L’utilisation de peptides ou de protéines radiomarquées au fluor-18, comme radiotraceurs pour l’imagerie par Tomographie par Emission de Positons (TEP) est en plein essor. C’est ainsi que l’objectif de notre travail a été de concevoir et de synthétiser de nouveaux groupements prosthétiques de nature glucidique, analogues du 2-Fluoro-2-[18F]désoxy-D-glucose ([18F]FDG). La particularité de ces derniers, est qu’ils sont porteurs de motifs azides afin de les lier de façon simple et efficace à des biomolécules fonctionnalisées par des groupements alcynes via la réaction de Huisgen ou réaction de « click chemistry ». Le premier objectif de ce travail a été d’étudier la position idéale d’introduction du motif azide sur le FDG, soit sur la position C-1, soit sur la position C-6. Deux stratégies de synthèse différentes ont été développées pour aboutir à deux générations de précurseurs de marquage et à leurs références froides, permettant ainsi d’évaluer l’étape d’incorporation du fluor-18. Le second objectif a été d’introduire un groupement propargyle sur la phénylalanine, la cystéine et le glutathion afin de réaliser le couplage par click chemistry avec le meilleur groupement prosthétique obtenu. / The use of peptides or proteins labeled with fluorine-18, as agents for Positron Emission Tomography (PET) is a rapidly growing field. Thus, the objective of our work was to create and to synthesize new glycosyl prosthetic groups, which are analogs of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose ([18F]FDG). The particularity of these compounds is their azide moiety which enables a simple and efficient ligation with alkynylated amino acids via a Huisgen type reaction or “click Chemistry”. The first goal was to study the ideal position for the introduction of the azide moiety on the sugar, either at the C-1 or C-6 position. In order to evaluate the incorporation of fluorine-18, two different strategies were developed to obtain two generations of labeled precursors and cold references. The second objective was to synthesize alkynylated phenylalanine, cysteine and gluthation derivatives to test the “click Chemistry” ligation method with the best prosthetic group.

Les interactions des glucides sont impliquées dans plusieurs processus biologiques normaux ou bien pathologiques (la communication cellulaire, l'adhésion et l'entrée de pathogènes dans la cellule ou encore de carcinomes métastatiques). Souvent, ces interactions ont une forte spécificité mais une affinité faible. In vivo, cette faible affinité est résolue par la présentation de copies multiples des ligands glucidiques à des multiméres de récepteurs protéiques (lectines). Globalement, l'interaction observée est alors largement supérieure à la somme des interactions individuelles. Ce phénomène est connu comme « l'effet cluster glycosidique ». Ces interactions ont encouragées le développement des recherches interdisciplinaires dans les domaines de la glycochimie et de la glycobiologie. Les nanoparticules d'or, fonctionnalisées avec des glucides (glyco-nanoparticules, GNPs) constituent un nouvel outil pour étudier ce phénomène. Leur synthèse est assez simple, et ils montrent plusieurs propriétés physicochimiques comme la modification de la densité de présentation, le control de la taille de la particule, et ils ont aussi des propriétés électroniques, magnétiques et optiques, liées aux effets quantums. Nous présentons la synthèse et la caractérisation des GNPs fonctionnalisées avec du mannose et du galactose dans le but d'étudier les interactions avec des protéines multivalentes (les lectines Con A, BclA et PA-IL), en utilisant des techniques biophysiques comme la résonance plasmonique de surface, et le microcalorimétrie isotherme de titration. Ces techniques ont montrées que l'affinité des lectines varie avec la densité de présentation des ligands chez les GNPs. Les GNPs sont un outil novateur pour développer des nouvelles méthodes de diagnostiques ou thérapeutiques dans les domaines de la glycobiologie, des biotechnologies et de la science des matériaux.

Face à l’explosion démographique mondiale actuelle, les rendements agricoles se doivent d’être les plus élevés possible. Afin de relever ce défi, l’utilisation de pesticides efficaces et éco-compatibles est devenue indispensable. Dans le cadre de la recherche de nouveaux composés répondants à ces objectifs, les produits naturels continuent de retenir l’attention des chercheurs. Parmi eux, nous nous sommes intéressés à la gougérotine, un peptidonucléoside découvert au sein d’une bactérie dans les années 60 et possédant un large spectre d’activités biologiques. Dans le but d’optimiser l’activité antifongique et de diminuer la toxicité de la molécule, plusieurs analogues ont été synthétisés en jouant notamment sur la nature de la base nucléique. Une des réactions clé au cœur de la synthèse de nucléoside est la N-glycosylation permettant la liaison glycosidique entre la base nucléique et un donneur de glycosyle. Au cours de la voie de synthèse des analogues peptidonucléosidiques, une étude méthodologique de la N-glycosylation a été réalisée mettant en jeu différents donneurs de glycosyle et bases nucléiques. Des tests préventifs ont ensuite été réalisés sur les composés obtenus afin d’évaluer leur potentiel antifongique. Grâce aux analogues de la gougérotine et aux intermédiaires synthétisés, une étude de relation structure-activité a été menée. / In the current context of the world demographic explosion, agricultural yields need to be as high as possible. The use of efficient and environment friendly pesticides has therefore become essential. In the framework of the discovery of new compounds, natural products remain an important source of inspiration. Among them, we focused on gougerotin, a peptidylnucleoside isolated from a bacteria in the 60’s which possess a broad spectrum of biologic activities. In order to improve antifungal potential and decrease the phytotoxicity of gougerotin, several analogues have been synthesized replacing the natural nucleobase. N-glycosylation is one of the key-reaction in peptidylnucleoside synthesis. During the synthesis of the analogues, a study of the N-glycosylation was carried out with three different donors and several bases. Protectives tests were realized with many pathogens to evaluate antifungal activity of our compounds and a structure-activity relationship was established.

Les glycophanes sont des molécules cycliques, chirales contenant des sucres séparés par des segments hydrocarbonés. Ils sont considérés comme des hybrides de cyclophanes et de cyclodextrines. Ce travail concerne la synthèse de glycophanes symétriques à partir du D-glucal. Après la synthèse de O-glycosides insaturés et de bis-O-glycosides d'alkyle 2,3 insaturés par réarrangement de Ferrier, nous avons préparé des précurseurs bifonctionnels pour différentes réactions de macrocyclisation pour l'obtention de ces macrocycles à savoir les bis-ethers de propargyle pour la réaction de Glaser ; les azido-alcynes pour la réaction de Huisgen et les amino-acides de sucres pour le couplage peptidique. Les conditions de dilution ont permis d'obtenir des molécules-cages de symétrie C2 que nous avons déprotégées pour des essais de complexation.

Les « glycoligands » sont des complexants obtenus par fonctionnalisation avec des bases de Lewis de structures centrales de type sucre. Nous avons fait varier de manière sys tématique la nature d'une plateforme centrale monosaccharidique (pyrannoses et furannoses de configurations et conformations variées) dans le cadre de l'étude des complexes dérivés de ligands contenant trois fonctions éther de 2-picolyle (ligands « triéther »). Nous avons considéré également des ligands « aminoéther » et « diamino » obtenus respectivement par fonctionnalisation de dérivés de type aminodésoxy-furannose et diaminodidésoxy-furannose. Les propriétés de complexation de cette famille de ligands pour les cations divalents 3d (Mn . . . Cu) ont été appréciées à travers des études structurales (diffraction des rayons X) et spectroscopiques. Divers complexes ont été étudiés par dichroïsme circulaire prouvant le caractère diastéréosélectif de la réaction de complexation et mettant en évidence une corré- lation empirique entre la conformation des cycles pyrannosique ou furannosique et la forme du signal. Dans un exemple choisi, la complexation a été caractérisée thermodynamiquement (par titration calorimétrique isotherme) afin de mettre en évidence l'effet de l'inclusion du site de chélation dans une structure cyclique. L'activité de type superoxyde dismutase d'un glycocomplexe diamino de manganèse s'oxydant à l'état Mn(III) en solution aqueuse aérobie a été mesurée à l'aide du test de McCord-Fridovich.

De par leurs propriétés biologiques et leur structure remarquables, les C-aryl glycosides<br />ont suscité l'intérêt de nombreuses équipes de recherche. La création de la liaison Cglycosidique<br />de façon régio- et stéréocontrôlée constitue la principale difficulté de la synthèse<br />de ces composés.<br />L'objectif de ce travail est la mise au point d'une synthèse de C-aryl glycosides par voie<br />intramoléculaire. Nous avons développé une méthode de C-arylation intramoléculaire efficace<br />et stéréocontrôlée basée sur l'activation d'un glycoside de pentényle. Cette méthode a été<br />appliquée à la synthèse de dérivés de la Bergénine et a conduit à des produits de cyclisation<br />inattendus en série mannopyranose.<br />Pour généraliser la méthode, nous avons exploré plusieurs liens temporaires entre<br />l'aglycone et la copule glucidique : les agrafes de type arylsilyle nous ont permis de mettre au<br />point la première méthode de synthèse d'αlpha-C-aryl glucosides avec un stéréocontrôle total et de<br />bons rendements.

L’Héparane sulfate (HS) est un polysaccharide linéaire et sulfaté présent à la surface des cellules ou dans le milieu extracellulaire des tissus animaux. Le long des chaines d'HS, des régions présentant une densité de charge négative élevée (domaines S) alternent avec des régions plus faiblement chargées (domaines A). Différents motifs SAS sont ainsi exposés à la surface des cellules et permettent des interactions spécifiques avec de nombreuses protéines comme l’interféron gamma (INF-γ). Cette cytokine interagit avec haute affinité avec les chaines d'HS, ce qui module son activité in vivo (accumulation et localisation tissulaire, clairance sanguine). Pour moduler l’activité de l’INF-γ en inhibant ses interactions avec les chaines d'HS de la surface des cellules, nous avons entrepris la synthèse de mimes de motifs SAS, dans lesquels des fragments synthétiques de domaines S sont liés par un espaceur de longueur modulable. Pour effectuer cette conjugation, nous avons choisi d'utiliser deux types de chimie click la "CuAAC" et la "ligation oxime". Cette stratégie a nécessité de mettre au point des fonctionnalisations orthogonales des extrémités réductrices et non réductrices d'oligosaccharides synthétiques. Nous avons mis au point les réactions sur un disaccharide modèle dérivé du cellobiose, puis les avons transférées à la modification d'un tetrasaccharide synthétique d'HS. Dans ce travail, nous avons optimisé deux réactions clef : une alkylation anomérique dans l’eau et une allylation de fonction alcool dans des conditions neutres / Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide found in animal tissues at the cell surface or in the extracellular matrix. HS chains display alternating highly negatively charged regions (S) and less charged ones (A). SAS domains with different topologies can thus be exposed at the cell surface with the aim of interacting specifically with different proteins. Gamma interferon (INF-γ) is a cytokine that binds tightly to HS chains. This interaction allows controlling numerous bioactivities of the cytokine (accumulation and location in tissues as well as blood clearance). The discovery of HS fragment able to modulate the activity of IFN-γ could open the way to new innovative therapeutics. To this aim we launched a program aiming at synthesizing mimetic of the SAS motifs found in HS. We devised a strategy allowing linking two synthetic S fragments of HS through a spacer. To this aim we selected two click chemistry reactions: the "CuAAC" triazole formation and "oxime ligation". To implement this strategy, we optimized, on a disaccharide model derived from cellobiose, a methodology allowing the functionalization of the reducing and non-reducing end of synthetic oligosaccharides by to orthogonal reactive functions. Then we extended the methodology to a HS tetrasaccharide fragment. In this work, we optimized two key reactions: an anomeric alkylation in water and a hydroxyl allylation in neutral condition

L'Héparane Sulfate (HS), un polysaccharide linéaire, module les activités biologiques de nombreuses protéines. Afin d'élucider les interactions entre l'HS et les protéines, la synthèse chimique d'HS est un outil précieux, mais elle peut être difficile. Notre équipe a montré que des mélanges combinatoires obtenus par auto-assemblage de différentes combinaisons de dérivés disaccharidiques (lactose et lactose persulfaté) sur surfaces planes d'or peuvent reconnaître spécifiquement certaines protéines se liant à l'HS, telles que les isoformes de la chimiokine CXCL12 ou IFNγ. Avec ces dérivés, nous avons réalisé un auto-assemblage sur des nanoparticules d'or. Mais à cause de la toxicité des nanoparticules d'or, nous avons aussi adapté cette méthode à des nanoparticules lipidiques. En utilisant les conditions qui ont déjà été améliorées pendant la synthèse des dérivés lactose et lactose persulfaté, nous avons préparé deux autres dérivés disaccharidiques plus proches de la structure réelle d'HS. Ces nouveaux dérivés sont utilisés pour réaliser des nanoparticules d'or et nanoparticules lipidiques afin de comparer les propriétés avec les lactose et lactose persulfaté. Les tests d'affinité avec différentes protéines sont en cours de réalisation. / Héparan Sulfate (HS) is a linear polysaccharide that modulates the biological activities of numerous proteins. In order to elucidate the interaction between HS and proteins, the synthesis of HS is an invaluable tool, but the synthesis is sometimes difficult. Our group has demonstrated that the combinatorial mixtures obtained by self-assembly of different combinations of disaccharide derivatives (lactose and persulfated lactose) on gold plan surfaces could recognize specifically some HS binding proteins, such as the isoforms of the chemokine CXCL12 or IFNγ. Because of the toxicity of gold nanoparticles, we have also adapted this method to lipid nanoparticles. Using the conditions that have already improved during the synthesis of lactose and persulfated lactose derivatives, we have synthesized two other disaccharide derivatives, which were closer to the real structure of HS. These new derivatives were used to prepare the gold and lipid nanoparticles at the aim of comparing the properties with lactose and persulfated lactose. The tests of affinities with different proteins are in progress.

L'interaction non-covalente entre un ligand et un récepteur selon un modèle clé-serrure constitue une des bases essentielles de tout système biologique. La présence de multiples clés et serrures sur les biomolécules conduit à des interactions multivalentes. Les lectines sont très fréquemment structurées en homo-multimères et sont donc des cibles de choix pour l'étude des interactions avec des structures multivalentes glycosylées. Ligands et récepteurs multivalents peuvent obéir à plusieurs mécanismes d'association conduisant à des profils thermodynamiques et cinétiques permettant de rationnaliser les améliorations spectaculaires d'affinité souvent observées. L'utilisation de ligands de faible valence et de petite taille permet une présentation contrôlée des sucres au travers d'une structure unique bien définie. Ces glycoclusters sont des plateformes adaptées à l'étude de l'influence de la topologie de la présentation des sucres sur l'interaction. La synthèse de glycoclusters a été optimisée selon une voie convergente de glycosylation puis de couplage par CuAAC permettant la synthèse de structures multi-glycosylées telles que des calix[4]arènes de différentes conformations, des peptoïdes linéaires et cycliques ou encore des porphyrines. Ces ligands ont été évalués par quatre techniques d'analyse des interactions (HIA, ELLA, SPR, ITC) principalement en présence de la lectine PA-IL de Pseudomonas aeruginosa mais également avec la Galectine-1 humaine et la lectine d'Erythrina cristagalli (légumineuse). Des glycoclusters de seconde génération ont été ensuite été préparés avec l'objectif d'optimiser les composantes enthalpiques et entropiques de l'interaction. Les résultats indiquent que de légères modifications de la présentation des sucres peuvent induire des mécanismes d'association différents. La conception de structures rigidifiées a révélé des profils thermodynamiques contre-intuitifs qui ont pu être modélisés. Par cette étude, plusieurs ligands ont montré des affinités sans précédent pour la lectine PA-IL. Le meilleur ligand multivalent de première génération a confirmé un potentiel thérapeutique prometteur in vivo.

La compréhension et l'exploitation des processus biologiques, tels que la symbiose fixatrice d'azote (plante-bactéries) et la symbiose endomycorhizienne à arbuscules (plante-champignons), représentent un intérêt agronomique et écologique majeur. Les lipo-chitooligosaccharides (LCO) jouent un rôle essentiel dans la mise en place de ces deux symbioses. Il est donc important de mieux comprendre les mécanismes induits par ces molécules signal, et notamment l’interaction avec leur récepteur dans les plantes-hôtes.Les synthèses chimiques de ces molécules sont souvent longues, difficiles et les rendements finaux sont très faibles. Il est intéressant de s'intéresser à l'obtention d'analogues biologiquement actifs dont la synthèse serait plus efficace. Différents travaux ont montré qu'un cycle triazole pouvait être un bon mime d'une unité saccharidique. De plus, des travaux de modélisation des interactions protéine-ligand ont permis de supposer que l'unité II d'un LCO-IV pourrait avoir un rôle moins important dans la liaison avec le récepteur. Le but du projet a donc été de réaliser la synthèse de ces analogues de LCO-IV dont l'unité II est remplacée par un lien triazole.La stratégie développée a nécessité la synthèse de deux briques moléculaires, un monosaccharide propargylé en position 4 et un disaccharide comportant un azoture en position anomère. Grâce à la mise au point des différentes étapes de synthèse, ces deux briques ont pu être obtenues avec de bons rendements. La cycloaddition [3+2] catalysée au cuivre a permis d'obtenir le triazole souhaité et les premiers analogues de tétrasaccharides de manière efficace. L'utilisation préalable de protections adéquates a permis d'introduire la diversité moléculaire souhaitée, une fonction sulfate sur la position 6 de l'unité réductrice et différentes chaînes carbonées lipophiles sur l'amine de l'unité non-réductrice. Quatre analogues de LCO ont été obtenus avec de très bons rendements. Les tests de compétitions, effectués sur ces analogues, n'ont montré aucune affinité pour le récepteur. Une approche synthétique de nouveaux analogues par une C-glycosylation a alors été proposée. / Understanding and exploitation of biological processes, such as symbiotic nitrogen fixation (plant-bacteria) and arbuscular endomycorrhizal symbiosis (plant-fungi), represent important agricultural, ecological and societal interest. The lipo-chitooligosaccharides (LCO) play an essential role in the implementation of these symbioses, it is then important to better understand the mechanisms induced by these signaling molecules, and especially the interaction with host-plant receptors.The chemical syntheses of these molecules are often long, difficult and the final yields are very low, so it could be interesting to obtain biological active analogs more efficiently. Various studies have already shown that a triazole unit could be a saccharide mimic. Furthermore, modelling studies of protein-ligand interactions showed that the monosaccharidic unit II of a LCO-IV could have a less important role in the interaction with the receptor. The project aimed to synthesize these LCO-IV analogs in which unit II was replaced by a triazole link.The strategy was directed towards the synthesis of two glycostructures, a monosaccharide propargylated at C-4 position and a disaccharide with an azide at anomeric position. Various synthetic steps were performed to have access to these two intermediates in good yields. Copper-catalyzed [3+2] cycloaddition gave efficiently the desired triazole unit of tetrasaccharidic analogs. The prior use of adequate protections finally allowed to introduce the desired molecular diversity, a sulphate function at C-6 position of the reducing unit and different lipophilic carbon chains on the amine of the non-reducing unit, and thus to obtain four LCO analogs with very good yields. Competition tests performed on these analogs have shown no affinity for the receptor. A synthetic approach of novel analogs using a C-glycosylation step was then proposed.