Les virus influenza provoquent chaque année la grippe saisonnière qui peut toucher 5 à 15 % de la population. Les médicaments antiviraux sont un moyen important complémentaire à la vaccination pour le traitement et la prévention de la grippe. Actuellement, deux classes d'antiviraux ont été approuvées, l'une pour inhiber l'étape de décapsidation (l'inhibiteur du canal ionique M2), et l'autre pour empêcher la libération de néo-virions (l'inhibiteur de la neuraminidase). Cependant, de plus en plus de virus sont nativement résistants aux inhibiteurs de la protéine M2. Des virus résistants aux inhibiteurs de la neuraminidase ont également circulé durant les hivers 2008 - 2009. Le développement de nouveaux médicaments afin de substituer ou de compléter ces inhibiteurs est donc crucial dans la lutte contre les virus de la grippe. L'accent mis ces dernières années sur l'activité biologique des sucres (oligosaccharides/polysaccharides) montre une voie pour l'étude de l'activité antivirale d'une des plus importantes biosources. Dans le but d'évaluer le potentiel antigrippal des molécules dérivées de sucres, nous avons effectué un criblage à partir d'une bibliothèque de 245 composés de polysaccharides et d'oligosaccharides, dont la plupart proviennent d'algues et de végétaux supérieurs. Plusieurs molécules actives réparties dans différentes familles de sucres ont été mises en évidence. Parmi les candidats d'intérêt, l'oligosaccharide sulfaté 152, appartenant à la famille des arabinogalactanes de l'espèce Codium fragile, a présenté une activité inhibitrice vis-à-vis des deux virus influenza de type A et de type B in vitro. Le mécanisme d'action de cet oligosaccharide a été caractérisé. Il montre que les deux glycoprotéines de surface, l'hémagglutinine et la neuraminidase, sont les cibles virales de cette molécule

The Escherichia coli O9a and O8 antigen serotypes represent model systems for the ABC transporter-dependent synthesis of bacterial polysaccharides. Their O-antigens are linear mannose homopolymers containing conserved reducing termini (the primer-adaptor), a variable repeat-unit domain, and a non-glycan terminator. Synthesis of these glycans occurs on the polyisoprenoid lipid acceptor, undecaprenyl pyrophosphoryl-β-GlcNAc, due to the sequential activities of two conserved mannosyltransferases, WbdC and WbdB, and a serotype-specific mannosyltransferase, WbdA. The work reported in this doctoral thesis establishes a model for biosynthesis of the O8 and O9a antigens using a combination of in vivo (mutant complementation) experiments and in vitro strategies with purified enzymes and synthetic acceptors. WbdC and WbdB synthesize the adaptor region, where they transfer one and two α-(1,3)-linked mannose residues, respectively. The WbdA enzymes are solely responsible for forming the repeat-unit domains. WbdAO9a polymerizes a tetrasaccharide repeat unit containing two α-(1,3)- and two α-(1,2)-linked mannose residues, while WbdAO8 polymerizes trisaccharide repeat units containing single α-(1,3), α-(1,2), and β-(1,2)-mannoses. Consistent with the multifunctional nature of the WbdA mannosyltransferases, two separable domains were identified in WbdAO9a and three in WbdAO8. Results from mutation of the catalytic site motifs of WbdAO9a and in vitro assays with synthetic acceptors demonstrated that the N-terminal domain of WbdAO9a possesses α-(1,2)-mannosyltransferase activity. Therefore, these studies form a framework to investigate the hypothesis that each domain of WbdA is a catalytically active mannosyltransferase module, possessing one of the activities associated with the enzyme. The O8 and O9a systems provide examples where a unique combination of single domain mannosyltransferases, one of which is capable of adding two mannose residues in succession, and a multidomain polymerizing mannosyltransferase is exploited to build a single glycan. The information gained from this project is expected to extend to other bacteria that utilize similar pathways for biogenesis of cell surface glycopolymers. / Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada

The plant cell wall contains significant quantities of renewable polymers in the form of cellulose, hemicellulose, and lignin. These three renewable polymers have the potential to complement or replace synthetic polymers in a variety of applications. Rapidly determining the quantities of these polysaccharides in lignocellulosic biomass is important yet difficult since plant biomass is recalcitrant and highly variable in composition. Part of this contribution outlines a novel compositional analysis protocol using infrared spectroscopy and multivariate regression techniques that is rapid and inexpensive. Multivariate regression models based on calibration mixtures can be used to discern between populations of lignocellulosic biomass or to predict cellulose, hemicellulose, and lignin quantities. Thus, the compositional analysis step can be expedited so that other processes, like fractionation of the lignocellulose polymers, can be tuned accordingly to maximize the value of the final product. Hybrid materials were also generated using a variety of polymerization techniques and post-polymerization modifications. A novel controlled/living radical polymerization initiator was synthesized (2-bromo-2-methylpropane hydrazide) containing a hydrazide functionality that was covalently linked to the reducing-end of dextran. Despite the rapid coupling of the hydrazide- based initiator to the reducing-end of dextran, the instability of the alkyl bromide bond resulted in several unsuccessful attempts at Cu(0)-mediated controlled/living radical polymerization. Recommendations were given to improve the stability of this compound; however, an alternative approach to synthesizing hybrid copolymers was also investigated in parallel. Hyperbranched polymers were synthesized using commercially available vinyl and divinyl monomers in the presence of a cobalt(II) complex that enabled control over the size, architecture, and mol% of pendant vinyl groups amenable to post-polymerization modification. Modifying the ratio of divinyl monomer to cobalt(II) complex provided a series of hyperbranched polymers with variable morphology and mol% pendant vinyl groups. The pendant vinyl bonds were subsequently converted to amines via thiol additions with cysteamine. These amine functionalized hyperbranched polymers were then used in a subsequent reductive amination reaction with the reducing-end of dextran to produce the amphiphilic core-shell copolymer poly(methyl methacrylate-co-ethylene glycol dimethacrylate)-b-dextran. These amphiphilic copolymers mimicked the colloidal behaviour of conventional block copolymer micelles without requiring difficult syntheses or tedious self-assembly steps. / Thesis (Master, Chemical Engineering) -- Queen's University, 2012-02-28 11:20:01.568

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Les alginates forment des gels transparents en solution aqueuse en présence de certains ions divalents. Cette propriété est principalement attribuée à la formation de zones de jonction impliquant les séquences (1->4)-a-L-guluronane de chaînes adjacentes. Des oligomères d'alginates ont été utilisés comme briques élémentaires pour la synthèse de polymères biohybrides contenant des chaines pendantes oligo-(1->4)-a-L-guluronane. La rhéologie et la diffusion de la lumière ont permis d'étudier leur gélification ionotropique. De plus, une image atomistique des associations entre chaines latérales a été donnée grâce à la modélisation moléculaire et la microscopie de force atomique. Les polymères biohybrides portant des résidus pendant (1->4)-a-L-guluronane forment des gels en présence de Ca2+. L'addition de blocs guluronane ou mannuronane au gel préformé fait diminuer sa force avec quasiment la même efficacité. L'étude par dynamique moléculaire de séquences (1->4)-a-L-guluronan totalement chargées en présence d'ions Ca2+ suggère qu'environ 8 unités de répétition sont suffisantes pour former spontanément des zones de jonction. De plus, l'analyse conformationnelle de duplexes de chaines (1->4)-a-L-guluronane ayant 12 unités de répétition révèle une grande variété de conformations accessibles, ce qui est consistant avec la difficulté d'obtention de cristaux de Ca2+-guluronate de dimension suffisante pour les études cristallographiques. Les forces d'adhésion entre des homo-oligomères d'alginates en présence de Ca2+ mesuré par spectroscopie de force atomique montrent que la force d'interaction croit selon l'ordre suivant: M-M < M-G or G-M < G-G. Un résultat important est que les blocs mannuronanes, en complexe avec le calcium, peuvent être impliqués dans des associations homotypiques et hétérotypiques. Ce résultat est consistant avec la détection d'agrégats d'oligomères de mannuronanes observés en diffusion de la lumière pendant l'addition de CaCl2. Les blocs M contribuent donc également à la formation du gel mais la force associée est plus faible que celle des blocs G.

L'acide hyaluronique est un polysaccharide fortement hydraté. Grâce à sa présence naturelle dans le corps humain et aux nombreuses possibilités de modifications chimiques de ce polysaccharide, l'acide hyaluronique est un bon candidat pour la conception de transporteurs de principes actifs. Dans cette thèse, nous avons synthétisé différents types de dérivés du HA en milieu aqueux. Ceux-ci comprennent les dérivés alkylés du HA, HA-cyclodextrine conjugués et des copolymères "hybrides" composés de HA et d'un copolymère thermosensible de l'éthylène glycol.Basé sur la capacité d'accueillir des molécules hydrophobes paclitaxel dans leurs hydrophobes "nanocavités", nous avons ensuite montré la formation de multicouches de polyélectrolytes de capsules à partir de ces dérivés du HA. L'insertion des molécules paclitaxel dans la paroi des capsules a été réalisée par pré-complexation avec les dérivés du HA en solution, et ensuite déposition ces PTX-polyélectrolytes avec le poly(L-lysine) selon la technique de couche par couche.Dans les deux cas, les capsules chargées de PTX ont été trouvés qu'elles permettent de réduire la viabilité et la prolifération des cellules cancéreuses. Ces multicouches ouvrent de nouvelles voies vers des applications en nanomédecine, comme systèmes transporteurs de médicaments hydrophobes. L'acide hyaluronique modifié par maleimide a été réagit avec poly(diethyleneglycolmethacrylate - oligoethyleneglycolmethacrylate (poly(DEGMA-co-OEGMA)) modifié par thiol afin d'obtenir le copolymère "hybrides" thermosensible. La valeur de la LCST de ce copolymère de HA est autour de 35 °C en déterminant par les mesures du point de trouble des solutions. Au-dessus de cette température, le HA-poly(DEGMA-co-OEGMA) conduit à la formation des nanogels avec la capacité d'encapsuler des molécules hydrophobes dans leur domaine hydrophobe.Les nanogels chargés en PTX ont montré une cytotoxicité plus élevée avec des cellules du cancer surexprimant le récepteur CD44. Ces résultats suggèrent que ces nanogels thermosensible pourraient s'avérer être des candidats intéressants pour la libration thérapeutique dans le traitement de cancer.

This work focused on the design of functional capsules made of chemically modified polysaccharides. The layer-by-layer capsules have attracted great interest due to their Indeed, as an advanced multifunctionality which can be advantageously used for pharmaceutical and biomedical applications. Polysaccharides, which are generally biocompatible and biodegradable, are very attractive materials for the construction of bio-related multilayer systems. Considering the intrinsic antibacterial properties of chitosan (CHI), this polysaccharide was selected and quaternized to prepare in physiological conditions contact-killing capsules by combination with hyaluronic acid (HA). The relationship between the antibacterial activity of the quaternized chitosan derivatives (QCHI) and that of QCHI-based capsules was investigated. Then, in order to encapsulate small hydrophobic drugs within the wall of capsules, alkylated derivatives of HA were used as the negatively charged partner of QCHI for the capsules formation. The encapsulation of the hydrophobic dye, nile red (NR), in the hydrophobic shell of capsules was determined. At last, to release the payload under mild conditions was studied by synthesizing rapidly degradable capsules composed of hydrolysable cationic dextran derivatives and HA. The degradation of the layer-by-layer assemblies, both multilayer films and microcapsules is discussed.

Ce travail avait pour principal objectif la synthèse de nouveaux systèmes amphiphiles à base de polysaccharides neutres (guar, hydroxyéthyl guar) ou chargés (acide hyaluronique), par greffage de groupements hydrophobes le long de la chaîne polysaccharidique. La stratégie de synthèse proposée pour ces dérivés amphiphiles repose sur des réactions d'éthérification en milieu basique des polysaccharides à partir d'éthers de glycidyle (époxydes) hydrophobes commerciaux (hexadécyl éther de glycidyle, phényl éther de glycidyle) et non commerciaux (Brij 56 époxyde, OP10 époxyde). Des dérivés de type Brij56® ont été sélectionnés en raison de leur structure chimique particulière, présentant un bloc oligo(éthylène glycol) (OEG) associé à une chaîne alkyle hydrophobe, susceptibles de conduire en milieu aqueux à des propriétés différentes par rapport à des dérivés alkylés classiques du fait de l'hydrophile du bloc OEG. Plusieurs conditions de greffage ont été testées et appliquées également à un dérivé de la cellulose disponible commercialement (hydroxyéthyl cellulose) afin de comparer l'efficacité des réactions en fonction de la nature du polysaccharide. L'analyse du comportement en milieu aqueux des polysaccharides hydrophobiquement modifiés par des mesures de viscosité met en évidence soit des augmentations de viscosité, soit des diminutions. Des analyses plus approfondies combinant la diffusion de la lumière et la spectroscopie de fluorescence en utilisant des sondes hydrophobes ont montré que de telles diminutions pouvaient être expliquées dans certains cas (acide hyaluronique) par la formation de particules de taille nanométrique.

Vibrio vulnificus are marine bacteria causing fatal septicemia through wound infections or consumption of contaminated seafood. V. vulnificus is an excellent model for the study of surface polysaccharides, as it is capable of synthesizing capsular polysaccharide (CPS), lipopolysaccharide (LPS) and exopolysaccharide (EPS). V. vulnificus strains exhibit a multitude of carbotypes that evolve through unknown mechanisms. CPS is a confirmed virulence factor, but the genetics of its biosynthesis are unknown. The main objective of these experiments was to gain insight into the biosynthesis, regulation and evolution of ATCC 27562 outer surface polysaccharides. A miniTn10 transposon (Tn) system was used for mutagenesis and single insertions were confirmed through Southern analysis. A novel 25 kb CPS biosynthesis locus was identified through sequencing of regions surrounding Tn insertions; a region encoding putative LPS core biosynthetic functions was identified adjacent to the CPS cluster. The CPS locus contained features of O-antigen biosynthetic loci and was unusual in carrying characteristics of both group I and IV capsular biosynthetic loci. Mutations in this region resulted in elimination of CPS and LPS, and both were shown to be dependent on the activity of the polymerase Wzy. Evidence is presented here supporting horizontal transfer (HT) as a contributor to V. vulnificus CPS evolution. CPS regions of V. vulnificus 27562, YJ016 and CMCP6 contain strain specific genes surrounded by conserved regions, suggestive of HT. Moreover, a CPS locus virtually identical to that of 27562 was discovered in Shewanella putrefaciens strain 200. 27562 CPS is distinctive as it contains N-acetylmuramic acid. Genes encoding murA and murB activities were identified within the cluster and shown to be functionally redundant, supporting HT acquisition of this region. A screen of V. vulnificus gDNA library using CPS biosynthesis and transport mutants identified a cyclic diguanylate cyclase, dcpA. dcpA-mediated increase in cyclic diguanylate lead to EPS production, rugosity phenotypes and enhanced biofilm formation. Interestingly, virulence and motility were not affected suggesting complexity of cyclic diguanylate regulation in V. vulnificus, supported by the large number of cyclic diguanylate related proteins in Vulnificus strains.

Techn. Universiẗat, Diss., 2006--Darmstadt.