La télangiectasie hémorragique héréditaire (HHT) est une maladie rare (1/10.000). Son incidence est plus élevée (pouvant atteindre 1/1000) dans certaines zones géographiques dont la région Poitou-Charentes. Cette maladie autosomique dominante est causée par des mutations d'un des trois gènes identifiés ENG, ACVRL1 et SMAD4 codant pour des protéines de la voie BMP spécifiquement exprimés dans les cellules endothéliales. Le nombre croissant de mutations détectées chez les patients et l'expressivité variable de certaines mutations nous a ammené à déterminer les conséquences de mutations afin d'établir une corrélation génotype/phénotype. Cette corrélation est importante pour le conseil génétique et évidemment le diagnostic prénatal. Dans ce contexte, nous avons étudié aux niveaux cellulaire et moléculaire les effets de plusieurs mutations. L'effet délétère de ces mutations sur la protéine et/ou l'épissage de l'ARN a été évalué. Nous avons montré que sur les 23 mutations d'ACVRL1 : 1) 18 mutations faux-sens affectent la fonctionnalité de la protéine en réponse à BMP9 et 3 mutations sont de simples polymorphismes, 2) la mutation exonique c.733A>G (p.Ile245Val) affecte l'épissage de l'exon 6, 3) La mutation c.1048+5G>A de l'intron 7 en dehors du site consensus induit un épissage aberrant de l'exon 7. En ce qui concerne l'ENG, nous avons analysé 4 mutations et nous avons montré que la mutation c.1088G>A (p.Cys363Tyr) a un impact sur l'activité du récepteur et que les mutations c.1134G>A (p.Ala378Ala) et c.1060C>T (p.Leu364Leu) altèrent l'épissage de l'exon 8. Ce travail montre l'importance de l'étude approfondie de toute nouvelle mutation par des études in silico, in vitro et in cellulo à différents niveaux cellulaires. Des études in vivo ultérieures peuvent compléter et appuyer la stratégie expérimentale que nous avons suivie. / Hereditary hemorrhagic telangiectasia (HHT) is a rare disease (1/10.000). Its incidence is higher in certain geographic areas including the Poitou-Charentes region (1/1000). This autosomal dominant disease is caused by mutations in one of three identified genes ENG, ACVRL1 and SMAD4 encoding BMP pathway proteins specially expressed in endothelial cells. The increasing number of mutations detected in patients and the variable expressivity of certain mutations has taken us to determine the consequences of mutations to establish a genotype/phenotype correlation. This correlation is important for genetic counseling and obviously for prenatal diagnosis. In this context, we investigated the effects of several mutations at the cellular and molecular levels. The deleterious impact of these mutations on the protein and/or RNA splicing was evaluated. We have shown that for the 23 mutations of ACVRL1: 1) 18 missense mutations affect the functionality of the protein in response to BMP9 and 3 are polymorphisms, 2) exonic mutation c.733A>G (p. Ile245Val) affects the splicing of the exon 6, 3) mutation c.1048+5G>A in intron 7 off the consensus site induces an aberrant splicing of exon 7. Concerning the ENG, we analyzed 4 mutations and we showed that the mutation c.1088G> A (p.Cys363Tyr) has an impact on the activity of the receptor and that the mutations c.1134G> A (p.Ala378Ala) and c.1060C> T (p.Leu364Leu) inhibit the splicing of exon 8. This work shows the importance of the comprehensive study of any new mutation by in silico, in vitro and in cellulo studies at different cellular levels. The in vivo studies can further complement and support the experimental strategy that we followed.

Des études phytochimiques dediverses espèces du genre Macaranga ontconduit à la découverte d’une familleintéressante de stilbènes prénylés nommésschweinfurthines (SWs). Le NCI (NationalCancer Institute) a évalué l’activité cytotoxiquede ces composés sur un panel de 60 lignéescellulaires cancéreuses : ces composésprésentent de très bonnes activités cytotoxiquessur certaines de ces lignées. De plus, leur profild’activité original suggère que ces composésagissent selon un nouveau mécanisme d’action,encore inconnu. Ainsi, ce projet de thèse a pourbut d’éclaircir ce mécanisme par identificationdes protéines cibles ainsi que des voies designalisations impliquées. Pour cela l’obtentiond’une grande quantité de SWs était nécessaire.Dans un premier temps, l'espèce vietnamienneMacaranga tanarius a été sélectionnée par uneapproche utilisant les réseaux moléculaires. Sonétude phytochimique a conduit à l’isolement denouveaux analogues et de SWs d’intérêt àl'échelle du gramme, permettant de réaliser dansun second temps des modifications chimiquesciblées. Une fonction alcyne a, par exemple, étéintroduite sur la SW G sans altérer son profild’activité. La présence de cette fonction aensuite permis le couplage de la SW avec unfluorophore et une biotine par chimie click incellulo. Des études de localisation intracellulaireet d’identification d’un partenaire protéique ontensuite été réalisées. En parallèle de ces travaux,l’interaction entre les SWs et la protéine OSBP(Oxysterol-binding protein), décrite commeétant une cible potentielle des SWs a égalementété investiguée. / Phytochemical studies fromMacaranga species led to the discovery of aninteresting family of prenylated stilbenesnamed schweinfurthins (SWs). The NCI(National Cancer Institute) evaluated thesemolecules on a panel of 60 human cancer cells:studying these molecules is of great interestbecause they display promisingantiproliferative activities for specific tumorderivedcell lines. Furthermore, theiruncommon activity profile suggests that itimplements a new mechanism of action. Ourproject aims to decipher this mechanism byfinding the targeted protein(s) and thesignalling pathway involved. For that purpose,a large amount of these natural stilbenes wasrequired. First, a vietnamese plant has beenselected using molecular networking approachto ensure the presence of these molecules.Then, a phytochemical study on a large scaleled to the isolation of the compounds of interest(several grams) and new analogues. An alkynemoiety has been introduced on one of thesemolecules by a selective chemical modificationwithout any loss of the specific cytotoxicprofile. This alkyne function allowed the incellulo click reaction between a fluorescentprobe or a biotin. Thus, studies of intracellularlocalization and protein identification havebeen achieved. Concurrently, interactionbetween SWs and Oxysterol-binding protein(OSBP), a previously described target of thesecompounds, has been studied.

Le principal objectif de cette thèse a consisté au développement d’une méthode de screenning pour la découverte de nouvelles réactions de ligations bioorthogonales ainsi que son application sur une bibliothèque développée pour cette étude. Par conséquent, un système de screening a été conçu en trois étapes consistant au départ en une analyse HPLC, puis une évaluation basée sur la fluorescence de haute résolution et finalement un test de microscopie confocal in cellulo. Puis, nous avons standardisé toutes les analyses avec les réactions CuAAC et SpAAC. En outre, nous avons synthétisés 18 réactifs d’intérêts et effectué un screening de 58 expériences de ligation avec une évaluation par méthode HPLC. Parmi les 9 réponses positives obtenues figure 6 réactions impliquant de nouveaux réactifs et les analyses LC‐MS ont pu tous les valider comme des réactions de cycloaddition directe à l’exception d’une réaction. Finalement, nous avons pu appliquer la méthode in cellulo développée, afin d’évaluer la pertinence des réactions de chélation CuAAC pour une application sur cellules. / The main goal of this thesis was the development of a screening method for the discovery of new bioorthogonal ligation reactions as well as its application on a self‐designed library. Therefore we designed a three step screening system consisting of a preliminary HPLC assay, a high resolution fluorescence based assay and a final in cellulo confocal microscopy assay.Subsequently we standardized all assays with the highly established CuAAC and SpAAC. Furthermore, we successfully synthesized 18 reagents of interest and screened 58 ligation experiments with the help of the HPLC setup. The 9 positive hits from this screening contained 6 reactions involving novel reagents and LCMS analysis was able to validate all but one as straight forward cycloaddition reaction. Finally we were able to apply the newly developed in cellulo assay to assess the suitability of chelating CuAAC for in cell application.

De nos jours, l'apport de polyphénols s'avère être bénéfique dans la lutte contre les dommages oxydatifs liés au stress oxydant. Cependant, leur biodisponibilité est limitée par leur polarité. Pour contourner ce problème, une des stratégies consiste à ajuster la lipophilie de l'antioxydant par des réactions de lipophilisation mettant en jeu un vecteur lipidique. Ainsi, des précédentes études ont montré que l'activité antioxydante était directement liée à la longueur de la chaîne alkyle greffée et ont également révélé un effet non linéaire dit effet « cut-off ». L'objectif de notre étude a donc été de comprendre l'effet non linéaire de la lipophilisation sur l'activité antioxydante de l'acide rosmarinique. Ainsi, des rosmarinates d'alkyle et de diacylglycérol ont été synthétisés, et leurs propriétés antioxydantes évaluées sur des fibroblastes surexprimant une quantité d'EROs. L'effet « cut-off » a été à nouveau observé avec ces phénolipides. En effet, le rosmarinate de décyle et le 1-rosmarinoyl-2,3-dilauroyl glycérol sont les antioxydants les plus actifs. Cependant, la série des rosmarinates d'alkyle étant la plus efficace, l'influence du vecteur lipidique a été étudié uniquement sur cette dernière. Il a été ainsi constaté que la lipophilisation de l'acide rosmarinique avec une chaîne alkyle de 4 à 10 atomes de carbone améliore son transport au sein de la cellule, alors que les esters à 16 et 18 atomes de carbone s'organisent sous forme d'agrégats extracellulaires limitant ainsi leur internalisation. De plus, alors qu'une partie de ces esters est localisée dans le cytoplasme, tout comme l'acide rosmarinique et le rosmarinate de butyle, le rosmarinate de décyle est en revanche situé dans la mitochondrie. Cette propriété en fait donc une molécule très prometteuse pour la conception de nouveaux antioxydants à activité mitochondriale ciblée. Néanmoins, sa cytotoxicité joue un rôle majeur dans son mécanisme d'action. A fortes concentrations, il affecte la viabilité cellulaire, tandis qu'à faibles concentrations, aucun effet cytotoxique notable n'est mis en évidence. / Nowadays, polyphenols supply has proved to be beneficial against oxidative damages linked to oxidative stress. However, their bioavaibility is limited by their polarity. To solve the issue, one strategy consists in adjusting the antioxidant hydrophobicity by lipophilization reactions with lipidic carriers. Indeed, previous studies showed that antioxidant activity was directly linked to the alkyl chain length grafted and also revealed a “cut-off” effect. The objective of this study is to understand this nonlinear effect of the lipophilization of rosmarinic acid on antioxidant activity. Thus, alkyl rosmarinate and diacylglycerol rosmarinate were synthesized and their antioxidant activity was evaluated into fibroblasts cells overexpressing radical oxygen species. The “cut-off” effect was again observed with these phenolipids. In fact, decyl rosmarinate and dilauroyl rosmarinate were shown to the best antioxydants. The lipophilization of rosmarinic acid with an alkyl chain from 4 to 10 carbon atoms improve its cell uptake whereas esters of 16 and 18 carbon atoms assemble in extracellular aggregate limiting their cell uptake. Furthermore, one part of these esters is located into cytoplasm like rosmarinic acid and butyl rosmarinate. On the contrary, the decyl rosmarinate (R10) is located into mitochondria. This property allows targeting mitochondria. Nevertheless, its cytotoxicity is involved in mechanism. At high concentration, R10 affects cell viability, while at low concentration, no cytotoxic effect is observed.

My Ph.D. research consists of two components: discovery of novel macrolide antibiotics and methodology development of N-sulfinyl metallodienamines. To tackle bacterial resistance, new antibiotics are desperately needed. My research objective is to address this need by designing, synthesizing, and evaluating novel macrolide antibiotics based on the best-in-class drug candidate, solithromycin. The drug discovery including following three projects: 1) Synthesis of solithromycin analogs wherein the desosamine sugar has been replaced with an acyclic amino alcohol surrogate; 2) In cellulo Click chemistry wherein the bacterial cell serves as the reaction vessel and the ribosome catalyzes the formation of triazole cycloadducts by testing different combinations of azide and alkyne fragments. One of the mechanisms of resistance to macrolide antibiotics is exemplified by methylation of A2058 by the methyltransferase encoded in erm genes. Methylation or dimethylation of A2058 leads to a steric clash with the macrolides and reduces the affinity of the macrolide for the ribosome. Thus, the bacterial resistant can be relieved via disrupting steric clashes between desosamine and A2058 residues. In 2017, I started a new project looking at the scope of the acyclic domino Michael/Mannich reaction to prepare chiral cyclohexenes developed by a previous group member, Dr. Vijay Chatare. This reaction is highly regioselective and stereoselective. Recent research showed that this reaction could be utilized on acroleins, acrylates and unsaturated ketones. Thus, we applied this useful methodology towards the concise total synthesis of (+)-ibogamine. / Chemistry

L'orientation du fuseau mitotique joue un rôle essentiel dans le choix du destin cellulaire et dans l'homéostasie des tissus. Dans certains contextes, l'orientation du fuseau est contrôlée par le complexe moléculaire LGN, dont la localisation sous-corticale détermine le site de recrutement du moteur dyneine, lequel exerce des forces sur les microtubules astraux pour orienter le fuseau. Chez les vertébrés la régulation moléculaire de ce processus est cependant peu caractérisée. Nous avons décidé de chercher de nouveaux régulateurs de l'orientation du fuseau chez les vertébrés. Avec cet objectif, j'ai développé un modèle d'orientation du fuseau spécifiquement contrôlé par le complexe LGN. Avec ce modèle, j'ai réalisé un crible RNAi en évaluant 110 candidats incluant des moteurs moléculaires pour leur fonction dans l'orientation du fuseau. Notamment, ce crible a révélé que les régulateurs de la dyneine sont inégalement requis pour orienter le fuseau. De plus, entre les sous-unités de la dynactine, j'ai trouvé que la protéine du capping de l'actine, CAPZ-B, est un régulateur majeur de l'orientation du fuseau. La caractérisation de la fonction de CAPZ-B in vitro a révélé que CAPZ-B contrôle l'orientation du fuseau en régulant les complexes dyneine et dynactine ainsi que la dynamique des microtubules du fuseau, indépendamment de son rôle comme modulateur de l'actine. Finalement, nous avons démontré que CAPZ-B régule l'orientation planaire du fuseau in vivo dans le neuroépithelium. Je pense que mes travaux vont contribuer à la compréhension de la fonction de la dyneine dans l'orientation du fuseau chez les vertébrés, ouvrant la voie pour de nouvelles recherches dans le domaine. / Mitotic spindle orientation is involved in cell fate decisions, tissue homeostasis and morphogenesis. In many contexts, spindle orientation is controlled by the LGN molecular complex, whose subcortical localization determines the site of recruitment of the dynein motor which exerts forces on astral microtubules orienting the spindle. In vertebrates, there is missing information about the molecules regulating the formation of the complex and those working downstream of it. This prompted us to screen for new regulators of vertebrate spindle orientation. For this, I developed a novel model of spindle orientation specifically controlled by the LGN complex. Using this model, I performed a live siRNA screen testing 110 candidates including molecular motors for their function in spindle orientation. Remarkably, this screen revealed that specific dynein regulators contribute differentially to spindle orientation. Moreover, I found that an uncharacterized member of the dynactin complex, the actin capping protein CAPZ-B, is a strong regulator of spindle orientation. Analyses of CAPZ-B function in cultured cells showed that CAPZ-B regulates spindle orientation independently of its classical role in modulating actin dynamics. Instead, CAPZ-B controls spindle orientation by modulating the localization/activity of the dynein/dynactin complexes and the dynamics of spindle microtubules. Finally, we demonstrated that CAPZ-B regulates planar spindle orientation in vivo in the chick embryonic neuroepithelium. I expect that my work will contribute to the understanding of dynein function during vertebrate spindle orientation and will open the path for new investigations in the field.

Ce travail est axé sur l’amélioration des propriétés de biospécificité de sondes polymères fluorescentes, d’architectures contrôlées synthétisées par polymérisation RAFT, pour deux applications principales : le ciblage de tumeurs cancéreuses in vivo et le marquage de protéines pour des études in cellulo. Pour une imagerie ciblée de l’angiogénèse tumorale in vivo, des systèmes de ciblage multivalents à deux niveaux ont été élaborés en combinant à la fois i) des polymères bien contrôlés synthétisés par polymérisation RAFT et par le procédé PISA, ii) des clusters peptidiques tétravalents présentant une forte affinité pour les intégrines αvβ3 et iii) des fluorophores émettant dans le rouge lointain/proche-infrarouge pour un suivi in vitro et in vivo par microscopie optique. Deux types de sondes ont été synthétisés, des conjugués linéaires et des nanoparticules chevelues. La présentation multivalente du cluster peptidique permet d’augmenter considérablement l’affinité pour les intégrines αvβ3. Les premières évaluations biologiques indiquent une internalisation cellulaire des sondes polymères médiée par les clusters peptidiques ainsi qu’un marquage sélectif des cellules sur-exprimant les intégrines αVβ3. Pour le marquage de protéines, deux stratégies ont été explorées : le marquage de protéines natives par couplage covalent de sondes ω-fonctionnelles et le marquage de protéines recombinantes par des sondes porteuses d’un ligand spécifique. Pour la première stratégie, une fonction ester activé a été introduite en extrémité ω de sondes polymères par chimie thiol-ène pour marquer les résidus lysines des protéines natives. Cette approche a abouti à un poly-marquage difficile à contrôler mais offrant une brillance élevée. Pour la seconde stratégie, un groupement acide nitrilotriacétique (NTA) a été introduit en extrémité α des sondes polymères afin de marquer spécifiquement les protéines taguées Histidines. Cette approche a permis un marquage efficace de différentes protéines et permet de contrôler précisément le nombre de sondes par protéine ainsi que leur site de fixation sur la protéine. Finalement, suite à ces travaux, une nouvelle stratégie de synthèse de polymères séquencés par addition successive de monomères hétéro-bifonctionnels en utilisant des réactions chimiques très efficaces, sélectives et orthogonales a été proposée et validée. / This work is focused on improving the biospecificity properties of fluorescent polymer probes, with controlled architectures, for two main applications: the in vivo targeting of cancer tumors and the labeling of proteins for in cellulo studies. For a targeted imaging of tumor angiogenesis in vivo, targeting systems presenting two levels of multivalency were developed by combining both i) well-controlled polymers synthesized by RAFT polymerization and the PISA process, ii) peptide tetravalent clusters exhibiting a high affinity for the αvβ3 integrins and iii) fluorophores emitting in the far red / near-infrared for a monitoring in vitro and in vivo by optical microscopy. Two types of probes were synthesized, linear conjugates and hairy nanoparticles. Multivalent presentation of the peptide cluster induced a significant increase of the affinity for αvβ3 integrins. The first biological evaluations also indicated an efficient cellular internalization of polymer probes mediated by the peptide clusters and a selective labeling of cells over-expressing αvβ3 integrins. For protein labeling, two strategies were explored: the labeling of native proteins by covalent coupling of ω-functional polymer probes and the labeling of recombinant proteins by probes bearing a specific ligand at one chain-end. For the first strategy, an activated ester function was introduced at the ω-end of polymer probes by thiol-ene chemistry to label the lysine residues of native proteins. This approach resulted in a poly-labeling, difficult to control but providing highly bright bioconjugates. For the second strategy, a nitrilotriacetic acid group (NTA) was introduced at the α-end of polymers probes to specifically label Histidine tagged proteins. This approach enabled an efficient labeling of different proteins with a more precise control of the number of probes per protein and of the binding site. Finally, following this work, a new synthetic strategy of sequenced polymers by successive addition of hetero-bifunctional monomers using highly efficient, selective and orthogonal chemical reactions was proposed and validated.