La biotine ou vitamine H est un coenzyme impliqué dans les processus de transfert de dioxyde de carbone sur diverses molécules naturelles. Sa très grande affinité avec l'avidine ou la streptavidine est couramment exploitée dans le cadre de différentes méthodes d'analyse biochimiques telles que la purification et la détection de protéines. Cependant cette affinité très élevée peut aussi constituer un inconvénient suivant l'utilisation recherchée car la rupture de l'interaction avidine-biotine-protéine d'intérêt implique des conditions de dénaturation drastiques peu compatibles avec l'obtention d’une protéine encore active. La préparation de nouveaux analogues de la biotine présentant une affinité modérée vis-à-vis de l’avidine et de la streptavidine pourrait permettre de faciliter la purification de protéine dans leur état natif. Dans cette optique et en collaboration avec l'équipe de biologistes de notre laboratoire, notre projet est de synthétiser un analogue de la biotine : la 2,3,4,5-tétradéhydrobiotine, puis d'évaluer l'interaction de ce composé avec l’avidine. Dans nos travaux nous avons isolé différents intermédiaires intéressants qui pourront être utilisés dans la synthèse de la tétradéhydrobiotine. Lors de cette étude nous avons également synthétisé de nouveaux thiéno[2,3-d]imidazolones substitués en position 5 au départ de l'hydantoïne / Intracellular biotin is a coenzyme in carbon dioxyde transport. Futhermore because of their high affinity, avidin-biotin or streptavidin-biotin coupling is often used in different biochemical analyses such as protein purification and detection. The high avidin/streptavidin-biotin affinity can also constitute a drawback since proteins require to be denaturated in order to be released, and therefore are often lacking activity. In order to identify pure and active proteins target using this methodology, our aim was to synthesize an analog of biotin: 2,3,4,5-tetradehydrobiotin. We have isolated different key intermediates for the synthesis of tetradehydrobiotin. During this study we also synthesize news thieno[2,3-d]imidazolones starting from hydantoin

Synthèse et évaluation de dérivés tétrahydroisoquinoléine-hydantoïne comme ligands sélectifs des récepteurs sigma 1<br />Les récepteurs sigma 1 ont été pour la première fois décrit par Martin et al en 1976. Il existe 2 sous-types : sigma 1 et sigma 2. La protéine sigma 1 se situe dans de nombreux organes périphériques et elle est surtout concentrée dans le système nerveux central. Elle est décrite pour moduler la transmission des neurotransmetteurs comme la noradrénaline, la dopamine, la sérotonine, l'acétylcholine, le glutamate régulant le fonctionnement des récepteurs NMDA et des récepteurs aux opiacés. Grâce à cette modulation, elle serait impliquée dans certaines fonctions ou troubles dont l'origine est une dérégulation de ces neurotransmetteurs. En conséquence, elle affecterait certaines fonctions comme la nociception, la dépendance à la cocaïne, les troubles mnésiques, l'épilepsie par le biais des récepteurs aux opiacés, dopaminergiques, NMDA, cholinergiques et sérotoninergiques et permettrait des effets neuroprotecteurs. Elle serait aussi impliquée dans beaucoup de comportements en relation avec le désordre neuropsychiatrique et neurologique comme la schizophrénie, la dépression, l'anxiété par le biais des récepteurs dopaminergiques, NMDA et sérotoninergiques. De plus, la protéine sigma 1 serait surexprimée dans les cellules tumorales, résultant une implication possible dans le traitement du cancer. Une collaboration a été entreprise avec le laboratoire du Dr T. Maurice à Montpellier pour évaluer l'activité des composés les plus affins sur les effets induits par la cocaïne.<br />Des études, préalablement réalisées au laboratoire, ont mis en évidence l'affinité de composés à structure hybride tétrahydroisoquinoléine-hydantoïne (Tic-hydantoïne) pour les récepteurs sigma 1. A partir de pharmacomodulations effectuées précédemment au laboratoire et basé sur le modèle d'Ablordeppey et Glennon, un composé présentant une bonne affinité pour sigma 1 (IC50 = 9nM), une bonne sélectivité et une faible toxicité, avait été découvert.<br />L'objectif du projet a été de poursuivre cette pharmacomodulation autour de ce hit pour augmenter l'affinité et la sélectivité vis-à-vis de sigma 1 mais aussi étudier les relations structure-activité. Des études ont été réalisées d'une part sur la structure Tic-hydantoïne tout en gardant la chaîne latérale intacte et d'autre part sur la chaîne latérale tout en gardant la structure Tic-hydantoïne.<br />La stéréochimie du carbone asymétrique et le remplacement de l'hydantoïne par une thiohydantoïne ont d'abord été évalués. D'autres pharmacomodulations ont ensuite été réalisées autour du noyau Tic-hydantoïne. Notamment, en étudiant l'impact au niveau de l'affinité sur sigma 1, d'une ouverture du cycle quinoléine, d'un remplacement de ce noyau par une pyridine ou une tétraline, de la modification de la liaison entre l'hydantoïne et la quinoléine et de la fonctionnalisation de la quinoléine. Au niveau de la chaîne latérale, nous avons évalué l'importance d'une fonctionnalisation du noyau aromatique, du petit substituant aliphatique de l'atome d'azote protonable, nécessaire d'après le modèle d'Ablordepey et enfin l'importance d'une rigidification de la chaîne latérale<br />Enfin, nous avons évalué les effets anti-cocaine de deux de nos molécules les plus affines sur des tests comportementaux de souris : le test de locomotion, le test de conditionnement de préférence de place et le test de l'évitement passif. L'ensemble des résultats des différents tests montre que les deux composés testés présentent un profil de type agoniste. Le plus efficace des deux facilite les effets psychostimulants et appétants de la cocaïne, sans avoir d'effet injecté seul. De plus, après une présensibilisation par une acquisition et une extinction du conditionnement de péréférence de place (CPP) une seule injection du composé provoque une réactivation du CPP. Enfin, à dose faible, le composé injecté seul n'affecte pas les conditions d'apprentissage. Mais il amplifie l'état de dépendance chimique induit par la cocaïne.<br />Le composé présente, chez la souris, un profil pharmacologique idéal pour être évalué dans une nouvelle thérapie agoniste.

Les oxydations sur les bases nucléiques constituent l’une des sources principale d’apparition de lésions sur l’ADN, qui peuvent être mutagènes ou létales pour les cellules en l’absence de réparation de l’ADN. La Formamidopyrimidine-ADN glycosylase (Fpg), une enzyme procaryote du système de réparation de l’ADN par excision de base (BER), initie la réparation d’un large panel de lésions de ce type via ses activités ADN glycosylase (excision de la base oxydée) et AP lyase (clivage du site abasique par ß,d-élimination). Nous avons réalisé des études fonctionnelles par des techniques biochimiques et structurales par cristallographie des rayons X afin de préciser la spécificité de substrat et le mécanisme catalytique de Fpg. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence des déterminants structuraux permettant à cette enzyme d’accommoder des lésions de tailles très différentes dans son site actif, en l’occurrence des résidus 2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine (FapyG) substitués ou non en N7 par des adduits encombrants. D’autre part, nous avons caractérisé structuralement et fonctionnellement la reconnaissance et l’excision par Fpg d’une lésion pyrimidique, la 5-hydroxy-5-méthyle-hydantoïne (Hyd). Ainsi, nous avons montré que cette lésion appariée à une cytosine était un bon substrat pour l’enzyme, et nous avons précisé structuralement le mode de reconnaissance de l’Hyd par Fpg. D’autre part, nous avons mis en évidence un comportement inattendu de l’enzyme sur ce substrat. En l’occurrence, nous avons montré biochimiquement et structuralement qu’un pontage covalent se formait en quantités non négligeables entre Fpg et l’Hyd dans des conditions physiologiques. / Oxidations on nucleic bases constitute one of the major sources of DNA lesions appearance, which can be mutagenic or lethal for cells in the absence of DNA repair. The prokaryotic Formamidopyrimidine-DNA glycosylase (Fpg), a base excision DNA repair (BER) enzyme, initiate the repair of a wide range of such lesions via its DNA glycosylase (excision of the oxidized base) and AP lyase (cleavage of the AP site by ß,d-elimination) activities. We carried out functional studies by biochemical techniques and structural studies by X-ray crystallography so as to state Fpg’s substrate specificity and catalytic mechanism. Thus, we have been able to underline the structural determinants enabling this enzyme to accommodate lesions of very different sizes in its active site, in this case 2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine (FapyG) residues N7-substituted or not by bulky adducts. On the other hand, we structurally and functionally characterized the recognition and excision by Fpg of a pyrimidic lesion, the 5-hydroxy-5-methyl-hydantoin (Hyd). Thus, we have shown that this lesion paired with a cytosine was a good substrate for the enzyme, and stated structurally the recognition mode of Hyd by Fpg. On the other hand, we have underlined an unexpected behaviour of the enzyme on this substrate. In this case, we have biochemically and structurally shown that a covalent link was formed in sizeable quantities between Fpg and Hyd in physiological conditions.

Les oxydations sur les bases nucléiques constituent l'une des sources principale d'apparition de lésions sur l'ADN, qui peuvent être mutagènes ou létales pour les cellules en l'absence de réparation de l'ADN. La Formamidopyrimidine-ADN glycosylase (Fpg), une enzyme procaryote du système de réparation de l'ADN par excision de base (BER), initie la réparation d'un large panel de lésions de ce type via ses activités ADN glycosylase (excision de la base oxydée) et AP lyase (clivage du site abasique par β,δ-élimination). Nous avons réalisé des études fonctionnelles par des techniques biochimiques et structurales par cristallographie des rayons X afin de préciser la spécificité de substrat et le mécanisme catalytique de Fpg. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence des déterminants structuraux permettant à cette enzyme d'accommoder des lésions de tailles très différentes dans son site actif, en l'occurrence des résidus 2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine (FapyG) substitués ou non en N7 par des adduits encombrants. D'autre part, nous avons caractérisé structuralement et fonctionnellement la reconnaissance et l'excision par Fpg d'une lésion pyrimidique, la 5-hydroxy-5-méthyle-hydantoïne (Hyd). Ainsi, nous avons montré que cette lésion appariée à une cytosine était un bon substrat pour l'enzyme, et nous avons précisé structuralement le mode de reconnaissance de l'Hyd par Fpg. D'autre part, nous avons mis en évidence un comportement inattendu de l'enzyme sur ce substrat. En l'occurrence, nous avons montré biochimiquement et structuralement qu'un pontage covalent se formait en quantités non négligeables entre Fpg et l'Hyd dans des conditions physiologiques. Mots clés : Réparation de l'ADN; Réparation par excision de base; Formamidopyrimidine-ADN glycosylase; 2,6- diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine; 7,8-dihydro-8-oxo-guanine; 5-hydroxy-5-méthyle-hydantoïne.

Les oxydations sur les bases nucléiques constituent l'une des sources principale d'apparition de lésions sur l'ADN, qui peuvent être mutagènes ou létales pour les cellules en l'absence de réparation de l'ADN. La Formamidopyrimidine-ADN glycosylase (Fpg), une enzyme procaryote du système de réparation de l'ADN par excision de base (BER), initie la réparation d'un large panel de lésions de ce type via ses activités ADN glycosylase (excision de la base oxydée) et AP lyase (clivage du site abasique par ß,d-élimination). Nous avons réalisé des études fonctionnelles par des techniques biochimiques et structurales par cristallographie des rayons X afin de préciser la spécificité de substrat et le mécanisme catalytique de Fpg. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence des déterminants structuraux permettant à cette enzyme d'accommoder des lésions de tailles très différentes dans son site actif, en l'occurrence des résidus 2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine (FapyG) substitués ou non en N7 par des adduits encombrants. D'autre part, nous avons caractérisé structuralement et fonctionnellement la reconnaissance et l'excision par Fpg d'une lésion pyrimidique, la 5-hydroxy-5-méthyle-hydantoïne (Hyd). Ainsi, nous avons montré que cette lésion appariée à une cytosine était un bon substrat pour l'enzyme, et nous avons précisé structuralement le mode de reconnaissance de l'Hyd par Fpg. D'autre part, nous avons mis en évidence un comportement inattendu de l'enzyme sur ce substrat. En l'occurrence, nous avons montré biochimiquement et structuralement qu'un pontage covalent se formait en quantités non négligeables entre Fpg et l'Hyd dans des conditions physiologiques.