Dans ce travail, nous avons étudié la contribution que les inhibiteurs de glicosidases ont dans la réponse de défense du blé à Fusarium graminearum. Nous avons démontré que les inhibiteurs de xylanases ont la capacité à la fois de contenir l'activité de dégradation de xylanases sécrétées par l'agent pathogène, et de limiter la possibilité de provoquer nécrose dans les tissus du blé. Nous avons démontré que l’expression de la PvPGIP2 dans la lemme, la paléa, les anthères et le rachis détermine une réduction des symptômes de la fusariose de l’épi, au même niveau de l’expression constitutive de cet inhibiteur. Inversement, l'expression de la PvPGIP2 dans l'endosperme ne détermine pas une réduction des symptômes de la maladie. Cela indique que, lorsque l'agent pathogène a atteint ce tissu, l'activité de polygalacturonases de l'agent pathogène n’est pas indispensable pour la propagation fongique. Enfin, la combinaison des différents inhibiteurs de glicosidases, qui renforcent différentes parties de la paroi cellulaire dans le même génotype, a été efficace pour réduire les symptômes de la fusariose, par rapport aux génotypes qui présentent seulment un type d’inhibiteur. Nous avons démontré cet aspect à travers les plantes qui expriment la PvPGIP2 et le TAXI-III. Au contraire, les génotypes qui expriment la PvPGIP2 et l’AcPMEI n’ont pas montré un effect additif sur la résistance, probablement parce que ils renforcent la même partie de la paroi cellulaire, c’est-à-dire la pectine. / In this work we studied the contribution of glycosidase inhibitors in the defense response of wheat against Fusarium graminearum. We demonstrated that xylanase inhibitors are able to limit both the degrading activity of the xylanases secreted by the pathogen and to limit their ability to induce necrosis in wheat cell suspensions and tissues.We demonstrated that the expression of PvPGIP2 in lemma, palea, anthers and rachis causes a reduction in Fusarium head blight symptoms, at the same level of the constitutive expression of this inhibitor. On the contrary, the expression of PvPGIP2 in the endosperm did not result in a reduction of disease symptoms, suggesting that once the pathogen has reached the endosperm, the activity of polygalacturonases secreted by the pathogen is not essential for the progression of symptoms.The pyramiding of glycosidase inhibitors in the same genotype is effective in reducing FHB symptoms although it depends on the specific combination. Pyramiding of PvPGIP2 and AcPMEI does not enhance further wheat resistance against FHB, possibly because they target the same virulent component secreted by the pathogen, that is PG. Conversely, the pyramiding PvPGIP2 and TAXI-III supports a further improvement of resistance compared to plants carrying only PvPGIP2 or TAXI-III.

Les glycosidases sont des enzymes impliquées dans un grand nombre de processus biologiques. Leurs inhibiteurs présentent un potentiel thérapeutique en tant qu'agents antidiabétiques, agents antiviraux ou agents pour traiter des maladies génétiques. Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à développer une voie de synthèse chimioenzymatique permettant d'accéder à des analogues de la valiolamine, puissant inhibiteurs d'alpha-glucosidases. Les aminocyclitols que nous avions pour objectif de préparer diffèrent de la valiolamine par la position du groupement amino et des stéréochimies des hydroxyles. Nous avons synthétisé ces aminocyclitols selon une méthode originale, basée sur un procédé en un seul pot mettant en jeu deux enzymes et trois réactions : une aldolisation catalysée par la fructose-1,6- biphosphate aldolase, une déphosphorylation catalysée par une phytase et une nitroaldolisation intramoléculaire. Ainsi deux liaisons C-C sont formées de façon hautement stéréosélective en une seule étape. Nous avons synthétisé neuf nouveaux aminocyclitols et deux nouveaux zwitterions et dérivé N-alkylé. Quelque aminocyclitols se sont révélés des inhibiteurs sélectifs de la béta-glucosidase d'amandes douces et de la béta-galactosidase d'Aspergillus oryzae.

Nous avons réalisé la synthèse de nouvelles indolizidines polyhydroxylées, analogues de la swainsonine, inhibiteurs potentiels de glycosidases et d'urées cycliques de conformation restreinte portées par une pipéridine, agents permettant de contrôler la prolifération de cellules tumorales. Ces deux familles de composés ont été préparées à partir d'une pipéridine clé, obtenue par réaction de Mannich intramoléculaire entre le trans-4-oxo-buténoate d'éthyle et une bétâ-aminocétone protégée sous forme d'acétal. Dans un premier temps, nous avons synthétisé une indolizidine tri-hydroxylée en série racémique et en série optiquement pure en 10 étapes. En vue d'accroître l'activité inhibitrice, nous avons mis au point la synthèse d'une indolizidine tétra-hydroxylée possédant un groupement hydroxyle supplémentaire sur le cycle pipéridinique, nécessitant la préparation de la bétâ-aminocétone protégée optiquement pure correspondante. Les activités de ces deux indolizidines précédemment préparées en série racémique et en série optiquement pure ont été évaluées sur six enzymes commerciales. Seule l'indolizidine racémique tétra-hydroxylée s'est révélée être un inhibiteur sélectif de la bétâ-galactosidase d'Aspergillus oryzae (Ki 157 µM). Dans un deuxième temps, nous avons synthétisé des urées cycliques de conformation restreinte par réaction de l'intermédiaire clé, sur différents isocyanates commerciaux, suivie d'une cyclisation de Michael hautement stéréosélective. L'activité antiproliférative de ces nouveaux composés a fait l'objet d'une évaluation sur trois lignées cellulaires humaines, mais ils ne se sont malheureusement pas révélés cytotoxiques. Enfin, nous avons utilisé la réactivité de l'intermédiaire clé pour synthétiser différents types de molécules : des thiourées cycliques et des composés comportant une guanidine cyclique à 5 ou 6 chaînons constituant le squelette de base d'un produit naturel, la cylindrospermopsine

Les iminosucres constituent une famille de puissants inhibiteurs de glycosidases et glycosyltransférases. Ces propriétés inhibitrices confèrent à ces composés un potentiel thérapeutique important pour diverses maladies (maladies virales et lysosomales, diabète, cancers…). Une méthodologie de synthèse d’iminosucres de type 2-cyano-6-oxazolopipéridines trihydroxylées a été récemment mise au point et s’appuie sur la condensation d’un glutaraldéhyde polyhydroxylé et d’une amine chirale, en présence de cyanure de potassium. Le premier objectif de ces travaux de thèse fut l’étude de la réactivité de dérivés du hexahydro-3-phényl-6,7,8-trihydroxy-3R-[3R ,5R ,6S ,7R ,8S ,8aR]-5H-oxazolo[3,2-a]pyridine-5-carbonitrile, obtenu par cette méthodologie de synthèse. A travers cette étude, il nous fut possible de proposer des conditions optimales d’alkylation de ce type de châssis moléculaire en α de la fonction nitrile et de décrire ainsi une dizaine de nouveaux iminosucres. Le second objectif fut l’extension de cette méthodologie à la synthèse de 2-cyano-6-oxazolopipéridines trihydroxylées de configurations diverses. Ceci permit d’accéder à des 2-cyano-6-oxazolopipéridines trihydroxylées de type allose, mannose et galactose entre autre, également précurseurs d’iminosucres pipéridiniques. L’hydrogénation du hexahydro-3-phenyl-6,7,8-trihydroxy-3R-[3R ,5R ,6S ,7R ,8S ,8aR]-5H-oxazolo[3,2-a]pyridine-5-carbonitrile conduit ainsi à un analogue de l’iminosucre naturel D-allo-déoxynojirymicine. Un accès à des iminosucres de type pyrrolidine fut également proposé. La vingtaine de nouveaux iminosucres synthétisés lors de ces travaux de thèse pourront maintenant être soumis à des tests biologiques, en vue de déterminer leurs activités inhibitrices de diverses glycosidases (fucosidases, glucosidases, mannosidases, galactosidases). / Iminosugars are a family of powerful glycosidases and glycosyltransferases inhibitors. These properties give them an important therapeutic potential towards various diseases (viral and lysosomal diseases, diabetes, cancers…). A fast and efficient methodology have been recently elaborated for the synthesis of trihydroxylated 2-cyano-6-oxazolopiperidines. This methodology consists in the condensation of a chiral amine onto a polyhydroxylated glutaraldehyde in presence of potassium cyanide. The first objective of this thesis was the study of the reactivity of hexahydro-3-phenyl-6,7,8-trihydroxy-3R-[3R ,5R ,6S ,7R ,8S ,8aR]-5H-oxazolo[3,2-a]pyridine-5-carbonitrile derivatives, obtained by the methodology previously described. Their modifications were performed by alkylation of the α position to their nitrile. This gave access to ten new iminosugars. The objective of this work was the appplication of the mentioned methodology to the synthesis of configurationally related iminosugars. Trihydroxylated 2-cyano-6-oxazolopiperidines mimicking the allose, mannose and galactose configurations were obtained. These compounds were also suitable precursors for piperidine type iminosugars. For example, the hydrogenation of hexahydro-3-phenyl-6,7,8-trihydroxy-3R-[3R ,5R ,6S ,7R ,8S ,8aR]-5H-oxazolo[3,2-a]pyridine-5-carbonitrile afforded an analog of the natural compound D-allo-deoxynojirimycin. An access to pyrrolidine related iminosugars was also proposed. The biological evaluation of the twenty three new iminosugars obtained through this work will be soon performed against various glycosidases (fucosidases, glucosidases, mannosidases, galactosidases).

Parmi les analogues de sucres, les iminosucres constituent la classe la plus prometteuse au niveau biologique. En effet, leur structure, dans laquelle l'atome d'oxygène intracyclique est remplacé par un atome d'azote, leur confère des propriétés uniques d'inhibition de glycosidases et/ou glycosyltransférases, et en fait donc de très bons candidats thérapeutiques. L'introduction d'un substituant pseudo-anomérique carboné permet de mimer la partie aglycone du substrat de l'enzyme et d'accéder aux iminosucres C-glycosides, des composés chimiquement stables qui sont des inhibiteurs sélectifs et puissants des glycosidases.Afin d'accélérer la découverte de molécules d'intérêt thérapeutique, il est nécessaire de trouver des voies de synthèses conduisant à une plus grande diversité structurale. La méthodologie que nous avons mise au point est basée sur la débenzylation régiosélective de la position 2 de C-allyl glycosides exploitant une iodocyclisation. Cette dernière a été appliquée avec succès à la C-allyl-1-déoxynojirimycine puis étendue à plusieurs iminosucres de configurations variées en séries pipéridine et pyrrolidine.L'introduction de diversité moléculaire a été réalisée à partir de la C-allyl-1-déoxynojirimycine O-débenzylée régiosélectivement en position 2. Nous avons ainsi obtenu plusieurs iminosucres de configurations D-gluco- et D-manno- portant différentes fonctionnalités en position 2. La mise au point de cette synthèse a donc permis d'accéder à une grande variété de C-allyl iminosucres à partir d'un synthon unique. L'accès à des iminosucres bicycliques de structures inédites a également été possible en exploitant un C-allyl 2-céto iminosucre obtenu par notre méthodologie de débenzylation régiosélective. / Iminosugars constitute undoubtedly the most promising class of sugar analogues, their unique glycosidase and/or glycosyltransferase inhibition profile making them promising therapeutics. To generate more potent and selective inhibitors called C-glycoside iminosugars, introduction of a stable pseudoanomeric substituent is usually performed, the improved efficacy being attributed in part to the information brought by the aglycon moiety.The main challenge associated with this class of iminosugars C-glycosides is currently the design of efficient and general routes enabling introduction of structural diversity at a late stage from advanced synthons to accelerate the discovery of biologically relevant molecules. In this context, we have explored a strategy based on a regioselective debenzylation at C-2 and a stereocontrolled nucleophilic substitution assisted by the N-benzyl group. We have successfully applied this methodology on the C-allyl-1-deoxynojirimycin and extended it to several iminosugars in the piperidine and pyrrolidine series.The introduction of molecular diversity was performed from the C-allyl-1-deoxynojirimycin selectively O-debenzylated at position 2. We obtained several iminosugars in the D-gluco- and D-manno- series bearing various functionalities at position 2. This strategy allowed us to access a wide range of C-allyl iminosugars from one single synthon. We have also described the access to unknown bicyclic iminosugars starting from a C-allyl 2-keto iminosugar obtained by our regioselective debenzylative methodology.

Récemment, le concept de chaperon pharmacologique a émergé pour le traitement des maladies lysosomales. Comme inhibiteurs réversibles de glycosidases mutantes impliquées dans ces maladies, les chaperons pharmacologiques sont capables, à des concentrations sub-inhibitrices, de sauver ces enzymes des mécanismes de destruction du réticulum endoplasmique (RE). Ainsi, une partie de l’activité enzymatique est restaurée. Les iminosucres sont connus pour être une classe importante de chaperons pharmacologiques. Au cours de ce travail de thèse, de nouvelles classes d’iminosucres mono- et multivalents ont été conçues et synthétisées. Nos objectifs étaient de mettre en évidence de nouveaux chaperons pour la β-glucocérébrosidase, impliquée dans la maladie de Gaucher, mais également d’identifier de nouveaux inhibiteurs des α-glucosidases du RE impliquées dans la destruction de la protéine déficiente chez les malades atteints de la mucoviscidose. Plusieurs stratégies ont été mises en œuvre: l’utilisation d’une méthodologie de diamination d’alcènes pallado-catalysée, d’une méthodologie permettant la synthèse rapide d’une bibliothèque de composés iminosucres par chimie click ou encore de la multivalence. Une étude poussée sur la multivalence et l’inhibition de glycosidases a également été réalisée en faisant varier des paramètres clés de la multivalence tels que la valence, la charpente, le linker, ou encore la nature des ligands iminosucres. Le premier exemple d’un effet multivalent puissant jusqu’à quatre ordre de grandeur sur l’inhibition de glycosidases a été mis en évidence avec des systèmes iminosucres multivalents basés sur des charpentes de type β-cyclodextrine et fullerène C60. / Recently an innovative concept for the treatment of lysosomal diseases as emerged called pharmacological chaperone. Pharmacological chaperones are reversible inhibitors of the deficient glycosidases involved in these diseases. These molecules are able, at sub-inhibitory concentrations, to stabilize the enzymes and rescue them from the destruction by the quality control system of the endoplasmic reticulum. A part of the catalytic activity of the enzyme could be restored. Iminosugars are known to be an important class of pharmaceutical chaperones. During this PhD work, novel classes of mono- and multivalent iminosugars were designed and synthesized in order to identify novel pharmacological chaperones for the glycosidase: β-glucocerebrosidase involved in Gaucher’s disease and novel inhibitors of the α-glucosidases involved in the destruction of the defective protein delF508CFTR in cystic fibrosis. Several strategies were applied to achieve this aim. These strategies consist in the use of a synthetic methodology of palladium catalyzed alkenes diamination, the use of an efficient methodology to synthesize a library of novel iminosugars by click chemistry and the use of multivalency. A full study on the impact of multivalency on glycosidases inhibition was also completed by changing crucial structural parameters including valency, scaffold, linker and ligand. The first strong multivalent effect on glycosidases inhibition up to four orders of magnitude was reported with multivalent iminosugars based on β-cyclodextrin or C60 fullerene cores.

Notre équipe a récemment décrit la synthèse de nouveaux iminosucres de type indolizidines et quinolizidines, qui se sont avérés être de puissants inhibiteurs sélectifs d’α-glucosidases (IC50 nanomolaires). Ces molécules, de structure originale, ont la particularité de posséder un centre quaternaire en jonction de cycles et une configuration D-gluco. Dans le but de mieux comprendre le mode d’interaction de ces molécules avec les glycosidases, nous nous sommes intéressés à la synthèse de leurs analogues comportant un motif aziridine, inclus dans un squelette 1 azabicyclo[4.1.0]heptane.L’approche synthétique que nous avons choisie pour accéder aux aziridinyl iminosucres implique une cycloaddition 1,3-dipolaire régio- et stéréoselective de cétonitrones dérivées de sucres avec des alcynes pour former des isoxazolines et un réarrangement de Baldwin stéréosélectif en 2 acylaziridines. Pour les acylaziridines polybenzylées la conversion en aziridinyl iminosucres a été effectuée par réduction diastéréosélective de leur fonction cétone et déprotection dans des conditions réductrices de Birch. Pour les acylaziridines polyacétylées les iminosucres finaux ont été obtenus par réduction en présence d’hydrures métalliques.Grâce à cette stratégie de synthèse originale, efficace, et économique en atomes, nous avons préparés 7 aziridinyl iminosucres, et 5 isoxazolines polyhydroxylées. Tous ces nouveaux iminosucres ont été évalués comme inhibiteurs de glycosidases, et se sont avérées être des inhibiteurs moyens (IC50 micromolaires) mais sélectifs des α-glucosidases. L’obtention de complexes cristallins avec une α-glucosidase bactérienne a permis de montrer par cristallographie leur mode d’interaction avec cette enzyme, à l’échelle moléculaire. / Our team has recently described the synthesis of new indolizidine and quinolizidine iminosugars, which revealed to be potent and selective α-glucosidase inhibitors (nanomolar IC50). These original molecules exhibit a quaternary center at the ring junction and a D-gluco configuration. With the aim to define the mode of interaction of these molecules with glycosidases, we engaged in the synthesis of analogues containing an aziridine moiety included in a 1-azabicyclo[4.1.0]heptane scaffold.Our synthetic approach towards aziridinyl iminosugars involves a stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition between carbohydrate-derived cyclic ketonitrones and alkynes, and a stereoselective Baldwin rearrangement into 2-acylaziridines. The latter (if polybenzylated) were converted into aziridinyl iminosugars through diastereoselective reduction of their ketone function and deprotection under Birch conditions. In the case of polyacetylated acylaziridines, the final iminosugars were obtained by reduction with hydrides.Using this strategy, we have prepared 7 aziridinyl iminosugars, and 5 polyhydroxylated isoxazolines. All these new iminosugars were evaluated as glycosidase inhibitors, and they revealed to be modest (micromolar IC50) but selective inhibitors of α-glucosidases. Their complexes with a crystalline bacterial α-glucosidase allowed crystallographic elucidation of their mode of interaction with this enzyme at the molecular level.