylène) (POE) (350, 750 ou 2000 g/mol) sur les chaînes PSZ par réactions d’hydrosilylation d’une part, et l’incorporation de composés du cuivre dans un film céramique issu de la pyrolyse d’un précurseur PSZ, d’autre part. Les conditions optimales de synthèse des PSZ greffés POE ont été définies afin de limiter notamment la réaction d’isomérisation de l’allyl-POE. La réticulation des PSZ greffés POE est alors effectuée par voie humide à température ambiante et procède par hydrolyse-condensation des fonctions alcoxysilane, SiH et SiN du précurseur PSZ. La prédominance des Si de type T3 (RSi(OSi)3) a été mise évidence par spectrométrie RMN du 29Si à l’état solide. La cristallisation des chaînes courtes de POE (350 g/mol) est totalement inhibée alors que l’aptitude des chaînes longues POE (750 et 2000 g/mol) à cristalliser est préservée. Le caractère hydrophile-hydrophobe et la capacité des films à inhiber l’adhésion bactérienne a été étudiée sur des revêtements à densités de greffons et à longueur de chaînes POE différentes. Les PSZs greffés POE 350g/mol avec un taux de greffage maximal conduisent à l’activité bactérienne la plus élevée de l’ensemble des revêtements étudiés.Les films céramiques incorporant du cuivre ont été préparés par pyrolyse d’un oligovinylsilazane en présence d’acétylacétonate de cuivre II sous atmosphère oxydante ou non oxydante. L’identification des phases des composés du cuivre a été effectuée par analyse DRX. L’environnement réducteur généré lors de la pyrolyse du PSZ favorise la formation d’espèces de cuivre (0) et cuivre (I) au détriment de cuivre (II). Les études bactériennes suggèrent que les cristaux CuO et Cu2O sont plus efficaces que le cuivre métal pour lutter contre l’adhésion bactérienne. / The objective of this work was to develop new polysilazane (PSZ) coatings which can inhibit the adhesion of marine bacteria. Two chemical strategies have been investigated: the grafting of poly(ethylene oxide) (POE) (350, 750, 2000 g/mol) on PSZ chains by hydrosilylation and the association of copper compounds with a pyrolized vinylsilazane matrix. The optimum conditions for grafting POE were defined to have a high selectivity toward olefin hydrosilylation. Crosslinking of POE-graft-PSZ was performed by moisture curing at room temperature. The main reactions occuring during curing are hydrolysis-condensation reactions of alkoxysilane, Si-H and Si-N functionalities. 29Si NMR in the solid state revealed the formation of a large amount of T3 Si [(RSi(OSi)3)]. The crystallization of short POE chains (350 g/mol) was found to be totally inhibited whereas long POE grafts (750 and 2000 g/mol) are still able to crystallize. The hydrophilic-hydrophobic properties and the antibactericidal activity of films with different graft density and POE chain length were studied. The POE (350 g/mol)-graft-PSZ with the greatest graft density were found to have the best antibactericidal activity. The incorporation of copper compounds in a pyrolized oligovinylsilazane was performed using copper acetylacetonate as a copper source. Pyrolysis was conducted in air or in Argon atmosphere. Identification of the copper phases was performed by XRD analysis. The reductive environment during thermal degradation of PSZ was found to favour the formation of copper (0) and copper (I) species relative to copper (II) species. The study of bacterial adhesion suggested that CuO and Cu2O crystals were more effective against bacterial adhesion than copper metal.

Introduction : La résistance aux antibiotiques est une menace de santé, il est donc urgent de développer de nouveaux antibactériens. CIN-102, est un nouvel antibactérien développé par une industrie pharmaceutique. Il possède un large-spectre d’action et aucune résistance n’a été développée jusqu’à présent. Parmi les possibles applications thérapeutiques du CIN-102, notre recherche s’est focalisée sur les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICIs). Plusieurs facteurs contribuent à l’étiologie des MICIs. Les bactéries intestinales jouent un rôle important dans ces maladies et une augmentation de la charge bactérienne est observée pendant l’inflammation. Les objectifs de ce travail ont été : la caractérisation de l’activité antibactérienne du CIN-102, l’analyse de l’activité antibactérienne des agents anti-inflammatoires et antibiotiques utilisés en cas de MICI et la fabrication des formulations à ciblage colique pour le CIN-102. Le but est de diminuer la charge bactérienne colique par moyen du CIN-102 et améliorer, de cette façon, l’état de l’inflammation.Méthodes: La Concentration Minimale Inhibitrice (CMI), l’Effet Post-Antibiotique (EPA) et le temps de réduction logarithmique du CIN-102 ont été déterminés pour des bactéries aérobies et anaérobies. Les interactions entre le CIN-102 et des antibiotiques sur le marché ont été évaluées. La CMI de l’acide 5-aminosalicylique (5-ASA), GED-0507-34 et antibiotiques ont été déterminées pour des souches anaérobiques. Par rapport aux formulations à libération prolongée : des mini-granules contenant le CIN-102 ont été fabriqués par extrusion-sphéronisation puis pelliculés avec des mélanges de polymères insolubles et polysaccharides. Parallèlement, des mini-comprimés de CIN-102 ont été fabriqués par compression directe. La libération du CIN-102 in vitro, a été mesurée dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. L’efficacité des systèmes à libération prolongée a été évaluée dans un modèle de colite chez la souris. Des prélèvements de selles et tissus coliques ont été soumis à des études bactériologiques. L’expression des cytokines a été mesurée à partir des tissus coliques.Résultats et discussion : Le large-spectre d’action du CIN-102 a été confirmé. Toutes les souches ont été inhibées par le CIN-102. CIN-102 présente un EPA et un temps de réduction logarithmique court. Il présente des interactions synergiques avec plusieurs antibiotiques, notamment la colistine et les aminoglycosides, en les rendant actifs contre des bactéries multirésistantes. Ces résultats in vitro doivent être poursuivis par des études chez l’animal. Des agents anti-inflammatoires utilisés contre les MICIs ne possèdent pas d’activité antibactérienne. Par ailleurs, les antibiotiques testés n’ont pas un large-spectre d’action contre des bactéries anaérobies généralement retrouvées dans l’intestin. Cela confirme le besoin d’un antibiotique à large spectre capable de réduire des charges bactériennes en cas d’inflammation. Dans ce but, des formulations capables de délivrer CIN-102 au niveau du colon ont été étudiées. La libération du CIN-102 des mini-granules pelliculés et mini-comprimés a été réduite dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. Des souris atteintes de colite et traitées avec les formulations du CIN-102 ont eu une diminution des diarrhées et du sang dans les selles. Les concentrations d’entérobactéries adhérentes à la muqueuse colique et dans les selles ont été significativement réduites chez les souris traitées avec le CIN-102. Ces résultats montrent que ces formulations peuvent délivrer CIN-102 dans le tractus gastro-intestinal inferieur, et que la diminution d’entérobactéries semble réduire les symptômes de la colite.Conclusion : CIN-102 est un nouvel antibactérien a large-spectre et des formulations à libération prolongée peuvent délivrer cet agent dans le colon, diminuant la charge d’entérobactéries qui pourrait influencer l’état de l’inflammation. / Introduction: Antibiotic resistance is a major threat to public health and new antimicrobials are urgently needed. CIN-102, a new antibacterial agent which resembles cinnamon essential oils composition, was developed by a pharmaceutical company. CIN-102 had a broad-spectrum of action and resistance was not developed until now. Between all the possible therapeutic applications for CIN-102, a future utilization against Inflammatory Bowel Diseases (IBD) is aimed. IBD are chronic pathologies with a multifactorial etiology. In this context, enteric bacteria are well-known to have an important role, and higher bacterial concentrations are found in the intestine under inflammatory conditions. The objectives of this work were: to characterize the bacteriological activity of CIN-102, to analyze the bacteriological activity of anti-inflammatory agents and antibiotics used in IBD and to fabricate multiparticulate CIN-102 pharmaceutical forms for colonic targeted drug release. The idea is to use CIN-102 to reduce colonic bacterial loads and improve the state of intestinal inflammation. Methodology: The Minimal Inhibitory Concentration (MIC), the Post-Antibiotic Effect (PAE) and the logarithmic reduction time of CIN-102 were determined against several aerobic and anaerobic bacterial isolates. The interactions between CIN-102 and commercialized antibiotics were evaluated. The MIC of 5-aminosalicilyc acid, GED-0507-34 and antibiotics were determined for anaerobic bacterial isolates. Concerning sustained released formulations: CIN-102 pellet cores were fabricated by extrusion-spheronization and subsequently coated with blends of insoluble polymers and natural biodegradable polysaccharides. CIN-102 mini-tablets were fabricated by direct compression. In vitro drug released was measured in simulated gastric and intestinal fluid. The efficacy of best sustained release formulations was assessed in a murine model of colitis. Samples of luminal contents and sections of the colon were taken to perform a bacteriological analysis. Expression of cytokines was analyzed from colonic tissues.Results and discussion: The broad-spectrum activity of CIN-102 was confirmed. All aerobic and anaerobic strains were susceptible to CIN-102. Furthermore, CIN-102 had an important PAE and exerted a fast logarithmic reduction of bacterial inoculum. It interacts synergistically with several antibiotics, mostly with colistin and aminoglycosides, restoring the antibiotic activity against multi-resistant bacteria. The promising in vitro activity of CIN-102 has to be further confirmed by animal studies. Anti-inflammatory agents used against IBD were not provided of antibacterial activity and neither of the antibiotics tested possessed a broad-spectrum of action against anaerobic isolates commonly found in the intestine. These results confirm the need of a broad-spectrum antibiotic capable of reduced increased bacterial loads during inflammation. Following this aim, oral dosage forms able to deliver CIN-102 into the colon were studied. Concerning the sustained release forms, in vitro CIN-102 release from coated-pellets and mini-tablets was reduced in simulated gastric and intestinal fluids. Colitic mice treated with CIN-102 controlled release formulations had less diarrhea and bloody stools. Furthermore, the concentrations of enterobacteria in colonic tissue and stool were significantly reduced in CIN-102 treated mice. These results show that sustained release formulations can effectively deliver CIN-102 in the lower part of the gastrointestinal tract, where the reduction of enterobacteria seems to ameliorate the course of colitis.Conclusion: CIN-102 is novel broad-spectrum antibacterial and sustained release formulations can effectively deliver this agent into the colon, reducing bacterial loads which might influence the state of intestinal inflammation.

Les éosinophiles sont des cellules à fonctionnalités multiples, impliquées dans de nombreux processus effecteurs et inflammatoires. Ils expriment à leur surface de nombreux récepteurs participant à l'immunité adaptative, mais aussi à l'immunité innée et libèrent, après activation, différents médiateurs, dont des protéines hautement cytotoxiques et des cytokines. Leur fonction exacte dans la réponse immunitaire innée reste encore inconnue. Outre leur présence au cours de certains processus granulomateux retrouvés lors de la schistosomiase ou dans la maladie de Crohn, une accumulation d'éosinophiles a été observée au sein de granulomes pulmonaires dans différents modèles d'infections mycobactériennes.<br />L'objectif de notre travail a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans les interactions entre les éosinophiles humains et Mycobacterium bovis BCG, choisi comme modèle de mycobactéries.<br />Après avoir démontré l'activité chimiotactique du BCG vis-à-vis des éosinophiles nous avons ensuite montré que les éosinophiles pouvaient, après activation en présence de BCG, produire des espèces réactives de l'oxygène et libérer la peroxydase de l'éosinophile par dégranulation. La mise en évidence de l'expression membranaire des récepteurs Toll-like (TLR) 2 et 4 sur les éosinophiles nous a permis de démontrer l'implication majoritaire de TLR2 dans l'interaction éosinophiles/BCG ainsi que l'activation des voies MAP kinases et de la voie NF-κB. Enfin, nous démontrons que les éosinophiles sont capables d'exercer une fonction cytotoxique vis-à-vis du BCG, mécanisme faisant intervenir à la fois des défensines et la protéine cationique de l'éosinophile (ECP).<br />Dans la continuité de la démonstration de l'expression par les éosinophiles de molécules partagées avec les lymphocytes T, nous nous sommes intéressés à d'autres molécules pouvant être impliquées dans les interactions éosinophiles/BCG, et plus particulièrement celles participant à l'immunité innée. C'est ainsi que, grâce à différentes approches de cytométrie en flux, de biochimie et de biologie moléculaire, nous avons mis en évidence l'expression du complexe CD3/TCRγδ à la surface d'une sous-population d'éosinophiles, puis nous avons montré la fonctionnalité de ce récepteur, après activation par des anticorps monoclonaux spécifiques ou des ligands physiologiques. Enfin, nous avons démontré, en utilisant des anticorps neutralisants ou un inhibiteur spécifique que CD3/TCRγδ participe à l'activation des éosinophiles induite par le BCG.<br />Ce travail représente la première étude extensive des mécanismes intervenant dans les interactions entre éosinophiles humains et M. bovis BCG. Il ouvre des perspectives nouvelles quant à la fonction des éosinophiles dans l'immunité innée, impliquant de manière originale deux récepteurs différents : TLR2 et CD3/TCRγδ. Nos résultats suggèrent également que les éosinophiles expriment des molécules de la famille des défensines, qui vient s'ajouter à leur arsenal cytotoxique et qui agirait en synergie avec l'ECP. En conclusion, ces résultats suggèrent que les éosinophiles puissent reconnaître directement des signaux de danger, incluant les mycobactéries, et, comme les lymphocytes Tγδ, représenter un nouveau lien entre immunité innée et immunité adaptative.

Pour combiner les bonnes propriétés mécaniques des matériaux métalliques et obtenir des surfaces bioactives, des revêtements de phosphate de calcium (Ca-P) ont été développés. Le but est d'améliorer la biocompatibilité et la bioactivité du système et créer une barrière contre l'éventuelle libération d'ions toxiques du substrat métallique. Notre démarche a été de développer une nouvelle voie de synthèse. Après un polissage mécanique et décapage chimique du substrat de Titane ou Ti-6Al-4V une couche intermédiaire en titanate de sodium a été obtenue par un prétraitement alcalin sur les substrats. Elle a été ensuite soumise à un traitement thermique afin de créer une couche alvéolaire nanométrique. Celle-ci facilite la croissance une couche de phosphate de calcium par voie autocatalytique d'une manière similaire au procédé de formation de l'os naturel. La caractérisation et l'étude des revêtements des Ca-P obtenus par les trois bains (acides, alcalins et oxydant) sur les substrats métalliques ont été réalisés. Les dépôts ont été étudiés d'un point de vue structural et morphologique. La stabilité des couches de Ca-P a été mesurée dans le fluide corporel (SBF) pour des périodes différentes utilisant des analyses biochimiques. En conclusion, cette méthode est une solution peu coûteuse, fiable, et utilisable à l'échelle industrielle. La couche de Ca-P aussi bien que le titanate de sodium obtenus peuvent permettre d'être imprégnés par des agents actifs comme un ou plusieurs agents antibactériens.

Les premiers stades larvaires chez l’huitre creuse, nommée Magallana gigas, constituent une étape clé du bondéroulement du parcours zootechnique et également pour la pérennisation de la production en écloserie. Dans l’objectifde réduire les mortalités observées en écloserie, nous avons recherché de nouveaux peptides antimicrobiens. Larecherche de ces PAM a été réalisée à partir de deux organismes marins, le poisson-lion invasif en mer des caraïbes,Pterois volitans, et la seiche commune présente sur les zones ostréicoles, Sepia officinalis. La recherche de PAM a étéréalisée préférentiellement à partir de transcriptomes de novo obtenus chez ces deux animaux. Chez le poisson lion, àpartir de BLAST, 7 transcrits codant pour des PAM ont été identifiés. Quatre de ces PAM partagent de fortes homologiesde séquences (>90% d’identité) avec des PAM riches en cystéines proches de l’hepcidine, la LEAP-2, la NK-lysine et la bdéfensineidentifiées chez d’autres poissons. Les 3 autres transcrits annotés pteroicidines A, B et C codent pour despeptides apparentés aux piscidines. La présence de la b-défensine et de la pteroicidine a codée par la pteroicidine A a puêtre confirmée dans les extrait de peau du poisson lion par spectrométrie de masse. Une étude approfondie a été menéesur deux formes amidée et non amidée de la ptéroicidine a ainsi que sur plusieurs peptides de différentes tailles issusdes pteroicidines B et C. Les résultats ont permis de mettre en évidence une relation entre la structure, l’amidation et lesactivités antibactériennes et hémolytiques de ces différentes ptéroicidines. Sur le modèle Sepia officinalis, par lesapproches classiques couplant la purification et les tests antibactériens ou par des approches utilisant les BlAST, aucunPAM n’a été mis en évidence. Nous avons donc développé une approche plus originale qui repose sur le « design » depeptides à partir du transcriptome. A partir de 811 petits peptides sans cystéines issus de la base de données APD, nousavons déterminé des critères récurrents concernant la charge, l’hydrophobicité et la composition en acides aminés. Surla base de ces critères et en s’appuyant sur les outils de prédiction de CAMP, douze peptides ont fait l’objet d’une synthèse.Cinq de ces peptides ont révélé un large spectre d’activités antibactériennes. Les peptides antibactériens issus de la seicheayant une activité non hémolytique ont fait l’objet d’un transfert en écloserie. Ce transfert a été optimisé à partir d’uneétude préliminaire sur le peptide de novo K4, particulièrement actif sur les vibrios. Cette étude a mis en évidencel’importance de l’innocuité du peptide antibactérien sur les différents maillons de la chaine trophique, notamment del’huitre, et sur l’importance du stade de développement ciblé. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés au devenir despeptides antibactériens de manière à s’assurer de leur biodégradabilité. L’ensemble de ces travaux a permis nonseulement d’identifier de nouveaux PAMs mais également d’apporter les premières données portant sur le potentiel del’utilisation de ces peptides comme alternative aux antibiotiques. / The first larval stages of oyster (Magallana gigas) are key steps in the smooth running of the zootechnical course and inthe sustainability of hatcheries, where mortality levels can be high. That is why we searched for new antimicrobialpeptides (AMPs) on two marine organisms, i.e. lionfish (Pterois volitans), which is invasive in the Caribbean Sea, and thecommon cuttlefish (Sepia officinalis), which is present in French oyster production areas. The search for AMPs wascarried out preferentially from de novo transcriptomes from these two animals. In lionfish, BLAST analyses allowed forthe identification of 7 transcripts encoding AMPs. Four of them shared strong sequence homology (> 90% identity) withAMPs rich in cysteines and close to hepcidin, LEAP-2, NK-lysin and b-defensin identified in other fish. The other 3transcripts, annotated pteroicidins A, B and C, coded for piscidin-related peptides. The presence of b-defensin andpteroicidin a encoded by pteroicidin A was confirmed in lionfish skin extracts by mass spectrometry. An in-depth studywas conducted on two amide and non-amide forms of pteroicidin a, as well as on several peptides of different sizesderived from pteroicidins B and C. The results highlighted a relationship between structure, amidation, and theantibacterial and hemolytic activities of these different pteroicidins. On the other hand, no AMP was highlighted in theSepia officinalis model using conventional approaches coupling purification and antibacterial tests or BLAST approaches.We therefore developed a more original approach that relies on the design of peptides starting from the transcriptome.Starting from 811 small cysteine-free peptides from the APD database, we determined recurring criteria for charge,hydrophobicity, and amino acid composition. Based on these criteria and on CAMP prediction tools, twelve peptides weresynthesized. Five of them revealed a broad spectrum of antibacterial activities. Non-hemolytic antibacterial peptidesderived from cuttlefish were transferred to the hatchery. This transfer was optimized thanks to a preliminary study onthe de novo K4 peptide, which is particularly active on vibrios. The study highlighted the importance of antibacterialpeptide safety on the various links of the trophic chain including oyster, and the importance of the targeted stage ofdevelopment. In addition, we addressed the fate of antibacterial peptides to ensure their biodegradability. Altogether,this work not only helped to identify new AMPs but also to provide the first data on the potential use of these peptidesas an alternative to antibiotics.

Après la mise en évidence de la forte activité antibactérienne à large spectre contre des bactéries Gram (+) et Gram (-) sauvages et résistantes aux antibiotiques des dérivés 3',4',6-tri-naphtylméthyl (2NM) et -trihexyl d'un petit aminoglycoside, la néamine, et de l'activité, contre les bactéries Gram (+) sauvages et résistantes, des 3',4'- et 3',6-di2NM néamines, les travaux réalisés ont cherché à obtenir des dérivés antibactériens plus actifs et moins toxiques que les dérivés trialkylés. Deux approches en séries aminoglycosides amphiphiles ont été développées dans ce but : (1) la synthèse à partir de la néomycine B de nouveaux dérivés de la néamine portant des groupements alkyles de différentes lipophilies de façon à diminuer globalement celle-ci et (2) après les premiers résultats en série néamine, la synthèse à partir de la N-acétyl glucosamine de dérivés amphiphiles d'un des constituants de la néamine, la néosamine.Dans la première approche, après la mise au point de méthodes d'alkylation de la néamine, il a été possible de passer de dérivés trialkylés de la néamine à des dérivés dialkylés, en particulier 3',6- dialkylés, plus actifs et moins cytotoxiques ceci en diminuant la lipophilie globale des composés. Dans la deuxième approche, à partir de la 1-allyl 3,4-dinonyl néosamine, des dérivés amphiphiles antibactériens à large spectre portant en position anomérique des groupements polaires ont été préparés après époxydation de la double liaison. Le dérivé tri2NM de la néamine s'était avéré avoir une forte affinité pour les lipopolysaccharides de la membrane externe de P. aeruginosa et agir à travers son caractère amphiphiles pour dépolariser la membrane bactérienne. L'étude du mode d'action des dérivés de la néamine préparés les plus actifs a suggéré un mécanisme d'action similaire. / In regard to the antibacterial activity of amphiphilic aminoglycosides which are (i) 3',4',6-trinaphtylmethyl (2NM) et -trihexyl neamine derivatives active against wild-type and resistant to antibiotic drugs Gram (+) et Gram (–) bacteria, and (ii) 3',4'- and 3',6-di2NM derivatives active against bacteria Gram (+) bacteria, the works were focused on the search for more active and less toxic derivatives than the trialkyl derivatives. With this aim, two approaches were developed for obtaining antibacterial amphiphilic aminoglycosides: (1) the synthesis from neomycin B of new neamine derivatives carrying alkyl groups of various lipophily in order to decrease the global lipophily and (2) after the first results in the neamine series, the synthesis from N-acetylglucosamine of amphiphilic derivatives of the aminosugar part of the neamine core named neosamine.In the first approach, after optimisation of alkylation methods of neamine, we shifted from active 3',4',6-trialkylated derivatives to less lipophilic more active and less cytotoxic dialkylated derivatives, especially 3',6 derivatives. In the second approach, from 1-allyl 3,4-dinonyl neosamine, large spectrum antibacterial derivatives carrying at the anomeric position polar groups were obtained through epoxidation of the allylic double bond. Previously, the tri2NM neamine derivative has appeared to be able to strongly bind to the lipopolysaccharides of the outer membrane of P. aeruginosa and to destabilize membranes. The study of the mechanism of action of the most active derivatives prepared suggested a similar mode of action.

Depuis une vingtaine d’années, l’utilisation massive des antibiotiques a provoqué l’apparition de souches bactériennes résistantes contre la plupart des familles d’antibiotiques disponibles sur le marché pharmaceutique. L’apparition de souches multirésistantes voire totorésistantes notamment dans le milieu hospitalier, pose de manière croissante des difficultés thérapeutiques et constitue un grave problème de santé publique. Lors de mon doctorat, deux approches ont été abordées.La première approche consiste à inhiber les enzymes DapF et MurE impliquées dans la voie de biosynthèse du peptidoglycane, composant principal de la paroi des cellules bactériennes. Nous avons donc préparé des acides aminés comportant des groupes fonctionnels triazolyle ou alcynyle, analogues stériquement contraints de l’acide 2,6-diaminopimélique (méso-DAP).La deuxième approche développée au laboratoire repose sur le développement d’adjuvants d’antibiotiques, permettant de cibler spécifiquement les protéines responsables des mécanismes de résistances (Histidines kinases, HKs). Ce travail a permis l’obtention de trente-trois molécules dérivées du thiophène, dont huit présentent une activité biologique contre trois HKs différentes (1,63 < CI50 (μM) < 243,9). De plus, sur les huit molécules biologiquement actives, deux ont présenté une inhibition de la croissance bactérienne contre des bactéries à gram-positif et/ou à gram-négatif (B. subtilis, S. aureus, B. anthracis, E. coli…) et une restaure la sensibilité de souches bactériennes (E. coli productrice de β-lactamases à spectre large (BLSE) et S. aureus résistant à la méticilline (SARM)) à l’antibiotique approprié (céfotaxime). / Over the two past decades, the massive use of antibiotics has led to the emergence of resistant bacterial strains against most families of antibiotics available on the pharmaceutical market. The emergence of multiresistant and totoresistant bacterial strains particularly in hospitals, which create increasing problem in the development of new therapeutics and constitutes serious public health threat problems. During my PhD, two approaches were discussed.The first approach of this project consist in targeting the DapF and MurE enzymes, which are implicated in the biochemical pathway for peptidoglycan biosynthesis, a key component of the bacterial cell wall. Consequently, we prepared amino acids derivatives with triazolyl and alkynyl groups, sterically hindered analogs of 2,6-diaminopimelic acid (meso-DAP).The second approach is the development of antibiotic adjuvants, to target specific proteins implicated in the development of bacterial resistance mechanisms (Histidine kinases, HKs). This work has enabled the development of thirty-three thiophene derivatives, eight of them have biological activity against three HKs (1.63 < IC50 (μM) < 243.9). In addition, among the eight molecules with biological activity, two of them present inhibition of bacterial growth (bactericide) against both gram-positive and/or gram-negative bacteria (B. subtilis, S. aureus, B. anthracis, E. coli…) and one of them restores the sensibility of bacterial strains (E. coli producing extended spectrum of β-lactamases (ESBL) and S. aureus resistant to methicillin (MRSA)) to the appropriate antibiotic (cefotaxim).

La valorisation des dérivés phénoliques et terpéniques issus de la biomasse s’insère parfaitement dans le défi actuel de nos sociétés qui pousse la chimie traditionnelle à évoluer vers une chimie durable. De par leur nature insaturée, les terpènes se montrent particulièrement intéressants pour synthétiser de nouveaux matériaux par réaction de chimie thiol-ène. Parallèlement, les dérivés phénoliques peuvent être facilement modifiés en synthons insaturés, susceptibles de réagir dans ces mêmes réactions. Ainsi, une large gamme de matériaux à base de linalol et d’eugénol a été élaborée sous irradiation UV. Une approche par photochimie a été privilégiée puisqu’elle s’inscrit parfaitement dans le cadre d’une chimie plus respectueuse de l’environnement. L’effet bénéfique des fonctions oxygénées du linalol et du phénol de l’eugénol sur l’activité antibactérienne a été démontré contre deux souches bactériennes principalement responsables du développement des maladies nosocomiales : S. aureus et E. coli. L’incorporation de nanoparticules de ZnO, de carvacrol ou d’acide tannique lors de la réaction de réticulation permet d’améliorer les propriétés antimicrobiennes de manière significative. L’association avec des polyesters semi-cristallins biosourcés et biodégradables présente une alternative intéressante pour optimiser les performances thermomécaniques des matériaux obtenus.Un deuxième type de matériaux a été synthétisé par photo-réticulation de dérivés phénoliques époxydés comme le résorcinol ou l’eugénol. La polymérisation cationique par ouverture de cycle photoamorcée permet la synthèse de matériaux dont les propriétés mécaniques sont plus élevées que les matériaux obtenus par réaction thiol-ène, et d’autre part de s’affranchir de l’agent réticulant à base de thiol. La synthèse de différents dérivés de l’eugénol mono-époxydés offre l’avantage de pouvoir moduler la composition des matériaux obtenus qui peuvent contenir des fonctions phénol et/ou des insaturations. Les groupements phénols sont indispensables à l’activité antibactérienne et sont à l’origine des propriétés anti-oxydantes. La possibilité d’introduire des insaturations permet une post- fonctionnalisation de la surface des matériaux.Ainsi une large gamme de matériaux réticulés, biosourcés et bioactifs dont les propriétés varient de l’élastomère au thermodurcissable a été synthétisée sous irradiation / The valorization of phenolic and terpene derivatives of biomass is perfectly in line with the current challenge of our societies that drives traditional chemistry to evolve towards a sustainable chemistry. Because of their unsaturated nature, terpenes are particularly interesting for synthesizing new materials by thiol-ene chemistry. At the same time, the phenolic derivatives can easily be modified to unsaturated synthons capable of reacting in these same reactions. Thus, a wide range of materials based on linalool and eugenol has been developed under UV irradiation. An approach by photochemistry has been selected since it fits perfectly within the framework of a chemistry more respectful of the environment. The beneficial effect of the oxygenated functions of linalol and phenolic functions of eugenol on antibacterial activity was demonstrated against two bacterial strains mainly responsible for the development of nosocomial diseases: S. aureus and E. coli. The incorporation of ZnO nanoparticles, carvacrol or tannic acid during the crosslinking reaction makes it possible to improve the antimicrobial properties significantly. The association with semi-crystalline biobased and biodegradable polyesters presents an interesting alternative to optimize the thermomechanical performance of the obtained materials.A second type of materials has been synthesized by photocrosslinking epoxidized phenolic derivatives such as resorcinol or eugenol. The photoinitiated cationic polymerization by opening of the ring enables the synthesis of materials whose mechanical properties are higher than the materials obtained by thiol-ene reaction and on the other hand to get rid of the thiol-based crosslinking agent. The synthesis of various monoepoxidized eugenol derivatives offers the advantage of being able to modulate the composition of the obtained materials which may contain phenol functions and / or unsaturations. The phenol groups are essential to the antibacterial activity and lead to the antioxidant properties. The possibility of introducing unsaturations allows a post-functionalization of the surface of the materials.Thus, a wide range of crosslinked, biosourced and bioactive materials whose properties vary from elastomer to thermosetting have been synthesized under irradiation

Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent l’élaboration de conservateurs naturels et hydrosolubles à base de polysaccharides greffés par des molécules actives d’origine végétale de type phénoliques (peu solubles dans l’eau). L’objectif est de développer de nouveaux systèmes présentant des propriétés antioxydantes et/ou antibactériennes, voire rhéologiques et principalement destinés aux domaines des formulations aqueuses cosmétiques et/ou alimentaires. Pour ce faire, le composé aminogaïacol (dérivé du gaïacol) a été greffé chimiquement sur un polysaccharide (carboxyméthylpullulane) selon des proportions variées (comprises entre 5 et 58 %). Les études physico-chimiques en milieux salins dilué et semi-dilué mettent en avant un caractère associatif (de type polysavon) des dérivés les plus greffés, avec des interactions intramoléculaires hydrophobes prédominantes qui limitent les propriétés rhéologiques. Tous les produits synthétisés ont par contre démontré des propriétés antioxydantes et antibactériennes. Le caractère associatif (i.e. la présence de microdomaines hydrophobes) s’est avéré être favorable à l’activité antioxydante, avec les meilleures activités observées pour le dérivé le plus fortement greffé en aminogaïacol (58%). Au contraire, le comportement associatif a limité l’activité biologique, dans ce cas, c’est le dérivé le moins greffé (5%) qui a démontré la meilleure activité antibactérienne, en raison d’une meilleure disponibilité des greffons. Afin d’améliorer les propriétés biologiques et/ou rhéologiques, cette approche de greffage de l’aminogaïacol a été étendue sur un autre polysaccharide anionique (l’alginate), plus rigide que le carboxyméthylpullulane avec des résultats prometteurs notamment en rhéologie. / The works described in this manuscript concern the development of natural and water soluble preservatives based on polysaccharides grafted with molecules of plant origin (from phenolic structure). The aim consists in developing new systems with antioxidant and/or antibacterial properties together with rheological ones for cosmetic and/or food application fields. For this purpose, aminoguaiacol (derived from guaiacol) was chemically grafted onto a polysaccharide (carboxymethylpullulan) in various proportions (between 5 and 58 %). The physicochemical studies in dilute and semi-dilute saline media put forward an associative character (of polysoap type) of the most grafted derivatives, with predominant hydrophobic intramolecular interactions which are limiting for rheology. All synthesized products have demonstrated antioxidant and antibacterial properties. The associative character (i.e., the presence of hydrophobic microdomains) was found to be favorable to the antioxidant activity, with the best activity for the most grafted aminoguaiacol derivative (58%). On the contrary, the associative behavior limited the antibacterial activity, in this case, the least grafted derivative (5%) demonstrated the best antibacterial activity, due to best availability of the grafted moieties. In order to improve the biological and/or rheological properties, this grafting approach of aminoguaiacol has been extended to another anionic polysaccharide (alginate), more rigid than carboxymethylpullulan with promising results notably as concerns rheology.