Multivalente Wechselwirkungen spielen sowohl in der Natur als auch für die Konstruktion hochaffiner Binder eine wichtige Rolle. In dieser Arbeit wurde die Grenze der Bivalenz in Bezug auf den Bindungsabstand, die monovalente Interaktionsstärke und die Flexibiltät des Gerüsts untersucht. Die Modifizierung von DNA mit Cucurbit[7]uril und zwei verschiedenen Adamantananaloga (Ad1 und Ad2) sowie die Verwendung verschiedener Template, ermöglichte die Konstruktion diverser bivalenter Modellsysteme. Die Ergebnisse zeigten eine Distanzabhängigkeit des bivalenten Effekts, der mit dem Bindungsabstand abnahm. Im Gegensatz zum schwächeren Binder (Ad2), war der stärkere Binder (Ad1) in der Lage auch noch bei großen Abständen von einer bivalenten Verstärkung zu profitieren. Somit besteht eine Abhängigkeit des bivalenten Effekts von der monovalenten Bindungsstärke. Mit diesem System wurde anschließend untersucht, unter welchen Bedingungen bivalente Systeme multimolekulare Strukturen ausbilden. Es konnte gezeigt werden, dass verbrückende Strukturen nur bei hohen Konzentrationen und bei Abwesenheit eines bivalenten Effekts vorliegen können. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein bispezifischer Binder auf seine Affinität, Selektivität und auf seinen Einfluss auf die Rezeptoraktivität untersucht. Dafür wurden Oligonukleotide mit Cilengitid, welches αvβ3-Integrin binden kann, und mit einem Peptoid, welches VEGFR2 binden kann, modifiziert. Durch Verwendung verschiedener Template konnten bispezifische Binder mit unterschiedlichen Ligandenabständen konstruiert werden. Messungen an HUVEC-Zellen ergaben eine höhere Affinität der bispezifischen Binder im Vergleich zu den monospezifischen. ELISA-Messungen ergaben eine distanzabhängige Aktivierung oder Deaktivierung der Phosphorylierung von VEGFR2. Es konnte somit ein Modellsystem konstruiert werden, mit dem die Rezeptoraktivität gesteuert werden konnte. / Multivalent interactions play an important role in nature and are also used to construct high-affinity binders. In this work the limit of bivalency based on binding distance, flexibility of the system and monovalent binding-strength was investigated. Modification of DNA with Cucurbit[7]uril (CB[7]) and two adamantane-analogues (Ad1 and Ad2), along with the use of different templates, enabled the construction of diverse bivalent model-systems. The results revealed a distance-dependency of the bivalent effect, which decreased with increasing binding distance. The stronger binder (Ad1) was able to benefit from bivalent enhancement at relatively large binding distances compared to the weaker binder (Ad2). This denotes a dependency of the bivalent effect on the monovalent binding strength. The same system was used to investigate the factors leading to crosslinking. The results show that only at high concentrations, and when the system does not have to compete with a bivalent enhancement, can multimolecular structures be formed. The second part of this work deals with a bispecific binder. Binding affinities, selectivity and the impact of the binder on receptor activity were tested. Accordingly, oligonucleotides were modified with cilengitide, which is able to bind αvβ3-Integrin, and with a bivalent peptoid, which binds to VEGFR2. The use of different DNA templates enabled construction of several bispecific binders with different binding distances. Measurements with HUVEC cells revealed higher affinities of the bispecific binders compared to the monospecific ones. ELISA-measurements demonstrated that activation or deactivation of the VEGFR2-phosphorylation was distance dependent. Consequently, a model system was constructed which was able to control receptor activity.

Les antigènes saccharidiques associés aux tumeurs (TACAs) sont considérés comme des marqueurs de cellules tumorales. Le développement de candidats vaccins synthétiques capables d'induire des réponses immunitaires robustes dirigées contre ces TACAs est un vaste champ d'investigation depuis de nombreuses années. Dans cette optique, mon travail s'est principalement focalisé sur la conception d'un candidat vaccin à trois composantes qui peut activer spécifiquement les cellules dendritiques, les cellules TH et les cellules B. La première partie de la thèse consistait à effectuer une étude approfondie des méthodes submonomère et monomère en solution pour accéder à une plateforme β-tripeptoïde O-α-GalNAc (épitope des cellules B), servant de mime du cluster trimérique de l'antigène Tn (GalNAc-α-O-Ser/Thr). Pour renforcer la stimulation du système immunitaire, un agoniste du récepteur Toll 7 (TLR7) préalablement synthétisé (exprimé par les cellules dendritiques) a été ensuite couplé à cette plateforme par l'intermédiaire de l'acide amino-caproïque, pris comme espaceur. L'édifice candidat vaccin a ensuite été complété par conjugaison au peptide OVA 323-339 (épitope des cellules TH ) grâce à la réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire CuAAC. Enfin, l'aptitude du candidat vaccin à induire une réponse anti-Tn a été évaluée par l'équipe du Pr. C. Leclerc de l'Institut Pasteur de Paris. En parallèle de ces études, nous avons mis au point des conditions de ligation multivalente par couplage thiol-ène (TEC) pour l'obtention de peptoïdes S-glycosylés. / Tumor-Associated Carbohydrate Antigen (TACAs) are considered as cancer cells markers. The development of synthetic vaccine candidates which are able to induce a robust immune response against these TACAs is a field of great interest since many years. In this context, my work has been focused mainly on the design of a three-component vaccine candidate with the ability to activate specifically dendritic cells, T H cells and B cells. The first part of the thesis consisted in making a deep study on the submonomer and monomer methods for solution-phase synthesis of a β-tripeptoid O-α-GalNAc scaffold (B epitope). Its role is to mimic the Tn (GalNAc-α-O-Ser/Thr) trimeric cluster which is naturally present on tumor cells surface. To strengthen the stimulation of the immune system, a TLR7 agonist (receptor express by dendritic cells) has been, firstly, coupled through an amino-caproic acid spacer. The vaccine candidate has been next completed by conjugation with the OVA 323- 339 peptide (TH epitope) using the Copper-catalized Alkyne-Azide Cycloaddition (CuAAC). Finally, the capacity of this construction to generate anti-Tn response have been evaluated by the groupe of C. Leclerc of Institut Pasteur of Paris. At the same time, we have also developed conditions for multivalent ligations using thiol-ene coupling (TEC) to obtain a β-tripeptoid S-α-GalNAc scaffolds.

Les peptoïdes sont une classe de peptidomimétiques pour lesquels les chaînes latérales de chaque résidu sont déplacées du carbone α sur l'azote d'amide adjacent. Le travail présenté dans ce document s'intéresse à l'étude et à l'utilisation de plateformes moléculaires de géométrie contrôlée de type β- et α,β-peptoïdes alternés. Une nouvelle méthode de synthèse "submonomer" en solution des différentes familles de peptoïdes a tout d'abord été mise au point. Elle permet de s'affranchir des purifications intermédiaires par chromatographie, grâce à l'utilisation d'amines primaires volatiles et de solvants permettant des précipitations sélectives, et ainsi d'accéder rapidement à des tétrapeptoïdes simples. Sur ce type de composés, la possibilité d'introduire de la diversité chimique par des post-modifications sur les chaînes latérales a été étudiée. Une plateforme β-peptoïde modèle pouvant présenter trois pharmacophores différents a été obtenue grâce à des ligations orthogonales sur les chaînes latérales par Cycloaddition 1,3-dipolaire catalysée au cuivre entre un alcyne et un azoture (CuAAC), couplage thiol-ène photochimique (TEC) et alkylation d'amine tertiaire. Une méthode efficace d'accès à des glycoclusters a également été développée : elle fait intervenir la ligation multivalente de 1-thiosucres non protégés sur des plateformes peptoïdes portant des chaînes latérales allyles grâce à la réaction de TEC photochimique. Dans un deuxième temps, une étude sur le contrôle l'isomérie cis / trans, corollaire du lien amide tertiaire présent dans les peptoïdes, est présentée. Elle a permis d'observer qu'un groupement triazolium sur la chaîne latérale permet de sélectionner de façon très efficace la géométrie cis grâce à des interactions électroniques. Le groupement tert-butyle a une influence similaire grâce à des effets stériques. La dernière partie décrit la synthèse d'analogues de la Somatostatine (hormone humaine impliquée dans la régulation de nombreuses fonctions physiologiques) possédant un squelette β-peptoïde en vue d'étude pharmacologique. / Peptoids are a class of peptidomimetics in which the side chains of each residue are moved from the α-carbon to the adjacent amide nitrogen. The work presented in this document focuses on the study and use of β-peptoid and α,β-alternating peptoid molecular scaffolds with controlled geometry. Firstly, a new method for solution-phase synthesis of peptoids was optimised. This method derives from the submonomer synthesis of peptoids and allows suppression of intermediate chromatography purifications thanks to the use of volatile primary amines and solvents allowing selective precipitations. It gives rapid access to simple tetrapetoids on which the potential of side chains post-modifications was investigated. A functionalised β-peptoid scaffold was decorated through orthogonal ligations on side chains using the Copper-catalysed Alkyne-Azide Cycloaddition (CuAAC), thiol-ene coupling (TEC) and tertiary amine alkylation reactions. An efficient method allowing access to glycoclusters was also developed : it consists in multivalent ligation on allyl fonctionalised peptoid scaffolds with unprotected 1-thiosugars using the photochemical TEC reaction. Secondly, a study was conduced on the control of the subsequent cis / trans isomerisation of tertiary amide linkage present in peptoids. It allowed us to observe that a triazolium side chain induces efficient selection of the cis geometry due to electronic interactions. The tert-butyl group has a similar effect due to steric effects. The last part of the document describes the synthesis of somatostatin (human hormone involved in the regulation of numerous physiological functions) analogs possessing α,β-peptoid scaffold with the aim of pharmacological studies.