L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires distales, qui s’obstruent progressivement. Cette obstruction est à l’origine d’une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire et de la pression artérielle pulmonaire qui entrainent alors une hypertrophie ventriculaire droite, puis une défaillance cardiaque droite, dont la majorité des patients HTAP décèdent. Les traitements restent inefficaces pour améliorer la survie des patients. L’obstruction des artères pulmonaires est principalement due à la prolifération et une résistance à l’apoptose des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). Ce phénotype n’est pas sans rappeler un phénotype cancéreux. D’ailleurs, le laboratoire a montré qu’un facteur connu pour être surexprimé dans le phénotype cancéreux, NFATc2, est aussi impliqué dans l’HTAP. Ce facteur joue en effet un rôle dans la prolifération et dans la résistance à l’apoptose, en régulant le taux de calcium intracellulaire, le courant potassique (prolifération) et le potentiel de membrane mitochondrial (résistance à l’apoptose). Des travaux plus récents ont également montré le rôle de STAT3 dans l’implication de la surexpression de NFATc2. Nous avons montré dans le chapitre 2 que la molécule d’origine végétale plumbagin (PLB), connue comme étant un inhibiteur de la voie STAT3 dans certaines lignées cellulaires cancéreuses, permet d’inhiber l’augmentation de l’expression et de l’activation de STAT3 des CMLAP. Cette inhibition entraine également la diminution de l’expression et de l’activation de NFATc2, une diminution de la prolifération et de la résistance à l’apoptose. Les mêmes résultats ont pu être répétés sur 2 modèles différents d’HTAP (monocrotaline -MCT- et SUGEN 5416+hypoxie). En effet, le traitement au PLB per os permet de prévenir (MCT) et de renverser (MCT et SU5416) l’HTAP, en diminuant la prolifération et la résistance à l’apoptose. Durant ces travaux de doctorat, j’ai ainsi pu mettre en évidence que le ciblage de la voie STAT3/NFATc2 par le PLB pourrait grandement bénéficier aux patients souffrant d’HTAP de par son effet sur la prolifération, la résistance à l’apoptose et probablement aussi par l’inhibition de l’effet Warburg dans les CMLAP de patients HTAP ainsi que dans 2 modèles pertinents d’HTAP, en prévention et en réversion. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease affecting distal pulmonary arteries, which progressively display obstruction. This obstruction is due to the increase of vascular pulmonary resistance and pulmonary arterial hypertension, which thus lead to a right ventricular dysfunction and then to a right heart failure from which most of the patients die. Treatments are still inefficient to improve patients’ outcome. Pulmonary arteries’ obstruction is mainly due to the proliferation and the apoptosis resistance of the pulmonary arteries smooth muscle cells (PASMC), reminding cancer phenotype. Interestingly, the laboratory has demonstrated that NFATc2, a well known overexpressed transcription factor in cancer, is involved in pulmonary arterial hypertension as well. This factor is involved in both proliferation and apoptosis resistance by regulating intracellular calcium rate, potassium current (proliferation) and mitochondrial membrane potential (apoptosis resistance). Earlier results showed that STAT3 is responsible for the overexpression of NFATc2. In Chapter 2, we demonstrated that the vegetal molecule plumbagin (PLB) inhibits STAT3 pathway overexpression and over-activation in PASMC. This inhibition leads to the decrease of the overexpression and over-activation of NFATc2, a proliferation and apoptosis resistance decrease. The same experiments were done in 2 different models of PAH, (monocrotaline –MCT- and SUGEN 5416+hypoxie). Indeed, per os PLB treatment prevents (MCT) and reverses (MCT and SU5416) PAH, by decreasing the proliferation and the apoptosis resistance. During my doctorate work, I was able to highlight that targeting STAT3/NFATc2 by PLB could greatly benefit to PAH patients, by its action on proliferation, apoptosis resistance and probably on the Warburg effect in the human PASMC as well as in 2 relevant PAH animal models, in prevention and reversion.

Le paludisme est une maladie parasitaire tropicale menaçant les populations dans les zones tropicales et sub-tropicales, en particulier les jeunes enfants en Afrique. En raison des résistances aux médicaments antipaludiques qui se sont propagées dans le monde entier au cours des 50 dernières années, de nouveaux médicaments sont vraiment nécessaires. La plasmodione (série benzylmenadione) a été identifiée comme un médicament-candidat antipaludique puissant, agissant selon une bioactivation rédox sur les stades sanguins asexués et sexués jeunes, mais son métabolisme est inconnu. Par conséquent, afin d'identifier les structures des métabolites actifs générés par la plasmodione antipaludique, la synthèse complète de la plasmodione 13C18-enrichie a été conçue et réalisée en 10 étapes. En outre, le procédé d'extraction pour l'étude du métabolisme de la molécule a été établi à partir de globules rouges parasités traités par la plasmodione 13C18-enrichie. D'autre part, la préparation de dérivés oxétane et N-alkylaryl de plasmodione avec une solubilité potentielle améliorée a également été réalisée par substitution nucléophilie aromatique (SNAr) et réaction de couplage Buchwald-Hartwig catalysée par le palladium, respectivement. Enfin, un complexe d'or (I) phosphole, connu comme un inhibiteur irréversible et puissant de la thiorédoxine réductase séléno-dépendante humaine, a été synthétisé et son profil antiparasitaire a été étudié sur de nombreux parasites pathogènes pour l’homme, protozoaires et helminthes en cultures. / Malaria is a tropical parasitic disease threatening populations in tropical and sub-tropical areas, especially young children in Africa. Due to the drug resistance spread all over the world in the past 50 years, new drugs are urgently needed. Plasmodione (benzylmenadione series) had been identified as a potent anti-malarial early lead drug, acting through a redox bioactivation on asexual and young sexual blood stages, but its drug metabolism is unknown. Therefore, in order to identify the structures of the active drug metabolites generated from the antimalarial plasmodione, fully 13C18-enriched-plasmodione synthesis was designed and performed in 10 steps. Furthermore, the extraction method for the drug metabolism study was established from 13C18-enriched plasmodione-treated parasitized red blood cells. On the other hand, the preparation of oxetane and N-alkylaryl derivatives of plasmodione with potential improved solubility was also investigated through aromatic nucleophilic substitution (SNAr) and palladium-catalyzed Buchwald-Hartwig coupling reaction, respectively. Finally, a gold(I) phosphole complex, known as an irreversible and potent inhibitor of the human seleno-dependent thioredoxin reductase, was synthetized and its antiparasitic profile investigated against a panel of parasites, protozoans and helminthes in cultures.

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Les quinones sont des composés largement répandus dans la nature, aussi bien dans le règne végétal, qu'animal ou microbien. Ces molécules sont biosynthétisées à partir d'un petit nombre d'intermédiaires simples. Le noyau des naphtoquinones, en particulier, peut être synthétisé à partir de quatre précurseurs principaux l'acétate, la toluhydroquinone, le p-hydroxybenzoate et le shikimate. L'objet du présent travail est l'étude de la biosynthèse des naphtoquinones végétales ou bactériennes dérivant de l'acide shikimique (acide trihydroxy-3,4,5 cyclohexène-1 carboxylique), et la recherche des intermédiaires de cette voie de biosynthèse. Etant donné, à l'origine, l'absence quasi-totale de résultats expérimentaux dans ce domaine et le développement important qu'il a acquis en même temps que nous commencions notre travail, celui-ci a été constamment lié dans son développement aux données les plus récentes parues dans la littérature. Quelques études antérieures avaient montré que l'acide shikimique devait être le précurseur commun des acides aminés aromatiques et de plusieurs facteurs de croissance aromatiques (acide dihydroxy-2,3 benzoique, dihydroxy-3,4 benzoique, p-aminobenzoique et p-hydroxybenzoique) ainsi que de la ménaquinone de Escherichia coli (16,17). Lorsque nous commençons ce travail, on sait seulement que l'acide shikimique est incorporé in toto dans les ménaquinones bactériennes, de telle sorte que son carboxyle devient un des carbonyles de la quinone. Trois questions se posent alors: - Sur lequel des carbones 2 ou 6 adjacents au carboxyle, le cycle naphtoquinonique se ferme-t-il ? - Quelle est la molécule qui fournit les trois carbones nécessaires à la fermeture du cycle quinonique de la naphtoquinone, et quel est le mécanisme de cette fermeture ? - Le cycle naphtoquinonique ainsi formé est-il incorporé de façon symétrique ou non dans les ménaquinones, c'est-à-dire le carboxyle de l'acide shikimique est-il incorporé indifféremment dans les deux carbonyles quinoniques, ou sélectivement dans l'un des deux ? Pour résoudre la première question, LEISTNER et ZENK d'une part et M. LEDUC dans notre laboratoire d'autre part, ont utilisé l'acide shikimique [14 C-1,6]. Cette méthode nécessite une dégradation laborieuse des quinones formées. Nous avons, quant à nous, synthétisé un acide shikîmique [3H-3] marqué au tritium en une position spécifique, ce qui permet une dégradation simple et univoque. Une réponse partielle à la deuxième question a été donnée par CAMPBELL. Il montrait, en 1969, que le glutamate est capable d'apporter ses carbones 2, 3 et 4 pour la fermeture du cycle naphtoquinonique, mais il ne disposait pas alors des résultats de notre laboratoire lui permettant d'induire correctement le mécanisme de cette biosynthèse. Nous avons pu postuler la formation d'un intermédiaire, I'acide ortho-succinoylbenzoique OBS, dont nous avons pu prouver l'existence par synthèse et incorporation dans les quinones étudiées . L'existence de cet intermédiaire et la possibilité que nous avons eue de réaliser sur l'OSB différents marquages spécifiques nous ont permis de répondre à la troisième question, à savoir, l'incorporation orientée ou non de l'OSB dans les quinones. En même temps, différentes équipes montraient que d'autres quinones existant dans les végétaux telles que la lawsone, la juglone et différentes anthraquinones dérivaient aussi de l'acide shikimique; il nous a semblé intéressant d'appliquer nos techniques à l'étude très voisine de la biosynthèse de ces quinones. Pour la clarté de l'exposé, nous présentons dans le premier chapître les méthodes de synthèse des précurseurs radioactifs, dans le deuxième, les méthodes d'isolement et de dégradation des quinones. Les trois chapîtres suivants rapportent l'incorporation dans les ménaquinones, les naphtoquinones végétales et les anthraquinones végétales. Dans le sixième chapître, nous discutons nos résultats et proposons un schéma général de biosynthèse des quinones dérivant de l'acide shikimique. La partie expérimentale de ce travail est rassemblée après l'exposé théorique.

Ce travail est consacré à la recherche et au développement de nouvelles molécules à viséepharmacologique en série naphtoquinonique en utilisant des réactions par transfert monoélectroniquede type SRN1 et des cyclisations radicalaires oxydatives induites par l'acétate de manganèse(III). Lapremière partie décrit l’étude de la réactivité SRN1 de la 2-(chlorométhyl)-3-méthoxynaphtoquinoneavec divers anions nitronates conduisant à la formation de produits de C-alkylation avec de bonsrendements. Ces derniers ont fait l’objet d’une réaction de réduction-cyclisation permettant la synthèsede nouveaux dérivés benzo[g]indol-5(3H)-ones. Dans la seconde partie, une nouvelle réactiond’oxydation initiée par l’acétate de manganèse(III) a été développée sur la 2-hydroxy-3-méthylnaphtoquinone dans des conditions opératoires douces. En effet, la réactivité originale de la 2-hydroxy-3-méthylnaphtoquinone avec divers alcènes aromatiques en présence de Mn(OAc)3 et dedioxygène, a permis pour la première fois en série naphtoquinonique, l’obtention de nouveaux dérivésoriginaux dihydronaphto[2,3-c][1,2]dioxine-5,10(3H,10aH)-diones sous forme d’un mélange dediastéréoisomères à potentialités antipaludiques. Un mécanisme réactionnel original a été proposé pourla formation de ces produits. / This work is focused on the research and development of new pharmacologicalmolecules in naphthoquinonic series, synthesized by single electron transfer reaction SRN1 ormanganese(III) acetate catalyzed oxidative radical cyclization. The first part describes the SRN1reactivity of 2-(chloromethyl)-3-methoxynaphthoquinone with various nitronate anions leading to theC-alkylation products. The reduction-cyclization reaction of the latter derivatives allowed us to obtainnew benzo[g]indol-5(3H)-one derivatives. In the second part, a new reaction initiated by Mn(OAc)3 on2-hydroxy-3-methylnaphthoquinone was developed under mild conditions. Indeed, the original reaction of2-hydroxy-3-methylnaphthoquinone with various aromatic alkenes in presence of dioxygen led to newdihydronaphtho[2,3-c][1,2]dioxine-5,10(3H,10aH)-dione derivatives as a mixture of diastereoisomerswith antimalarial potential. An original mechanism was proposed in order to explain the formation ofthese products.