A ce jour, les anticoagulants commerciaux souffrent de deux inconvénients majeurs : leur rémanence avec, pour certains d’entre eux, une demi-vie hépatique proche des 300 jours causant des intoxications secondaires sur les prédateurs des rongeurs, ainsi que le développement de nombreuses mutations génétiques causé par l’utilisation intensive de ces composés, rendant inopérant l’utilisation de certains AVKs commerciaux. Face à ce constat, l’Union Européenne envisage d’interdire l’utilisation de tels composés. La mission prioritaire est donc de trouver un anticoagulant capable de gérer les populations de rongeurs sans affecter leurs prédateurs. Les recherches mises en avant par Adrien Montagut (Thèse 2011-2014) ont permis d’aboutir à une structure type d’anticoagulants, dérivés de la 4-hydroxycoumarine. Actuellement, AMR361 a été testé in vitro sur l’ensemble des mutations de VKORC1 et in vivo sur rats sauvages, et constitue le premier AVK développé qui répond à l’ensemble des caractéristiques du cahier des charges initial. La première partie de mon projet de thèse consistait à compléter l’étude biologique sur le noyau 4-hydroxycoumarine en amenant de la diversité fonctionnelle sur la position para du noyau aromatique. D’un point de vue biologique, l’allongement du bras espaceur sur la chaîne latérale par l’utilisation de fonctions telles que les amides ou amides inversés ou l’introduction d’un groupement diméthyle sur le pont méthylène ont été étudiés afin d’analyser les paramètres d’efficacité et de rémanence. Cependant, la plupart des composés synthétisés appartenant à la famille des 4-hydroxycoumarines font déjà l’objet d’un brevet déposé par l’entreprise Liphatech en 1999. L’étude de nouveaux noyaux, dont certains sont analogues à la 4-hydroxycoumarine, de même que la fonctionnalisation du noyau 4-hydroxycoumarine sur la partie aromatique, a permis l’accès à des structures plus diverses. Ces perspectives originales pour l’innovation ont été introduites pour contourner les brevets déjà existants. / To date, commercial anticoagulants suffer from two major inconveniences: their persistence causing secondary poisoning of rodent predators and the development of many genetic mutations caused by the intensive use of these compounds. As a result, the European Union plans to prohibit the use of such compounds. Consequently, the priority task is to find an anticoagulant that can control the rodent populations without affecting their predators. The research of Dr. Adrien Montagut (PhD, 2011-2014) have led to the structure type of an anticoagulant derived from 4-hydroxycoumarin. Currently, AMR361 was tested in vitro on all VKORC1 mutations and in vivo on wild rats. It is the first AVK developed that responds to all the characteristics of the initial specification. The first part of my PhD was to complete the biological study on 4-hydroxycoumarin core by bringing functional diversity on the para position of the aromatic ring. From a biological point of view, the lengthening of the spacer arm on the side chain by use of various functions or the introduction of a dimethyl group on the methylene bridge were studied in order to analyze the effectiveness and persistence parameters. However, most of the synthesized compounds belonging to the family of 4-hydroxycoumarins are already described in a patent filed by Liphatech company in 1999. The study of new cores which are similar to the 4-hydroxycoumarin or the functionalization of the aromatic part of the 4-hydroxycoumarin has provided access to more diverse structures. These original possibilities for innovation have been introduced to circumvent existing patents.

Une multitude de composés organiques présente une structure bicyclique azotée insaturée.Parmi ceux-ci, le motif pyridine-[b]-bicyclique est extrêmement fréquent, et se compose d’unepyridine accolée à un autre cycle aromatique. Cependant, les méthodes de synthèse de cescomposés sont aujourd’hui encore trop spécifiques. Les conditions réactionnelles ne sont pastoujours utilisables, ou ne permettent pas de préparer certains produits spécifiques. Afin des’affranchir de ces limitations, une nouvelle méthode de construction du cycle pyridine à partirdu motif ß–aminoacrylonitrile est proposée dans ce manuscrit, utilisant un alcène activé par unmotif trichlorométhyle.Outre la préparation de ces pyridines-[b]-bicycliques, la réactivité des pyrazolo[3,4-b]pyridines a été étudiée. Des réactions de fonctionnalisation de fin de synthèse ont étédéveloppées, qui exploitent des procédures basées sur la chimie du palladium. Trois positionsdes pyrazolopyridines ont pu être arylées, permettant d’accéder à de nouveaux composés / Bicyclic unsaturated structures containing one or more nitrogen atom appear in a widerange of organic compounds. In particular, the [b]-fused pyridine is a frequent structural motif,with striking biological activities. However, there is still a lack for general methods, withrespect to the reaction conditions or the scope. In order to override these limitations, a newsynthetic procedure for preparation of the pyridine ring starting from ß–aminoacrylonitrile isproposed. This procedure relies on a trichloromethyl-activated alkene.The reactivity of pyrazolo[3,4-b]pyridine, a subclass of [b]-fused pyridine, have beeninvestigated. Some late-stage functionnalization have been developped, relying on palladiumcatalyzed chemistry. Three positions of the pyrazolopyridine core have been arylated, thusgiving access to new structures

L’importance des produits naturels dans le développement de nouveaux médicaments est indéniable. Malheureusement, l’isolation et la purification de ces produits de leurs sources naturelles procure normalement de très faibles quantités de molécules biologiquement actives. Ce problème a grandement limité l’accès à des études biologiques approfondies et/ou à une distribution sur une grande échelle du composé actif. Par exemple, la famille des pipéridines contient plusieurs composés bioactifs isolés de sources naturelles en très faible quantité (de l’ordre du milligramme). Pour pallier à ce problème, nous avons développé trois nouvelles approches synthétiques divergentes vers des pipéridines polysubstituées contenant une séquence d’activation/désaromatisation d’un sel de pyridinium chiral et énantioenrichi. La première approche vise la synthèse de pipéridines 2,5-disubstituées par l’utilisation d’une réaction d’arylation intermoléculaire sur des 1,2,3,4-tétrahydropyridines 2-substituées. Nous avons ensuite développé une méthode de synthèse d’indolizidines et de quinolizidines par l’utilisation d’amides secondaires. Cette deuxième approche permet ainsi la synthèse formelle d’alcaloïdes non-naturels à la suite d’une addition/cyclisation diastéréosélective et régiosélective sur un intermédiaire pyridinium commun. Finalement, nous avons développé une nouvelle approche pour la synthèse de pipéridines 2,6-disubstituées par l’utilisation d’une réaction de lithiation dirigée suivie d’un couplage croisé de Negishi ou d’un parachèvement avec un réactif électrophile. Le développement de transformations chimiosélectives et versatiles est un enjeu crucial et actuel pour les chimistes organiciens. Nous avons émis l’hypothèse qu’il serait possible d’appliquer le concept de chimiosélectivité à la fonctionnalisation d’amides, un des groupements le plus souvent rencontrés dans la structure des molécules naturelles. Dans le cadre précis de cette thèse, des transformations chimiosélectives ont été réalisées sur des amides secondaires fonctionnalisés. La méthode repose sur l’activation de la fonction carbonyle par l’anhydride triflique en présence d’une base faible. Dans un premier temps, l’amide ainsi activé a été réduit sélectivement en fonction imine, aldéhyde ou amine en présence d’hydrures peu nucléophiles. Alternativement, un nucléophile carboné a été employé afin de permettre la synthèse de cétones ou des cétimines. D’autre part, en combinant un amide et un dérivé de pyridine, une réaction de cyclisation/déshydratation permet d’obtenir les d’imidazo[1,5-a]pyridines polysubstituées. De plus, nous avons brièvement appliqué ces conditions d’activation au réarrangement interrompu de type Beckmann sur des cétoximes. Une nouvelle voie synthétique pour la synthèse d’iodures d’alcyne a finalement été développée en utilisant une réaction d’homologation/élimination en un seul pot à partir de bromures benzyliques et allyliques commercialement disponibles. La présente méthode se distincte des autres méthodes disponibles dans la littérature par la simplicité des procédures réactionnelles qui ont été optimisées afin d’être applicable sur grande échelle. / The importance of natural products in the development of new drugs is undeniable. Unfortunately, the isolation and purification of those products from their natural sources provides normally very small amounts of the desired bioactive molecules. Consequently there is largely limited access to in-depth biological studies and/or to the large scale distribution of the bioactive compound. For example, the piperidine family contains a large diversity of bioactive compounds isolated from natural sources in very limited quantities (on the order of milligram scale). To address the issue, we have developed three new divergent synthetic approaches towards polysubstituted piperidines containing an activation/dearomatization sequence from a chiral and enantioenchired pyridinium salt. The first approach aims towards the synthesis of 2,5-disubstituted piperidines by the use of an intermolecular arylation reaction on 2-substituted 1,2,3,4-tetrahydropyridines. Then, we have developed a synthetic method for indolizidines and quinolizidines starting from secondary amides. The second approach leads to the formal synthesis of non-natural alkaloids via a highly diastereoselective and regioselective addition/cyclization from a common pyridinium intermediate. Finally, we have found a new approach for the synthesis of 2,6-disubstituted piperidines by the use of a directed lithiation sequence followed by either a Negishi cross-coupling reaction or a quench with an electrophilic reagent. The development of highly chemoselective and versatile transformations are crucial to organic chemists. We have issued the hypothesis that it could be possible to apply the chemoselectivity concept towards the functionalization of amides, one of the most encountered subunits in the structures of natural products. In the specific context of the thesis, the highly chemoselective transformations are realized on functionalized secondary amides. The method relies on the activation of the carbonyl function of the amide by triflic anhydride in presence of a weak base. Firstly, the activated amide can be selectively reduced to imine, aldehyde, or amine oxidation state in the presence of a poorly nucleophilic hydride source. Alternatively, a carbon nucleophile could also be employed in order to allow the synthesis of ketones or ketimines. By combining an amide with a pyridine derivative a cyclization/dehydration reaction was used for the synthesis of polysubstituted imidazo[1,5-a]pyridines. Moreover, we have briefly applied the activation conditions to the interrupted Beckmann rearrangement of ketoximes. We have finally developed a new synthetic pathway for iodoalkynes by using a one-pot homologation/elimination reaction from commercially available benzylic and allylic bromides. The present method is distinctively different from literature precedents by the simplicity of the reaction procedures and purifications which were optimized in order to be applied to large scale synthesis

Le concept de composés appelés FFS, pour faux substrats fluorescents (ou FFN pour les neurotransmetteurs), a été introduit par le groupe du Dr Sames qui a conçu et optimisé des molécules fluorescentes reconnues comme substrats par le Transporteur Vésiculaire de Monoamine (VMAT2). Ces composés, une fois accumulés dans des vésicules synaptiques, ont permis la visualisation de l’activité neuronale monoaminergique en temps réel. Ce concept a servi d’hypothèse pour ce travail de thèse. En effet, nous avons conçu, synthétisé et évalué la potentialité de deux familles chimiques comme substrats fluorescents de transporteurs de la famille SLC17 : VNUT (transporteur vésiculaire de nucléotides) et la Sialine (transporteur d’acide sialique). Les molécules fluorescentes synthétisées devront être capables de remplacer/mimer les substrats naturels de VNUT et de la Sialine (respectivement l’ATP et le Neu-5-Ac) et de couvrir une large gamme de longueurs d’ondes d’émission pour nous adapter aux problématiques biologiques. L’élaboration de tels composés a été effectuée par conception rationnelle en synergie avec les résultats des tests d’inhibition et de transport et à partir de touches issues du criblage virtuel. Deux composés ont été plus particulièrement étudiés. D’une part, l’ATP a été modifiée en remplaçant le motif adénine par un fluorophore (éthéno, coumarines, quinoléines…). D’autre part, une touche virtuelle (Fmoc-Lys(Cbz)-OH) issue d’un vHTS sur la Sialine a été sélectionnée pour sa structure facilement modifiable, qui a permis l’incorporation aisée de motifs fluorescents. Une cinquantaine de composés a donc été synthétisée et évaluée pour leur capacité d’inhibition ou de substrat sur les cibles sélectionnées. Les résultats prometteurs de plusieurs composés en tant qu’inhibiteur laissent de nombreuses perspectives pour la compréhension de la machinerie vésiculaire. / The concept of compounds called FFSs for false fluorescent substrates (or FFNs for neurotransmitters) was introduced by the group of Dr Sames who designed and optimized fluorescent molecules recognized as substrates by the Vesicular Monoamine Transporter (VMAT2). Once accumulated in synaptic vesicules, these compounds have allowed visualization of the monoaminergic neuronal activity in real time. This concept has been used as hypothesis for this thesis work. Indeed, we have designed, synthesized and evaluated the potential of two chemical families as fluorescent substrates of SLC17 transporter family: VNUT (Vesicular Nucleotide Transporter) and Sialin (sialic acid transporter). The synthesized fluorescent molecules must be able to replace/mimic the natural substrates of VNUT and Sialin ( ATP and Neu-5-Ac, respectively) and to cover a wide range of emission wavelengths to deal with biological problems. The development of such compounds was performed by rational design in synergy with the results of inhibition and transport tests and by virtual screening. Two compounds have been specifically studied. On one hand, ATP was modified by replacing the adenine pattern by a fluorophore (etheno, coumarins, quinolines…). On the other hand, a virtual hit (Fmoc-Lys(Cbz)-OH), derived from vHTS targeted to Sialin, was selected for the ease to incorporate fluorescent patterns. Therefore, fifty compounds were synthesized and evaluated for their inhibitory or substrate ability on selected targets. The promising results of several compounds as inhibitors give rise to perspectives for understanding vesicular machinery.