En esta Tesis se proponen varias estrategias de síntesis de complejos de polimetilén bisadeninas con iones metálicos de transición d10, ya que su química de coordinación se ha mostrado marcadamente diferente a la correspondiente a las alquiladeninas, lo que ha permitido la obtención de complejos tanto de esfera externa como de esfera interna. Se completa este estudio con la preparación de otras polimetilén bispurinas y de sus correspondientes complejos, así como de las polimetilén bispirimidinas como nuevos ligandos y derivados sintéticos de las bisadeninas con una interesante capacidad de formación de complejos con el ión Ag(I) que permite generar metalomacrociclos. Los complejos se caracterizan mediante técnicas espectroscópicas y de difracción de Rayos X. Las estructuras cristalinas obtenidas han permitido encontrar patrones de reconocimiento molecular generados a partir de interacciones no covalentes (enlaces de hidrógeno, apilamiento y anión-).

Les interactions non-covalentes (NCI pour Non-Covalent Interactions) stabilisant les complexes non-covalents biologiques (NCX pour Non-Covalent compleXes) régissent la majorité des processus cellulaires indispensables au développement et au bon fonctionnement de tout organisme vivant. Toutes les fonctions de l'ADN, tels que son conditionnement, sa réplication et la régulation de son expression, sont permises par la formation et la dissociation de NCI avec des protéines. La compréhension des bases de ces processus cellulaires de l'ADN au niveau moléculaire est un sujet d'actualité et d'une importance fondamentale. Des informations essentielles peuvent être obtenues par spectrométrie de masse (MS pour Mass Spectrometry) qui joue un rôle de plus en plus important dans ce domaine. Malgré la technologie avancée déjà mise en ¿uvre, le développement de nouveaux concepts d'ionisation et d'activation implémentent perpétuellement la MS. Les travaux de thèse exposés à travers ce manuscrit présente l'étude de la stabilité des NCI maintenant les NCX biologiques par la comparaison des voies de fragmentations observées en mode positif et en mode négatif mais aussi par l'application de certains concepts récents de la MS comme : (i) l'utilisation d'agents de " superchargement " et, (ii) le développement et l'utilisation d'une source V-EASI (pour Venturi Easy Ambiant Sonic-spray Ionization) permettant l'aspiration libre de la solution et la désorption/ionisation des analytes par la seule vélocité du gaz de nébulisation.

Les interactions non-covalentes (NCI pour Non-Covalent Interactions) stabilisant les complexes non-covalents biologiques (NCX pour Non-Covalent compleXes) régissent la majorité des processus cellulaires indispensables au développement et au bon fonctionnement de tout organisme vivant. Toutes les fonctions de l'ADN, tels que son conditionnement, sa réplication et la régulation de son expression, sont permises par la formation et la dissociation de NCI avec des protéines. La compréhension des bases de ces processus cellulaires de l'ADN au niveau moléculaire est un sujet d'actualité et d'une importance fondamentale. Des informations essentielles peuvent être obtenues par spectrométrie de masse (MS pour Mass Spectrometry) qui joue un rôle de plus en plus important dans ce domaine. Malgré la technologie avancée déjà mise en ¿uvre, le développement de nouveaux concepts d'ionisation et d'activation implémentent perpétuellement la MS. Les travaux de thèse exposés à travers ce manuscrit présente l'étude de la stabilité des NCI maintenant les NCX biologiques par la comparaison des voies de fragmentations observées en mode positif et en mode négatif mais aussi par l'application de certains concepts récents de la MS comme : (i) l'utilisation d'agents de " superchargement " et, (ii) le développement et l'utilisation d'une source V-EASI (pour Venturi Easy Ambiant Sonic-spray Ionization) permettant l'aspiration libre de la solution et la désorption/ionisation des analytes par la seule vélocité du gaz de nébulisation. / Non-covalent interactions (NCI) stabilizing biological non-covalent complexes (NCX) lead most of cellular processes compulsory for the development and the functioning of all living organisms. All DNA functions, such as its conditioning, its replication and the regulation of its expression, are allowed by the formation and the dissociation of NCI with proteins. The comprehension of cellular processes basis of DNA at the molecular level is both topical and fundamental. Crucial information can be obtained by mass spectrometry (MS) which plays an increasing role in this field. Despite the already advanced technology applied, the development new ionization and activation concepts implement perpetually the MS. The Ph.D. work described through this manuscript presents the study of NCI maintaining the biological NCX by the comparison of fragmentation pathways observed in positive ion mode and in negative ion mode but also by the application of some recent MS concepts like: (i) the use of supercharging reagents and, (ii) the development and the use of a Venturi Easy Ambiant Sonic-spray Ionization (V-EASI) source allowing the free aspiration of the solution and the desorption/ionization of the analytes only by the velocity of the spraying gas.

Les polyphénols naturels forment des complexes non-covalents dans lesquels le π-stacking et les liaisons hydrogène jouent un rôle clé dans la stabilisation. Les calculs DFT incluant la dispersion (DFT-D), la description des processus d'agrégation non-covalente de produits naturels devient fiable. Dans ce travail, les méthodes DFT-D sont appliquées à i) la compréhension de la biosynthèse stéréo- et régio-sélective des oligostilbenoïdes, ii) la prédiction de l'agrégation des antioxydants naturels au sein de la membrane bicouche lipidique, qui pourrait rationaliser la synergie de la vitamine E, la vitamine C et polyphénols dans leur action antioxydante, et iii) la modulation des propriétés optiques de dérivés de chalcones. / Natural polyphenols form non-covalent complexes in which π-stacking and H-bonding play a key stabilizing role. The dispersion-corrected DFT calculations have paved the way towards reliable description of aggregation processes of natural products. In this work, these methods are applied at i) understanding of stereo- and regio-selective oligostilbenoids biosynthesis; ii) predicting natural antioxidant aggregation within lipid bilayer membrane, which may allow rationalizing the synergism of vitamin E, vitamin C and polyphenols in their antioxidant action; and iii) modulating optical properties of chalcone derivatives.

Les polyphénols sont abondamment trouvés dans de nombreux fruits, légumes, boissons etc. et ils possèdent de nombreux effets bénéfiques pour la santé. Les méthodes de calcul ont été utilisées dans le cadre de cette thèse pour rationaliser, décrire et prédire les propriétés physiques et chimiques des flavonolignanes et des pyranoanthocyanines pour la compréhension de leurs actions biologiques au niveau moléculaire. Tous les résultats des calculs théoriques ont été discutés par rapport aux données expérimentales. Les propriétés liées à l'activité antioxydante des flavonolignanes ont été étudiées par les méthodes de la théorie de la densité fonctionnelle (DFT). La dépendance au pH des propriétés d'absorption UV/Vis des flavonolignanes et des pyranoanthocyanines ont été évaluée par des méthodes DFT dépendante du temps (TD-), et les interactions non-covalentes ont été étudiées avec les méthodes de DFT incluant la correction de dispersion. Un bref aperçu est également donné sur l'interaction de ces composés avec des biomolécules. Le chapitre 6 présente des résultats non encore publiés de plusieurs systèmes non-covalents pigment: copigment. Cette partie des résultats constitue un bon point de départ pour la recherche du ‘meilleur copigment’. / Polyphenols are abundantly found in many fruit, vegetables, beverages, etc. and they possess many potential health benefits. Computational methods were thoroughly used through this thesis to rationalize, describe and predict physical chemical properties of flavonolignans and pyranoanthocyanins. Here, we aim at an understanding of polyphenol biological actions at a molecular level. All outcomes from the theoretical computations were discussed with respect to experimental data. The properties related to antioxidant activity of flavonolignans were investigated by density functional theory (DFT) methods. The pH dependence of ultraviolet/visible (UV/Vis) absorption properties of flavonolignans and pyranoanthocyanins were evaluated by time dependent (TD-) DFT methods, and noncovalent interactions were investigated within dispersion-corrected DFT methods. A short overview is also given on interaction of such compounds with biomolecules. Chapter 6 presents yet not published results of several noncovalent pigment: copigment systems. This part of the results serves as a good starting point to search for ‘the best copigment’.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the synthesis of five new planned [2]rotaxanes whith thread derivates succinamide [R1R2NC(O)CH2CH2C(O)NR1R2, where R1 = R2 = Pr, i-Pr, Bu, i-Bu e R1 = CH2Cy e R2 = CH2Ph]. The compounds were obtained by a five-component clipping reaction. Several studies have been conducted with these compounds such as: deslipping reactions, structural analysis, molecular dynamics by using solution 1H NMR spectroscopy and intra and intermolecular interactions using Hirshfeld surface. From these results, it was observed that the deslipping reaction was highly effective when microwave irradiation was employed and the reaction has shown to be an efficient model for the synthesis of macrocycles. Moreover, it was possible to calculate the rotational energy barrier of the macrocycle around the thread of [2]rotaxanes. In addition, when the Hirshfeld surface was used, it was possible to demonstrate all of the non-covalent interactions between the submolecular components as well as the intermolecular interactions of [2]rotaxane. / Este trabalho apresenta a síntese planejada de cinco novos [2]rotaxanos com filamentos lineares derivados da succinamida [R1R2NC(O)CH2CH2C(O)NR1R2, onde R1 = R2 = Pr, i-Pr, Bu, i-Bu e R1 = CH2Cy e R2 = CH2Ph]. A síntese dos compostos foi realizada através de uma reação cinco componentes utilizando o método clipping. Diversos estudos foram realizados com esses compostos, como: dissociação dos subcomponentes moleculares (deslipping), estruturais, de dinâmica molecular utilizando RMN de 1H em solução e das interações inter/intramolecular utilizando superfície de Hirshfeld. Através dos resultados foi possível verificar que a reação de deslipping foi altamente eficiente quando utilizado irradiação de micro-ondas, sendo um ótimo modelo para a síntese de macrociclos. Além disso, foi possível calcular a energia da barreira rotacional do macrociclo ao redor do filamento linear para os [2]rotaxanos em questão. Com a utilização da superfície de Hirshfeld foi possível demonstrar todas as interações intra e intermoleculares para os [2]rotaxanos.

L’encapsulation des espèces chargées ou neutres dans la cavité interne d’hôtes organiques est un domaine fascinant de la recherche et représente un défi pour de nombreux laboratoires partout dans le monde. La réussite exceptionnelle de ce sujet provient principalement de l’imagination des chimistes dans la conception et la synthèse d’hôtes organiques ayant une fonction de reconnaissance. Depuis l’origine du concept de la chimie hôte-invité, une grande variété de composés organiques a été synthétisée comme récepteurs moléculaires pouvant former des systèmes auto-organisés avec différents degrés de complexité. Les applications possibles sont la reconnaissance moléculaire, la vectorisation de médicaments, la séparation et le stockage, les biocapteurs et la catalyse (réaction chimique dans l’espace clos d’un nano-réacteur).L’objet de nos travaux consistait en la synthèse de molécules cages par auto-assemblage de cyclotrivératrylènes spécifiquement fonctionnalisés. De nombreux essais ont été menés pour dimériser deux CTV dans l’optique d’obtenir des cryptophanes auto-assemblés selon différents modes de coordination. Tout d’abord, des cyclotrivératrylènes fonctionnalisés par des pyridines ont été formés dans l’optique d’obtenir des cryptophanes auto-assemblés par des liaisons de coordination ou par des liaisons hydrogènes.Un second volet de nos travaux a été la synthèse de plusieurs cyclotrivératrylènes incorporant des atomes de soufre directement liés au cycle benzénique. Dans ce manuscrit figurent plusieurs voies synthétiques pour la synthèse du cyclotrithioguaiacylène ainsi que pour la formation du cyclotrithiophénolène. Des essais de dimérisation ont été menés et ont conduit contre toute attente à la formation d’un macrocycle incorporant huit unités cyclotrivératrylèniques. Ce dernier a pu être caractérisé par spectroscopie de RMN 1H et spectrométrie de masse MALDI-TOF / The encapsulation of charged or neutral species in the internal cavity of organic hosts is a fascinating area of research and a challenge for many laboratories around the world. The outstanding success of this subject comes mainly from the imagination of chemists in the design and synthesis of organic hosts with a recognition function. Since the origin of the concept of host-guest chemistry, a wide variety of organic compounds were synthesized as molecular receptors that can form self-organized systems with different degrees of complexity. Possible applications include molecular recognition, drug delivery, separation and storage, biosensors and catalysis (chemical reaction) in the confined space of a nano-reactorThe purpose of our work involved the synthesis of cage molecules by self-assembly of specifically functionalized cyclotrivératrylènes. Numerous tests were conducted to dimerize two CTV with a view to obtaining cryptophanes self-assembled according to different modes of coordination. First of all cyclotrivératrylènes functionalized with pyridines were formed with the aim of obtaining cryptophanes self-assembled by coordination bonds or hydrogen bonds. A second part of our work was the synthesis of several cyclotrivératrylènes incorporating sulfur atoms directly attached to the benzene ring. In this manuscript are presented several synthetic routes for the synthesis of cyclotrithioguaiacylene and cyclotrithiophenolene.Tests of dimerization were conducted and led against all odds to the formation of a macrocycle incorporating eight CTV units. The latter has been characterized by 1H NMR spectroscopy and MALDI-TOF mass spectrometry

Cette thèse est développée en 3 chapitres. Le premier chapitre décrit un travail d’ethnopharmacologie dans deux communautés de métis de l’Amazonie péruvienne. Les résultats montrent un inventaire de 46 plantes regroupées en fonction de leurs utilisations et préparations traditionnelles. Les activités in vitro contre trois parasites (Plasmodium falciparum, Leishmania donovani, Trypanosoma brucei gambiense) et leur cytotoxicité sont rapportées. Parmi toutes ces plantes Grias neuberthii (Lecythidaceae) et Costus curvibracteatus (Costaceae) ont montré une forte activité antiparasitaire, associé à une forte cytotoxicité pour C. curvibracteatus.Le deuxième chapitre décrit l’exploration, par spectrométrie de masse (SM) dans un milieu biomimétique reproduisant la vacuole digestive de Plasmodium (VDP), des liaisons intermoléculaires formé entre l’hème et des ligands. Les résultats pour des ligands de la famille des méthoxyflavones suggèrent qu’il n’existe pas de relation positive entre la stabilité de la liaison à l’hème et l’activité biologique contre deux souches de P. falciparum (3D7 et W2). Une corrélation est suggérée entre la présence d’une substitution méthoxylé en R5 de la flavone, la liaison à l’hème et l’hydrophobicité (cLogP). Cette relation peut s’expliquer en partie par l’influence des liaisons hydrogène avec le du groupe carbonyle. Des analyses d’arrimage moléculaire ont été aussi développées dans le but de comprendre les forces électrostatiques impliquées dans cette liaison. Le même type d’étude a été appliquée à des sondes fluorescentes originales dérivées de l’artémisinine (ART). La stabilité évaluée par CID montre des similitudes de comportement vis-à-vis de l’hème entre une des sonde et l’ART. La stabilité de trois sondes en différentes conditions mimant la biologie de Plasmodium a été évaluée.Le troisième chapitre détaille le développement d’une méthode de biodéréplication d’extraits bruts, en utilisant la méthodologie de liaison à l’hème par SM. La plante Piper coruscans (Piperaceae) a été utilisée pour l’application. La visualisation des adduits formés par SM a été faite de manière rapide par l’intermédiaire de réseaux moléculaires L’isolement des produits ciblés a été faite avec la chromatographie de partage liquide et chromatographie liquide préparative en un ou deux étapes. Treize molécules ont été isolées dont dix produits déjà connus dans la littérature : six flavanones, trois chalcones, un alkylamide; une indanone isolée pour la première fois comme produit naturel, et deux produits naturels nouveaux : une kavalactone et un dérivé de l’acide cinnamique. Parmi toutes ces molécules, une chalcone valide l’activité biologique de la plante et montre une liaison intermédiaire avec l’hème. / This work is developed in 3 chapters. The first chapter describes an ethopharmacological work in two Mestizos communities from Peruvian Amazonia. Results include an inventory of 46 plants grouped according to their uses and traditional preparations. In vitro activities on three parasites (Plasmodium falciparum, Leishmania donovani, Trypanosoma brucei gambiense) and their cytotoxicity are reported. Among all these plants Grias neuberthii (Lecythidaceae) and Costus curvibracteatus (Costaceae) showed a strong antiparasitic activity, associated with a strong cytotoxicity for C. curvibracteatus.The second chapter describes the exploration by mass spectrometry (MS) in a biomimetic environment mimicking the digestive vacuole of Plasmodium (DVP), the intermolecular bond between heme and ligands. Results for methoxyflavones suggested that there is no positive relation between the stability of the heme adduct and the biological activity on two P. falciparum strains (3D7 and W2). A correlation was suggested between the presence of a methoxy substitution in R5 of the flavone, heme binding and hydrophobicity (cLogP). This relation could be partially explained by the influence of the carbonyl group on hydrogen bounding. Docking analyses were performed to understand the electrostatic forces involved in the binding. The same kind of study was applied on original fluorescent probes based on artemisinin skeleton (ART). Stability of the heme adduct with the probes, evaluated by CID, showed similarities with ART. Stability of three probes in different conditions mimicking Plasmodium biology were evaluated.The third chapter presents the development of a crude extract biodereplication method, using heme-binding methodology by MS. The plant Piper coruscans (Piperaceae) was selected for this application. MSMS adducts visualization was performed by molecular networking. Targeted products were isolated by centrifugal partition chromatography or preparative liquid chromatography, in one or two steps. Thirteen molecules were isolated, including ten already known products: six flavanones, three chalcones, one alkylamide, one indanone isolated for the first time like a natural product and two new coumpounds: one kavalactone and one cinnamic acid derivative. Among all these molecules, a chalcone validated the biological activity of the plant and showed an intermolecular bound with heme.

Comprendre les interactions réalisées entre un candidat médicament et sa protéine cible est un enjeu crucial pour orienter la recherche de nouvelles molécules. En effet, ce processus implique de nombreux paramètres qu'il est nécessaire d'analyser séparément pour mieux comprendre leurs effets.Nous proposons ici deux nouvelles approches observant les relations protéine/ligand. La première se concentre sur la comparaison de cavités formées par les sites de liaison pouvant accueillir une molécule. Cette méthode permet d'inférer la fonction d'une protéine mais surtout de prédire " l'accessibilité " d'un site de liaison pour un médicament. La seconde tactique se focalise sur la comparaison des interactions non-covalentes réalisées entre la protéine et le ligand afin d'améliorer la sélection de molécules potentiellement actives lors de criblages virtuels, et de rechercher de nouveaux fragments moléculaires, structuralement différents mais partageant le même mode d'interaction.

L'astringence résulte de l'interaction des tanins, polyphénols abondants dans les végétaux, avec les protéines salivaires et plus particuliÈrement les protéines salivaires riches en proline (PRP), appartenant à la famille des protéines peu structurées. Les tanins participent aux mécanismes de défense des végétaux et présentent des effets antinutritionnels dus à leur capacitè à inhiber les enzymes digestives. La synthÈse de PRP salivaires constitue un mècanisme d'adaptation à la consommation d'aliments riches en tanins. Ce travail vise à caractèriser les complexes ètablis en solution entre les PRP et les tanins, par une approche basèe sur la spectromètrie de masse (MS). Pour cela, les protèines salivaires humaines IB5, PRP basique, et II-1, PRP glycosylèe, ont ètè produites par voie hètèrologue. AprÈs purification, les deux protèines ont ètè caractèrisèes par MS avec une source d'electronèbullisation (ESI-MS) et avec une source MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation). L'ètude des interactions par ESI-MS a confirmè la prèsence en solution de complexes non-covalents IB5tanin et permis de prèciser leurs stchiomètries. Des expèriences de compètition entre diffèrents tanins et de dissociation des complexes IB5tanin ont mis en èvidence l'influence des principales caractèristiques structurales des tanins sur cette interaction. L'ètude structurale des èdifices IB5tanin, par diffèrentes techniques de MS/MS (Collision Induced Dissociation, Electron Capture Dissociation et photodissociation) et par mobilitè ionique couplèe à la MS, a mis en èvidence la prèsence de plusieurs sites d'interaction sur IB5 ainsi que des changements conformationnels liès à l'interaction / Astringency is an important organoleptic property of plant-based food. It is attributed to interactions of tannins, which are polyphenolic compounds, with salivary proteins and especially proline rich proteins (PRPs), which belong to the group of intrinsically unstructured protein (IUP). Tannins play an important part in plant defence mechanisms. Indeed, they have an antinutritional effect as they inhibit digestive enzymes. Production of salivary PRP is thus an adaptation process to tannin-rich diets. The purpose of this work is to provide a closer look at PRPtannin supramolecular edifices in solution, using a mass spectrometry (MS) approach. The human salivary proteins IB5, a basic PRP, and II-1, a glycosylated PRP, have been produced by heterologous expression. After purification, both proteins have been characterized by MS using electrospray (ESI) and Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation (MALDI) sources. The study of the interaction between IB5 and model tannins by ESI-MS confirmed the presence of IB5tannin non covalent complexes in solution and provided new information on their stoichiometries. Competitive interaction experiments between IB5 and two tannins, along with IB5tannin complexes dissociation studies revealed the impact of the main tannin chemical features on this interaction. Structural studies performed on IB5tanin edifices by Collision induced dissociation (CID), Electron Capture Dissociation (ECD) and photodissociation MS/MS experiments and by ion mobility coupled with MS showed the presence of several interaction sites on IB5 and conformational changes arising from the interaction.