Le corps humain est composé de plus de 100 000 protéines qui interagissent entre elles afin d’assurer son bon fonctionnement. Néanmoins, il peut arriver que certaines de ces protéines subissent une mutation changeant l’équilibre de fonctions du corps telles que la réplication cellulaire. Ces mutations affectant la réplication cellulaire peuvent mener à des cancers, une maladie qui touche de plus en plus de gens à travers le monde. Afin de développer des médicaments efficaces contre cette maladie, il est nécessaire de bien comprendre les mécanismes biologiques impliqués pour établir une approche thérapeutique. Cette compréhension repose notamment sur l’utilisation d’outils moléculaires, de petites molécules possédant des fonctions chimiques versatiles pouvant donner des informations critiques dans le développement de médicaments. Ce présent mémoire se consacre sur le développement d’outils moléculaires à travers deux projets ayant des objectifs distincts. Le premier projet avait comme principal objectif d’approfondir les connaissances sur l’inhibition de la protéine RAS, une GTPase responsable de plus de 30% des cancers. À cet effet, l’approche privilégiée a été celle de la synthèse de macrocycles peptidiques se liant à la cystéine 118 de RAS d’après la structure du monobody NS1. Les structures cristallines et les données protéomiques obtenues ont permis d’identifier les interactions clés entre la protéine RAS et une série d’inhibiteurs cherchant à émuler les effets biologiques de NS1. Le second projet s’intéresse quant à lui aux effets du composé UM171 sur les cellules souches. En effet, cette petite molécule possède la capacité d’empêcher la différenciation des cellules souches hématopoïétiques et permet donc leur multiplication. Cette propriété est une source d’espoir dans le traitement des leucémies et des transplantions. Cependant, la cible biologique de ce composé reste un mystère à ce jour. Ainsi la seconde partie de ce mémoire mettra de l’avant la synthèse d’outils moléculaire à base de diazirines pour tenter de venir identifier la cible d’intérêt en utilisant la protéomique. / The human body is made up of more than 100 000 proteins which interact with each other to keep it functioning properly. However, it can happen that some of these proteins undergo a mutation which changes the balance of body functions such as cell proliferation. These mutations affecting cell proliferation can lead to cancer, a disease that is affecting more and more people around the world. To develop effective drugs against this disease, it is necessary to understand the biological mechanisms involved in order to establish a therapeutic approach. This understanding is particularly based on the use of molecular tools, small molecules with versatile chemical functions that can provide critical information for drug development. This thesis is devoted to the development of molecular tools through two projects with distinct objectives. The main objective of the first project was to deepen knowledge about the inhibition of the RAS protein, a GTPase responsible for more than 30% of cancers. To this end, the preferred approach has been the synthesis of peptide macrocycles binding to RAS cysteine 118 based on the structure of NS1 monobody. The crystal structures and proteomic data obtained have made it possible to identify key interactions between the RAS protein and a series of inhibitors seeking to emulate the biological effects of NS1. The second project focuses on the effects of compound UM171 on stem cells. Indeed, this small molecule can prevent the differentiation of hematopoietic stem cells and therefore allows their multiplication. This property is a source of hope in the treatment of leukemia and transplants. However, the biological target of this compound remains a mystery to this day. Thus, the second part of this thesis will focus on the synthesis of molecular tools based on diazirines in an attempt to identify the target of interest using proteomics.

La molécule UM171 amplifie les greffons de cellules souches hématopoïétiques. Cela permet l’utilisation de greffons de cellules souches provenant du sang de cordon ombilical pour des greffes chez les patients adultes, notamment dans les cas de cancers du sang. Bien que le mode d’action biologique d’UM171 soit connu, la protéine à laquelle se lie UM171 reste indéterminée. Le but de ce projet est d’identifier cette protéine-cible. Afin d’atteindre cet objectif, cette étude mise sur la conception, la synthèse, puis l’utilisation de sondes d’affinité. Dans ce mémoire, deux types de sonde sont présentées : les sondes d’affinité non covalentes et les sondes d’affinité photoréactives. Dans un premier temps, une sonde non covalente est synthétisée. Cette sonde, très active, est ensuite utilisée dans un essai de chimio-protéomique. Elle permet d’identifier les protéines KBTBD4, RCOR1 et HDAC2 par buvardage de western. Dans un deuxième temps, une sonde photoréactive est conçue, puis synthétisée. Considérant l’hypothèse de la présence d’un acide carboxylique dans le site actif de la protéine-cible, cette sonde exploite une fonctionnalité 2,5-diaryltétrazole comme groupement photoréactif sélectif aux acides carboxyliques. Afin de maximiser l’activité de cette sonde, celle-ci est développée grâce à l’étude de plusieurs analogues, dont la synthèse est également rapportée. Dans un troisième temps, la sonde photoréactive est utilisée dans deux essais de chimio- protéomique. Ces essais ont permis d’identifier la protéine CUL3 par spectrométrie de masse. La protéine CAND1 a également été identifiée, de façon moins significative. / The small molecule UM171 amplifies hematopoietic stem cells grafts. This allows the use of umbilical cord blood stem cells grafts for transplants in adult patients, for example in the case of blood cancer. Although the biological mode of action of UM171 is known, the protein to which UM171 binds remains undetermined. The aim of this project is to identify this target protein. To achieve this goal, this study focuses on the design, synthesis, and use of affinity probes. In this thesis, two types of probes are presented: non-covalent affinity probes and photoreactive affinity probes. First, a non-covalent probe is synthesized. This probe revealed to be very potent and is used in a chemoproteomics assay. The proteins KBTBD4, RCOR1 and HDAC2 are identified by western blotting. Second, a photoreactive probe is designed, and then synthesized. Assuming the presence of a carboxylic acid in the active site of the target protein, this probe exploits a 2,5-diaryltetrazole functionality as its photoreactive group selective to carboxylic acids. To maximize the activity of this probe, it is designed by studying several analogues, the synthesis of which is also reported. Third, the photoreactive probe is used in two chemoproteomics assays. These led to the identification of the protein CUL3 by mass spectrometry. The protein CAND1 was also identified, less significantly.