La synthèse d'une nouvelle famille d'oligomères de motifs contraints de dipeptides est décrite dans ce manuscrit. Les monomères utilisés sont des motifs 3(S)-amino-5-carbonylméthyl-2,3-dihydro-1,5-benzothiazépine-4(5H)-one (DBT), acide 2-aminométhyl-phényl-acétique (AMPA) et α-amino γ-lactames. La structure secondaire de ces édifices a été étudiée par spectroscopies RMN, IR, CD et RX. Nous avons montré tout d'abord que les oligomères de DBT sont capables d'adopter des structures stables et définies en ruban. En se basant sur ces structures, nous avons conçu de nouveaux systèmes beaucoup plus versatiles qui permettent de répartir diverses fonctions (basiques, acides, aromatiques) de part et d'autre de l'axe du ruban. Une stratégie de synthèse originale a été développée à cet effet. Elle consiste en la conversion directe de séquences peptidiques, incorporant des méthionines, en oligomères d'α-amino γ-lactames. Ils sont capables, au même titre que ceux de DBT, d'adopter des structures en ruban et de pénétrer dans les cellules. Enfin une étude in vivo chez la souris a montré le fort potentiel anti-tumoral d'un bioconjugué associant des oligomères d'AMPA à un inhibiteur de la Cathepsine D, enzyme lysosomale surexprimée et sécrétée par de nombreuses tumeurs solides. / The synthesis of a new type of constrained dipeptide motif oligomers is described. Monomers used are the (3S)-amino-5-(carboxylmethyl)-2,3-dihydro-1,5-benzothiazepin-4(5H)-one (DBT), the 2-aminomethyl-phenyl-acetic acid (AMPA) and α-amino γ-lactams. The secondary structure of those architectures has been studied by NMR, IR, CD and X-ray spectroscopies. Firstly, we demonstrated that DBT oligomers are able to adopt stable and well defined ribbon like structures. Based on these structures, we designed new systems, far more versatile which are able to distribute various functions (basic, acidic, aromatic) on each side of the ribbon axis. An original strategy has been developed for this purpose. It consists in the direct conversion of peptidic sequences, incorporating methionine, in α-amino γ-lactams oligomers. They are able, as the DBT, to adopt ribbon like structures and to be internalized into cells. Finally, an in vivo study in mice showed the high anti-tumoral potency of a bioconjugate linking AMPA oligomers to an inhibitor of the cathepsin D, a lysosomal enzyme overexpressed and secreted by numerous solid tumors.

Les virus sont au centre de problème de santé publique. En raison de l'apparition de nouveaux virus et pour certains de leur résistance aux traitements existants il est toujours d’actualité de développement de nouveaux agents antiviraux. En général, la stratégie de lutte contre les infections virales est basée sur la vaccination ou sur l'activité des petites molécules, interférant avec un ou plusieurs processus biologiques participant au cycle de vie du virus. Dans ce contexte, nous avons conçu et synthétisé des petites bibliothèques de molécules visant des propriétés anti-filovirus. Dans ce projet de recherche, nous avons mis l'accent sur le développement de composés ciblant la protéine Niemann-Pick C1, les protéases cathepsine et le processus de réplication. Lors du développement des inhibiteurs de Neimann-Pick C1 plus de 70 composés ont été synthétisés, portant le squelette pipérazine. Afin d'obtenir des inhibiteurs de cystéine cathepsines pouvant être impliqués dans la réplication du virus Ebola, nous avons synthétisé une petite bibliothèque de composés porteurs de groupement 1,3,5-triazine et possédant des activité de l’ordre du nanomolaire sur les cathepsines B, K, L et S. Enfin, pour inhiber la réplication du virus en ciblant SAH hydrolase, nous avons proposé une série de C-nucléosides carbocyclic ayant motif de 4-aza-7,9-dideazaadenosine. / The viruses cause the problem of public health. Due to the appearance of new viruses and their resistance to existing treatments there is still relevant to develop new antivirals. Generally, the strategy to combat viral infections is based on vaccination or on the activity of small molecules, interfering with one or more biological processes participating in virus life cycle. In this context, we took an effort to design and synthesize the library of small molecules possessing anti-filovirus properties. In this research project, we were focused on the developing of compounds targeting Niemann-Pick C1 protein, cathepsin proteases and replication process. In our effort into the development of the inhibitors of Neimann-Pick C1 we prepared the series of about 70 compounds, having in common the piperazine moiety. Diverse 1,4-N,N - substituents of piperazine, differencing in a size and shape were studied. In order to obtain efficient cysteine cathepsins inhibitors, we synthesized the small library of compounds bearing 1,3,5-triazine moiety. Finally, to inhibit the virus replication by targeting SAH hydrolase, we proposed the series of carbocyclic C-nucleosides having motif of 4-aza-7,9-dideazaadenosine.

Le microenvironnement des cellules tumorales présente plusieurs particularités comme l'hypoxie, l'acidification du milieu extracellulaire et l'hypersécrétion d'enzymes hydrolytiques. Ces hydrolases, comme la cathepsine D et l'héparanase, interviennent dans les étapes de la progression tumorale et notamment l'angiogenèse. Cette thèse s'intègre dans un projet dont la finalité est de concevoir un nano-objet moléculaire enzymo-sensible qui réagirait d'une manière spécifique aux enzymes hypersécrétées dans le microenvironnement tumoral pour assurer de façon simultanée, une fonction de détection et de ciblage des tumeurs. La première partie de nos travaux a été consacrée à la conception et à la validation d'un lien peptidique intégrable dans l'objet moléculaire, sensible aux formes de la cathepsine D actives du microenvironnement tumoral de cancers mammaires. Cet objectif a été réalisé suite à l'étude cinétique de l'hydrolyse de 5 peptides par la cathepsine D mature et la pro-cathepsine D dans les conditions de pH du microenvironnement tumoral. Nous avons également étudié l'effet de l'hypoxie et de l'acidification du milieu extracellulaire sur la sécrétion des formes actives de la cathepsine D par la lignée tumorale de cancer mammaire MCF-7. Dans une deuxième partie, nous avons travaillé sur l'élaboration d'héparines de bas poids moléculaire pouvant assurer la fonction thérapeutique de l'objet moléculaire grâce à leur activité anti-angiogénique. Nous avons mis au point une méthode innovante pour la dépolymérisation de l'héparine qui consiste en une hydrolyse radicalaire par le péroxyde d'hydrogène assistée par les ultrasons. Cette technique permet la production d'oligosaccharides d'héparines caractérisées par des poids moléculaires et des degrés de sulfatation contrôlés. En fonction des conditions de dépolymérisation par cette technique, les héparines de bas poids moléculaires produites peuvent être utilisées comme anticoagulant ou anti-angiogénique. / Tumor microenvironment is characterized by several particularities such as hypoxia, extracellular media acidification and the hyper-secretion of hydrolytic enzymes. These hydrolases, such as cathepsin D and heparanase, are involved in many steps of tumor progression like angiogenesis. This thesis is a part of a project that aims to develop a "smart" molecular nano-object that specifically reacts to hyper-secreted enzymes in the tumor microenvironment for the simultaneous detection and targeting of tumor. The first part of our work concerned the design and the validation of a peptide that is sensitive to active forms of cathepsin D which is a protease, unregulated in many tumors microenvironment such as breast cancers. This objective has been achieved following the kinetic study of the hydrolysis of 5 peptides by mature cathepsin D and procathepsin D in the pH conditions of the tumor microenvironment. On the other hand, we studied the effect of hypoxia and the acidification of the extracellular medium on the secretion of active forms of cathepsin D by the breast cancer cell line MCF-7. In a second part, we worked on the development of low molecular weight heparins that may provide therapeutic function of the molecular object through their anti-angiogenic activity. We have developed an innovative method for the depolymerization of heparin that consists on a radical hydrogen peroxide hydrolysis assisted by ultrasound. This technique allows the production of heparins oligosaccharides characterized by controlled molecular weight and degree of sulfatation. Depending on the depolymerization conditions by this technique, the produced low molecular weight heparins can be used as an anticoagulant or anti-angiogenic.

Le collagène de type I osseux subit une série de modifications post-traductionnelles au cours du processus de maturation. Un certain nombre de ces modifications sont quantifiables par dosage : c’est le cas des molécules de pontage enzymatiques pyridinoline (PYD) et désoxypyridinoline (DPD), de la pentosidine (PEN) qui est un produit de glycation, et de la forme native (α) et isomérisée (β) des C-télopeptides (α et β CTX) du collagène de type I. A l’aide d’un modèle de maturation in vitro d’os bovin foetal, nous avons montré que le taux de solubilisation du collagène osseux par la cathepsine K augmente avec la durée d’incubation des os à 37°C. Nous avons également montré que cette augmentation est corrélée au taux des modifications post-traductionnelles du collagène mesurées. Lors d’une étude précédente utilisant ce même modèle de maturation d’os foetal, nous avions déterminé que les modifications post-traductionnelles du collagène osseux influençaient les propriétés mécaniques de l’os. Dans le cadre de ce travail de thèse et pour compléter cette étude, nous avons mis au point un modèle pour étudier isolément l’influence des molécules de pontage PYD et DPD sur les propriétés mécaniques de l’os. Ce modèle utilise de l’os cortical bovin traité aux U.V. puis soumis à des tests de flexion trois points. Dans la même optique, nous avons contribué à la mise au point d’un dosage en chromatographie en phase liquide à haute performance qui permet de quantifier à la fois les formes matures et immatures des molécules de pontage pyridinoliques (PYD, DPD, HLNL et DHLNL) sur le même chromatogramme / Type I bone collagen undergoes a series of posttranslational modifications during maturation process. Some of them are quantifiable by assays: the enzymatic cross-links pyridinoline (PYD) and deoxypyridinoline (DPD), the advanced glycation end product pentosidine (PEN), and the native (α) and isomerized (β) forms of the type I collagen C-telopeptides (α and β CTX). With an in vitro model of bovine fetal bone maturation, we showed that bone collagen solubilization by cathepsin K increases with the duration of bone incubation at 37°C. We also showed a correlation between this increase of solubilization and the level of measured collagen posttranslational modifications. In a previous study, using the same fetal bovine bone maturation, our results had suggested a link between bone collagen posttranslational modifications and bone mechanical properties. In the aim to complete this study, we developed a model to focus on PYD and DPD influence in bone mechanical properties. This model uses bovine cortical bone subjected to ultraviolet light before three points binding tests. In the same purpose, we contributed to develop a High-Performance Liquid Chromatography essay, quantifying mature and immature forms of pyridinium crosslinks (PYD, DPD, HLNL and DHLNL) in an unique chromatogram

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques. / CD40 is a type I transmembrane glycoprotein belonging to the TNFRs family, which is expressed on the surface of immune, hematopoietic cells, vascular, epithelial, and other cell types, including a wide range of tumour cells. CD40 does not have a kinase domain. Thus, to induce a signal, CD40 interacts directly or indirectly with adapter proteins such as TRAFs and Jaks. The interaction of CD40 with its main ligand, CD154, plays an important role in regulating the immune response and homeostasis. The activation of CD40 on the surface of B cells increases its ability to promote antigen presentation, in addition to inducing proliferation, isotype switching, and apoptosis. Patients affected by mutations in the gene encoding the CD40 or its ligand are immunosuppressed and susceptible to opportunistic infections. Studies have shown that CD40, as other members of the family of TNFRs is capable of forming homodimers. More recently, it was shown that the formation of the CD40 homodimer is the result of the engagement of CD40 on B cells by CD154. In addition, the homodimerization of CD40 is important for the phosphorylation of Akt. The CD40/CD154 interaction can have a direct role in immunotherapy by inducing apoptosis of some cancer cells or an indirect role in activating antigen-presenting cells (APCs), thereby increasing the effectiveness of activation of cytotoxic T cells. Our results show that the induction of cell death by CD40 requires permeabilization of the lysosome, the release of cathepsin B, the presence of ROS and interaction with TRAF6, this programmed cell death is greater in the presence of the monomeric form of CD40, due to a mutation at the level of the cysteine 238. Moreover, the homodimerization of CD40 requires its translocation to lipid rafts and the presence of ROS. This homodimerization is necessary for the CD40 B-cell activation via the induction of expression of CD23, CD69 and CD80. In addition, our results show for the first time the involvement of the CD40 homodimer in the induction of CD23 expression via TLR4. Our results emphasize the importance of CD40 homodimer in signaling pathways and highlight the role of Cys-238 in the cooperation between receptors of the innate and adaptive immune response. All together our results will allow a better understanding of CD40 signaling pathways involved in several autoimmune diseases, which give a rise to a better therapeutic trial design.

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques. / CD40 is a type I transmembrane glycoprotein belonging to the TNFRs family, which is expressed on the surface of immune, hematopoietic cells, vascular, epithelial, and other cell types, including a wide range of tumour cells. CD40 does not have a kinase domain. Thus, to induce a signal, CD40 interacts directly or indirectly with adapter proteins such as TRAFs and Jaks. The interaction of CD40 with its main ligand, CD154, plays an important role in regulating the immune response and homeostasis. The activation of CD40 on the surface of B cells increases its ability to promote antigen presentation, in addition to inducing proliferation, isotype switching, and apoptosis. Patients affected by mutations in the gene encoding the CD40 or its ligand are immunosuppressed and susceptible to opportunistic infections. Studies have shown that CD40, as other members of the family of TNFRs is capable of forming homodimers. More recently, it was shown that the formation of the CD40 homodimer is the result of the engagement of CD40 on B cells by CD154. In addition, the homodimerization of CD40 is important for the phosphorylation of Akt. The CD40/CD154 interaction can have a direct role in immunotherapy by inducing apoptosis of some cancer cells or an indirect role in activating antigen-presenting cells (APCs), thereby increasing the effectiveness of activation of cytotoxic T cells. Our results show that the induction of cell death by CD40 requires permeabilization of the lysosome, the release of cathepsin B, the presence of ROS and interaction with TRAF6, this programmed cell death is greater in the presence of the monomeric form of CD40, due to a mutation at the level of the cysteine 238. Moreover, the homodimerization of CD40 requires its translocation to lipid rafts and the presence of ROS. This homodimerization is necessary for the CD40 B-cell activation via the induction of expression of CD23, CD69 and CD80. In addition, our results show for the first time the involvement of the CD40 homodimer in the induction of CD23 expression via TLR4. Our results emphasize the importance of CD40 homodimer in signaling pathways and highlight the role of Cys-238 in the cooperation between receptors of the innate and adaptive immune response. All together our results will allow a better understanding of CD40 signaling pathways involved in several autoimmune diseases, which give a rise to a better therapeutic trial design.