C. albicans est un microorganisme opportuniste présent chez plus de 60% de la population. La pathogénicité de C. albicans est contrôlée par le système immunitaire de l’hôte, grâce entre autres aux peptides antimicrobiens (PAMs). Ces PAMs peuvent être de différentes origines. Notre étude a pour but d’évaluer l’effet d’un PAM d’amphibiens, la dermaseptine-S1 (DS1), sur la croissance, la transformation et l’expression de certains gènes de virulence de C. albicans. C. albicans (ATCC-SC5314) a été cultivé en présence ou en absence de la DS1 à 10, 50, et 100 μg/ml, pendant 24 h puis la croissance a été évaluée par un teste de numération cellulaire. Le passage de la forme levure à la forme hyphe a été évalué par microscopie optique et électronique à balayage après culture en présence ou en absence de la DS1 pendant 3 et 6 h à 37°C et ce en présence de 10% de sérum de veau foetal. L’effet de la DS1 sur la formation de biofilm a été évalué par un test MTT et par microscopie électronique à balayage. Enfin, l’expression de certains gènes protéase aspartique sécrétée (Saps 1, 2, 3, 9, 10 et Hwp1) a été évaluée par qRT-PCR. Nous avons montré que la DS1 réduit de façon significative la croissance de C. albicans. La DS1 inhibe le passage de C. albicans de sa forme blastospore à la forme hyphe, ainsi que la formation du biofilm. L’effet de la DS1 sur C. albicans pourrait passer par un contrôle de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la sécrétion d’enzyme protéolytique. En effet, la DS1 diminue de façon significative l’expression des gènes Saps 1, 2, 3, 9 et 10 ainsi que du gène Hwp1. L’ensemble de nos travaux démontre que la DS1 peut contrôler la pathogénicité de C. albicans. / Candida is an opportunistic microorganism present in more than 60% of the population. The pathogenicity of Candida is controlled by the host immune system, such as antimicrobial peptides (AMPs). These PAMs can be of different origins. Our study is to evaluate the effect of an amphibian-isolated antimicrobial peptide, dermaseptin-S1 (DS1) on the growth, transformation and the expression of certain C. albicans virulence genes. C. albicans (ATCC-SC5314) was cultured in the presence or the absence of DS1 at 10, 50, and 100 μg / ml for 24 h and then the growth of yeast was assessed by cell count. The transformation of yeast was evaluated at 3 and 6 h of culture under conditions conducive to transformation (37°C in the presence of 10% of serum) by optical and scanning electron microscopy. Biofilm formation was assessed using a collagen scaffold, after incubation for 30 min at 30°C, with MTT assay and scanning electron microscopy. Finally, the expression of some secreted aspartic protease genes (Saps 1, 2, 3, 9, 10 and Hwp1) was evaluated by qRT-PCR. The results showed that DS1 significantly reduces the growth of C. albicans. This effect is proportional to the concentration of the peptide. This peptide inhibits the passage of C. albicans from the blastospore to the hypha form. The effect of DS1 on C. albicans involves controlling the expression of several genes. Indeed, DS1 significantly decreases the expression of Sap 1, 2, 3, 9 and 10 genes as well as Hwp1 gene. All of our work demonstrates that DS1 can control the pathogenicity of C. albicans.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l’Université de Montréal. / Methodology was developed for synthesizing chemical libraries for discovering new peptide honnone receptor ligands. In particular, a combinatorial strategy was used for library synthesis of neruokinin and somatostatin receptor ligand candidates. This strategy was based on the design and synthesis of indolizidin-2-one amino acid scaffolds and their subsequent incorporation into a series of amido amides (88-140) using a novel solid-phase approach. Dipeptide mimic 7-benzylindolizidinone amino acid 48 was synthesized on a gram scale by a literature procedure and then introduced into a library of candidates (88-140) to discover new somatostatin and nemokinin receptor ligands. A combinatorial strategy was employed for their synthesis which featured oxime resin as solid support. 7-Benzylindolizidinone AL(BOC) amino acid 48 was coupled to oxime resin. The library members were then obtained by a sequence featuring deprotection of the BOC group, free basing and coupling to the amine with 5 different carboxylic acids, followed by displacement with 9 different primary amines to give amido amide targets. (J A second scaffold was conceived and synthesized in the second part of the thesis. Enantiopure 7^-(BOC)amino-7-[3-azidopropyl]mdolizidm-2-one acid 141 has been synthesized by displacement of the methanesulfonate of its 7- hydroxypropyl counterpart 151 with sodium azide and subsequent ester hydrolysis. ^V-(BOC)Amino-7-[3-hydroxypropyl]indolizidin-2-one ester 151 was obtained from a sequence commencing with the alkylation of (2S,SS)-di-tertbutyl 5-oxo-2,8-di-[^-(PhF)amino]azelate 75 (PhF = 9-(9-phenylfluorenyl)). Stereoselective allylation of 75, regioselective olefin hydroboration, selective primary alcohol protection as a silyl ether and oxidation of the secondary alcohol gave (2S,4R,SS)-di-tert-buty\ 4-[3-tër/-butyldimethylsiloxypropyl]-5-oxo-2,8-din [AL(PhF)amino]azelate 149 as a pure diastereomer in 33% overall yield. Linear ketone 149 was then converted into the indolizidinone heterocycle by a route featuring reductive amination, lactam cyclization and isolation by way of a silyl ether which provided the (6>S',7^?)-isomer of 151. Enantiopure 7V-(BOC)amino-7- (3-azidopropyl)indolizidin-2-one acid 141 was also achieved by converted 151 to its respective methanesufonate followed by displacement with sodium azide. In summary, this thesis provides first an introduction into the importance of the peptide hormones Substance P and somatostatin. The combinatorial strategy is then illustrated by the introduction of 7-benzylindolizidin-2-one 48 into a focused library. Finally, methodology is presented for preparing alternative 7-alkylindolizidin-2-one amino acid scaffolds. / Une méthodologie a été développée pour la synthèse d'une librairie de molécules dans le but de mettre au point de nouveaux ligands pour les récepteurs d'hormones peptidiques. En particulier, une stratégie combinatoire a été utilisée dans la synthèse d'une librairie de ligands potentiels aux récepteurs de la neurokinine et de la somatostatine. Cette stratégie est basée sur le design et la synthèse des acides aminés indolizidin-2-one comme squelettes et leur incorporation dans une série d'amido amides utilisant une nouvelle approche sur support solide. Le peptidomimétique 7-benzylindolizidinone 48 a été synthétisé sur une échelle multigramme selon un protocole de la littérature et a ensuite été incorporé dans une librairie de ligands potentiels aux récepteurs de la somatostatine et de la neurokinine. L'approche combinatoire utilisée pour la synthèse fait appel à la résine d'oxime comme support solide. L'acide aminé 7- benzylindolizidinone N-(BOC) 48 a été couplé à la résine. La librairie moléculaire a ensuite été obtenue par la déprotection du groupe BOC, l'obtention de la base libre et le couplage de l'amine avec cinq différents acides carboxyliques, suivi du déplacement avec neuf aminés primaires différentes pour donner les amido amides ciblés. Un deuxième squelette a été conçu et synthétisé dans la deuxième partie du projet. L'acide ^V-(BOC)amino-7-[3-azidopropyl]mdolizidm-2-one énantiopur 141 a été synthétisé par le déplacement du méthanesulfonate du 7-hydroxypropyl 151 avec l'azoture de sodium suivi de l'hydrolyse de l'ester. L'ester N- (BOC)amino-7-[3-hydroxypropyl]indolizidin-2-one 151 fût obtenu par une séquence de réactions commençant par l'alkylation du (25', SS)-di-tert-butyï-5- oxo-2,8-di-[^-(PhF)amino]azélate 75 (PhF = 9-(9-phénylfluorényl)). L'allylation stéréosélective de 75 , suivi de l'hydroboration régiosélective de l'oléfme, de la IV protection sélective de l'alcool primaire sous forme d'ether silylé puis de l'oxidation de l'alcool secondaire a donné le (25', 4R, SS)-di-tert-bvtyl-4-[3-tertbutyldiméthylsiloxypropyl]- 5-oxo-2,8-di-[AL(PhF)amino]azélate 149 comme seul diastéréoisomère dans un rendement global de 33%. La transformation de la cétone 149 en hétérocycle indolizidinone a par la suite été réalisée par une amination reductive, une cyclisation à la lactame et l'isolation sous forme d'ether silylé pour donner l'isomère (65, 77?) de 151. L'acide 7^-(BOC)amino-7-[3- azidopropyl]indolizidm-2-one 141 énantiopure a aussi été synthétisé par la conversion de 151 au méthanesulfonate correspondant suivi du déplacement avec l'azoture de sodiuni. En résumé, ce mémoire donne premièrement une introduction à l'importance des hormones peptidiques que sont la substance P et la somatostatine. La stratégie utilisée est ensuite illustrée par l'introduction du 7- beiizylindolizidin-2-one 48 dans une librairie de molécules. Finalement, la méthodologie pour préparer différents acides aminés 7-alkylindolizidin-2-one est présentée.

Pseudomonas aeruginosa (Pa) est un pathogène opportuniste et constitue un facteur de morbidité et de mortalité important chez les patients atteints de fibrose kystique II est responsable d'infections pulmonaires chroniques. Sa capacité à se maintenir chez l'hôte et à causer des infections résulte de l'expression de nombreux facteurs de virulence. Le traitement à l'aide d'antibiotiques fonctionne pour une durée limitée selon la capacité de Pa à développer de la résistance. Il est donc impératif de trouver d'autres alternatives afin de traiter les patients atteints de ce type d'infections chroniques. Les peptides antibactériens sont une des avenues envisagées puisque leurs cibles sont différentes et qu'ils n'engendrent pas de résistance. Par contre, les modes d'action des peptides antibactériens comme la pré-élafine sont encore mal connus. La pré-élafine est une protéine humaine sécrétée notamment par les cellules épithéliales. Elle possède des propriétés inhibitrices contre certaines peptidases à serine ainsi que des propriétés antimicrobiennes contre différentes souches de levures et de bactéries, incluant Pa. Nous avons étudié le mode d'action antibactérien de la pré-élafine contre Pa à l'aide de différentes approches. Nous avons d'abord observé que toutes les souches de Pa ne sont pas affectées de la même manière par la pré-élafine. La souche PA33348 est particulièrement sensible. Nous avons montré que cette hypersensibilité résulte de l'inhibition spécifique par le domaine élafine d'une peptidase sécrétée par cette souche, la peptidase IV, ce qui, affecte la croissance et/ou la viabilité en milieu complexe. Nous avons également montré que la pré-élafine et chacun de ses deux domaines se lie aux membranes. Le domaine N-terminal, ou cementoïne, qui est polycationique se lie plus particulièrement aux membranes chargées négativement. À l'aide de différentes techniques dont le dichroïsme circulaire et la résonance magnétique nucléaire, nous avons montré que ce domaine est peu structuré en solution aqueuse, mais adopte une conformation en hélices a dans un environnement hydrophobe. Cette caractéristique est commune à un grand nombre de peptides antimicrobiens, la plupart ayant la capacité de détruire l'intégrité des membranes microbiennes. Toutefois, et contrairement à ces peptides, les domaines cementoïne, élafine et la pré-élafine ne possèdent qu'une faible activité lytique. Par contre, nos résultats suggèrent que la pré-élafine aurait la capacité de traverser les membranes biologiques sans causer de lyse. Bien que d'autres expériences soient nécessaires pour confirmer cette hypothèse de la translocation au travers des membranes de la pré-élafine, nous avons montré que in vitro le domaine élafine et la pré-élafine, mais non la cementoïne, peuvent se lier à l'ADN. De plus nous avons noté une corrélation entre cette caractéristique et le fait que ces deux peptides permettent de diminuer l'expression de plusieurs facteurs de virulence de Pa. En résumé, nos travaux ont contribué à mieux comprendre les mécanismes d'action de la pré-élafine contre Pa. Cette protéine pourrait devenir une solution dans le traitement des patients atteints de fibrose kystique. Des études à l'aide de modèles animaux seraient le moyen idéal de confirmer notre travail et poursuivre la recherche sur le potentiel thérapeutique de la pré-élafine ou de ses domaines.

L’impact des infections bactériennes couplé à l’émergence des mécanismes de résistance aux antibiotiques suscite un besoin urgent de nouvelles classes d’agents antibactériens. D’ailleurs, la résistance du pathogène opportuniste P. aeruginosa diminue l’efficacité de traitement et met en danger la vie des personnes infectées. Dans le but d’identifier de nouveaux antimicrobiens, nous exploitons la machinerie de division cellulaire bactérienne en tant que cible. Ainsi, les protéines de division cellulaire FtsZ et FtsA de P. aeruginosa ont été utilisées afin d’identifier des inhibiteurs protéiques spécifiques à l’aide de la technique de présentation phagique. Nous avons identifié des peptides détenant une affinité pour les enzymes FtsZ et FtsA puis nous avons caractérisé 3 peptides inhibiteurs de l’activité GTPase de FtsZ. Le peptidomimétisme devrait permettre le développement d’une nouvelle classe d’agents antimicrobiens à partir de ces peptides. / The impact of bacterial infections and emergence of antibiotic resistance led to a serious need to develop new class of antibacterials. The acute resistance of the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa lowers the treatment efficiency of infected cystic fibrosis patients and immuno-compromised individuals. In the perspective of finding new antimicrobial agents, we are using the bacterial cell division machinery of as a new target. Thus, P. aeruginosa cell division proteins FtsZ and FtsA have been used to identify inhibitory peptides with the phage-display technique. We identified FtsZ and FtsA tight binding peptides and we characterized three inhibitory peptides of FtsZ GTPase activity. Peptidomimetism will allow the development of new antimicrobial agents with these leader peptides.

La résistance aux antibiotiques est devenue un problème majeur dans la prévention et le traitement des infections bactériennes. Comme elles démontrent des activités inhibitrices in vitro contre un grand nombre de bactéries pathogènes cliniquement importantes, les bactériocines sont de plus en plus considérées comme une alternative potentielle aux antibiotiques conventionnels. Malgré cet énorme potentiel, leur utilisation est grandement limitée par les coûts élevés associés à leur production par fermentation. La synthèse chimique de ces dernières a été envisagée, mais aucune approche n’a donné jusqu’à maintenant un rendement qui puisse faire diminuer significativement les coûts de production. Dans le but de développer une voie de synthèse efficace pour ces peptides antibactériens, nous avons utilisé comme modèle la pédiocine PA-1, une bactériocine de classe IIa avec une activité anti-Listeria. L’optimisation de l’approche synthétique nous a permis d’augmenter les rendements de 1% à 45% et de concevoir des analogues avec des propriétés pharmacologiques améliorées comme une plus grande résistance à l’oxydation et à la lyse enzymatique. Cette importante réalisation nous a non seulement permis de produire la bactériocine en grande quantité, mais aussi déterminer sa structure tridimensionnelle et d’évaluer son impact sur le microbiote au niveau du tractus gastro-intestinal humain. L’approche développée s’est également avérée efficace pour la production d’autres bactériocines de la classe II comme la bactofencine A et permet de cibler davantage de pathogènes qu’on retrouve dans les différents secteurs alimentaire, vétérinaire et médical. En plus de décrire la synthèse et les études structure-activité de la bactofencine A, cet ouvrage présente les stratégies utilisées pour produire et déterminer la structure de la pédiocine PA-1 ainsi que les études sur son activité antimicrobienne et ses effets sur le microbiote dans le tractus gastro-intestinal. / Antibiotic resistance has become a major problem in the prevention and treatment of bacterial infections. As they demonstrate in vitro inhibitory activities against a large number of clinically important pathogenic bacteria, bacteriocins are increasingly seen as a potential alternative to conventional antibiotics. Despite this enormous potential, their use is greatly limited by the high costs associated with their production by fermentation. The chemical synthesis of the latter has been considered, but no approach has yielded so far a yield that can significantly reduce production costs. In order to develop an efficient synthetic route for these antibacterial peptides, we used as model the pediocin PA-1, a class IIa bacteriocin with anti-Listeria activity. Optimization of the synthetic approach allowed us to increase yields by 1% to 45% and to design analogues with improved pharmacological properties such as greater resistance to oxidation and enzymatic lysis. This important achievement allowed us to not only produce bacteriocin in large quantities but also to determine its three-dimensional structure and to evaluate its impact on the microbiota in the human gastrointestinal tract. The approach developed has also been shown to be effective for the production of other class II bacteriocins such as Bactofencin A and allows targeting more pathogens found in the different food, veterinary and medical sectors. In addition to describing the synthesis and structure-activity studies of Bactofencin A, this book presents the strategies used to produce and determine the structure of pediocin PA-1 as well as studies on its antimicrobial activity and its effects on microbiota. the gastrointestinal tract.

En endodontie, les peptides antimicrobiens (AMP) pourraient résoudre les limitations potentielles liées à l'utilisation d'antibiotiques. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’effet du KSL-W sur l’adhésion, la prolifération et la migration des cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC). Méthodes : Les DPSC ont été cultivées en présence et en l'absence de KSL-W à différentes concentrations ou d’une combinaison de deux (ciprofloxacine et métronidazole ; DAP) ou trois (ciprofloxacine, métronidazole et minocycline ; TAP) antibiotiques. L'adhésion cellulaire a été évaluée à l’aide de coloration au cristal violet et d’observations microscopiques. La viabilité/l’activité métabolique (V/AM) des DPSC a été étudiée par un test MTT. L'effet de KSL-W sur la migration cellulaire / la guérison des blessures a été évaluée à l'aide du test de blessure de la culture dite ″scratch test″. Les données collectées ont été analysées par ANOVA. Une différence significative a été considérée à P ≤ 0.05. Résultats : Le KSL-W n’a pas d’effet inhibiteur sur l’adhésion des DPSC, comparativement au DAP et au TAP. Ces observations sont confirmées par nos analyses de viabilité/activité métaboliques (V/AM) des cellules. En effet, les résultats du MTT ont montré une V/AM plus adéquate en présence de KSL-W. À titre d’exemple, les cellules en présence de KSL-W à 10 et 50 µg/ml, montrent une V/AM comparable au contrôle (cellules non traitées). Il est important de noter que le KSL- W a favorisé la migration cellulaire après une blessure. Les DPSC ont pu migrer et recouvrir la blessure plus rapidement avec KSL- W qu’avec les antibiotiques. Conclusion : Comparativement aux antibiotiques, le KSL-W n’a pas d’effets négatifs sur l'adhésion et la V/AM. Ce peptide semble favoriser la migration cellulaire. Ces travaux suggèrent l’utilisation du KSL-W comme un agent antimicrobien pouvant être utilisé en endodontie.

Les prothèses intraosseuses transcutanées pour amputations (ITAP) représentent une alternative prometteuse par rapport aux prothèses orthopédiques actuellement utilisées en clinique puisqu’elles pourraient diminuer, entre autres, la douleur et l’inconfort chez les patients. Cependant, l’infection, surtout à l’interface implant /peau, reste une complication importante dans ce type de chirurgie orthopédique. Le but de ce projet de recherche est donc de limiter les infections sur une prothèse en alliage de titane (Ti6Al4V ELI).Deux approches ont été établies. La première consiste à promouvoir l’adhésion des cellules de la peau par les peptides d’adhésion KRGDS et KYIGSR, ce qui permettrait de sceller la partie de l’implant qui sort de l’os et ainsi limiter les infections et la deuxième à agir directement sur les bactéries en les éliminant, par le peptide antimicrobien, Magainine 2 (Mag 2).Pour ce travail de thèse, les deux peptides d’adhésion, soit KRGDS et KYIGSR et le peptide antimicrobien, Mag 2, ont été greffés de façon covalente et stable via les bras d’ancrage phosphonates et dopamine à la surface du matériau Ti6Al4V ELI. La caractérisation physico-chimique de ces surfaces a permis de valider le greffage covalent et stable de ces peptides. Des tests cellulaires et bactériens ont été effectués sur les surfaces Ti6Al4V ELI brutes et fonctionnalisées par les différents peptides. Pour les tests cellulaires, il y aune bonne adhésion et prolifération cellulaire des fibroblastes dermiques pour les 4types de matériaux Ti6Al4V ELI. Par contre, la viabilité cellulaire est améliorée pour les échantillons avec peptides greffés, surtout KRGDS et Mag 2. D’autant plus, l’attachement dermique est nettement meilleur sur les surfaces fonctionnalisées par Mag 2 également. Concernant les tests de microbiologie, les résultats obtenus avec les bactéries Staphylococcus epidermidis ATCC-12228 montrent un léger effet antibactérien de la Mag 2 greffée sur la surface Ti6Al4V ELI. Dans le cadre de ce projet, la fonctionnalisation de surface par le peptide antimicrobien Mag 2 est la meilleure alternative pour limiter les infections sur les matériaux Ti6Al4V ELI. / Intraosseous Transcutaneous Amputation Prostheses (ITAPs) represent apromising alternative to orthopedic prostheses currently used in the clinic since they could reduce, among other things, pain and discomfort in patients. However, infection, especially at the implant / skin interface, remains a significant complicationin this type of orthopedic surgery. The aim of this research project is therefore to limit infections on a titanium alloy prosthesis (Ti6Al4V ELI). Two approaches have been established. The first is to promote the adhesion of skin cells by using the KRGDS and KYIGSR peptides, which would seal the part of the implant that comes out of the bone and thus limit infections and the second to act directly on bacteria by eliminating them, by using the antimicrobial peptide, Mag 2. For this thesis work, the two adhesion peptides, either KRGDS or KYIGSR and the antimicrobial peptide, Mag 2, were covalently grafted via the phosphonate and dopamine anchor arms to the surface of the Ti6Al4V ELI material. The physico-chemical characterization of these surfaces made it possible to validate the covalent and stable grafting of these peptides. Cellular and bacterial tests were carried out on bare Ti6Al4V ELI surfaces and functionalized by the various peptides. For cellular assays, there is good celladhesion and proliferation of dermal fibroblasts on the 4 types of Ti6Al4V ELI samples. In contrast, cell viability is improved for samples with grafted peptides,especially KRGDS and Mag 2. Moreover, dermal attachment is significantly betteron surfaces functionalized by Mag 2 as well. Regarding microbiology tests, the results obtained with Staphylococcus epidermidis ATCC12228 bacteria show a slight antibacterial effect of Mag 2 grafted onto the Ti6Al4V ELI surface. Within the framework of this project, the surface functionalization by the antimicrobial peptide Mag 2 is the best alternative to limit infections on Ti6Al4V ELI materials

La résistance bactérienne aux antibiotiques est une menace en constante expansion. Les bactéries ne cessent de développer de nouvelles résistances à un rythme parfois plus rapide que notre capacité à développer de nouveaux médicaments pour les combattre. Il est donc important si l'on veut garder la cadence dans ce marathon contre les bactéries de continuer la recherche de nouvelles méthodes pour contrer la résistance aux antibiotiques. La présente étude se divise en deux projets portant chacun sur une approche distincte dans le but de développer de nouveaux antibiotiques. La première partie porte sur l'étude des peptides antimicrobiens comme nouvelle classe d'antibiotiques. Leur mode d'action distinct des antibiotiques sur le marché est prometteur pour un développement de résistance amoindrie. Par contre, leur complexité entraîne une conception de médicament plus ardue. Afin d'aider la compréhension des facteurs influençant l'interaction des peptides avec leur principale cible, les membranes cellulaires, un peptide modèle synthétique simple et neutre ainsi que des analogues chargés positivement furent développés dans notre groupe. Ces peptides, notamment surnommés 14-mère, R4R11 et R5R10, ont d'abord été étudiés par des multiples méthodes spectroscopiques, biophysiques et bio-informatique. Ces études démontrent qu'il est possible de moduler la structure secondaire des peptides par la position des acides aminés cationiques dans la séquence. De plus, la conformation des peptides influence leurs interactions avec les membranes modèles et les cellules où ceux en feuillets β sont plus sélectifs envers les modèles et cellules procaryotes alors que ceux sous forme d'hélice α interagissent indistinctement avec les deux types membranes modèles ou cellules. Il a aussi été observé une différence d'orientation entre les peptides hélicoïdaux neutres et cationiques en présence de différentes membranes lipidiques. Les peptides étudiés ont une plus grande affinité envers les bicouches plus minces et les peptides cationiques ont une plus grande interaction avec les membranes anioniques. Ensuite, le projet s'est poursuivi par l'étude de l'effet de l'ajout d'un groupement ayant une propension à se lier aux membranes procaryotes. Pour ce faire, un ligand bis-dipicolylamine (bis-DPA) a été ajouté à l'extrémité N-terminale des peptides 14-mère, R4R11 et R5R10 afin de former un complexe de Zn(II) in situ avec le ligand bis-DPA (Zn₂•bisDPA). En général, la présence du complexe augmente la sélectivité des peptides par l'entremise d'une interaction plus grande envers les cellules procaryotes et membranes modèles anioniques. La seconde partie vise plutôt la recherche de nouveaux inhibiteurs de β-lactamases visant sur une approche de combinaison de médicaments afin de diminuer la résistance aux antibiotiques β-lactames. Malgré leurs similitudes avec les composés β-lactames et leurs propriétés d'inhibiteurs de protéases, les molécules de la famille des sulfahydantoïnes n'ont pas été investiguées comme inhibiteurs de β-lactamases. Divers analogues ayant comme cœur l'hétérocycle sulfahydantoïne ont été synthétisés à partir d'acides aminés et ont été évalués pour leur pouvoir inhibiteur sur les β-lactamases courantes TEM-1 et TEM-15. De ces analogues, certain ont démontré une inhibition notable des deux β-lactamases avec des valeurs de IC₅₀ entre 130 et 510 μM et des valeurs inférées de Kᵢ entre 32 et 55 μM. Ces résultats indiquent que ce type de composés ont un potentiel intéressant comme futur inhibiteur de β-lactamases. / Antibiotic resistance is one of the top worldwide healthcare problems. Bacteria are continuously finding new ways to survive the treatment we develop. To stay ahead in this race, we must accelerate the development of new drugs that counteract bacterial resistance. The present study is divided in two projects each using a separate approach aiming to find new antimicrobial molecules. The first part of this thesis focusses on the study of antimicrobial peptides as a potential new class of antibiotics. Their mode of action is different than commercially available antibiotics and is less prone to induce resistance development. However, the design of new peptides for clinical uses is challenging because of the complexity of these compounds. To have a better understanding of the molecular determinants affecting their interaction with cellular membranes, we have developed a simple synthetic model peptide with a neutral global charge named 14-mer. Multiple analogs were synthesized bearing cationic amino acids at different positions in the sequence. Notably, analogs R4R11 and R5R10, bearing arginine residues at positions 4 and 11, and 5 and 10 respectively, were studied alongside the 14-mer model by various spectroscopic, biophysical and bioinformatics methods. These experiments show that the secondary structure and supramolecular self-assembly can be modulated by the position of the cationic residue in the peptide sequence. The peptide secondary structure affects their interactions with model membranes and living cells. The β-strand peptides tend to interact more selectively toward prokaryotic model membranes and cell whereas α-helical peptides interact indistinctly with both prokaryotic and eukaryotic model membranes and cells. In addition, a difference in peptide orientation has been observed between uncharged and cationic α-helical peptides when they interact with phospholipid membranes. These peptides have generally a higher affinity with thinner bilayers, and cationic peptides possess better interaction with cationic membranes. The investigation was continued by studying the effect of the incorporation of a molecular tag that is known to have a high affinity toward prokaryotic membranes. This was achieved by adding a bis-dipicolylamine (bis-DPA) ligand at the N-terminus of peptides 14-mer, R4R11 and R5R10 to form a Zn(II) complex in situ. The Zn(II) complex tends to increase the selectivity of the studied peptides toward prokaryotic model membranes and cells. The second part of this thesis instead focusses on finding new β-lactamase inhibitors in order to reduce the antibiotic resistance of one of the most versatile antibiotic families, the β-lactams. As potential candidates, the sulfahydantoin family has never been investigated for this application even if they possess similar structure to β-lactam antibiotics and has been shown to inhibit similar enzymes like proteases. To evaluate their potential, we synthesized multiple analogs containing the sulfahydantoin heterocycle starting from amino acids. These analogs were tested as inhibitors of two of the most prevalent β-lactamases, TEM-1 and TEM-15. Out of these compounds, two analogs have shown substantial inhibition with IC₅₀ values between 130 and 510 μM and inferred Kᵢ values between 32 and 55 μM. These results suggest that sulfahydantoin compounds have a good potential for the development of new and improved β-lactamase inhibitors.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020 / Alors que les options de traitement s’épuisent devant la problématique pandémique de résistance microbienne, il est d’une pertinence tout à fait actuelle de multiplier les stratégies pour traiter les maladies infectieuses. Ces travaux portent sur l’investigation du potentiel antimicrobien de peptides et de dérivés peptidiques inspirés par des métabolites bioactifs. Les effets de trois familles de molécules synthétiques comportant des groupements non-naturels ont été étudiés dans un contexte de microbiologie buccale. Le biofilm dentaire, dense et polymicrobien, est un excellent modèle pour le développement de nouveaux antimicrobiens. À la recherche de composés pouvant inhiber la formation du biofilm bactérien, interrompre les processus infectieux ou désorganiser les membranes bactériennes, l’évaluation de l’activité de dipeptides cycliques, de pipérazines et de courts peptides cationiques a été effectuée. L’investigation a été conduite pour chaque famille de molécules de façon à définir le spectre d’action, en révéler le mécanisme et établir une relation entre la structure et l’activité qui prenne en considération les contraintes structurelles et la stéréochimie.