La présence des sucres dans le milieu biologique est indéniable. Ils font partie intégrante des mécanismes vitaux du corps humains mais aussi des autres êtres vivants comme les arbres, les plantes et les bactéries. Les produits naturels comportant une ou même plusieurs unités glycosidiques sont connus depuis longtemps. Cependant, le rôle biologique que jouent ces segments n'est pas toujours clair et mérite une attention particulière. Un exemple du rôle remarquable des sucres dans les rouages de la vie est celui des galectines-l et -3 qui influencent entre autre l'apoptose des cellules. Plus précisément, les glycosides phénoliques dont font partie les familles des flavonoïdes et des flavonoles présentent une pléiade de composés actifs affichant de fortes capacités antioxydantes ainsi que d'innombrables propriétés biologiques intéressantes. De leur côté, les 5,6-dihydropyran-2-ones, un hétérocycle de la catégorie des lactones, est un motif que l'on retrouve aussi dans une panoplie d'agents thérapeutiques. La (-)-psilotine est un produit naturel dont la structure est composée d'un glycoside phénolique et où l'aglycone est muni d'un cycle 5,6-dihydropyran-2-one. Jusqu'à maintenant, son effet connu est le ralentissement de la croissance des insectes et des plantes. Seule une synthèse racémique de ce composé avait été accomplie avant le début de ce projet. Des stratégies de synthèse ont donc été planifiées afin d'obtenir la (-)-psilotine de façon énantiosélective et de produire des dérivés analogues afin d'étudier le comportement biologique complet de cette famille de composés. La première voie, qui avait comme étapes clés une allylation stéréosélective de Keck, l'utilisation de groupements protecteurs de type chloroacétyle et une glycosidation avec assistance anchimérique, n'a pas porté fruit mais elle a tout de même permis de synthétiser efficacement le segment aglycone de façon énantiosélective. La deuxième voie se vouait à la glycosylation de ce même segment aglycone mais avec un époxyde de glucal formé notamment grâce à une élimination réductrice au zinc et une époxydation par l’OXONE. La synthèse s'est arrêtée à la formation d'un glucal silylé qui pourra toujours être utilisé pour d'autres travaux. La troisième stratégie employée représente la première synthèse achevée de la (-)-psilotine en ayant comme étapes clés plusieurs réactions déjà employées dans la première tentative mais aussi la glycosylation par catalyse de transfert de phase et l'utilisation d'éthers silylés comme groupements protecteurs. La quatrième voie s'avère être la deuxième synthèse de la (-)-psilotine. Cette fois, le segment aglycone est glycosylé efficacement et une réaction cruciale de clivage sélectif aux groupements acétyles situés sur une unité glycosidique est employée avec succès pour une seconde synthèse très avantageuse de la (-)-psilotine. En employant cette approche, la production d'analogues s'est enchaînée avec des modifications au niveau saccharidique et au niveau du segment aglycone afin de générer une gamme de molécules pour une batterie de tests biologiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : produit naturel, glycoside phénolique, 5.6-dihydropyran-2-one, (-)-psilotine, synthèse énantiosélective, allylation de Keck, glycosylation avec assistance anchimérique, glycosylation par transfert de phase, clivage sélectif aux sucres des groupements acétyles.

La sphaeropsidine A est une phytotoxine fongique extraite du Diplodia cupressi ayant montré des effets anti-cancéreux in vitro à des concentrations de l’ordre du micromolaire. En perturbant l’équilibre ionique, notamment via une inhibition des co-transporteurs Na+, K+, 2Cl- (NKCC-1) et/ou possiblement des échangeurs anioniques de type Cl-/HCO3-, elle provoque une réduction du volume cellulaire et empêche le processus de « regulatory volume increase » qui vise à rétablir l’homéostasie cellulaire lors de l’apoptose. Néanmoins, une étude physico-chimique a montré que la sphaeropsidine A est très peu soluble en milieu aqueux et qu’elle se dégrade rapidement à 37 °C rendant ainsi difficile dans ces conditions, son évaluation in vivo non seulement du point de vue de son efficacité thérapeutique mais aussi de sa toxicité.Au cours de ce travail, nous avons poursuivi l’évaluation de l’activité anti-cancéreuse in vitro de la sphaeropsidine A en envisageant son utilisation en combinaison avec des composés chimiothérapeutiques pro-apoptotiques (le cisplatine et le témozolomide) en vue de contrer les phénomènes de résistance des cellules de mélanomes à ces traitements. Ces travaux sont basés sur une étude publiée par(Algharabil et al. 2012)ayant montré l’intérêt de combiner au témozolomide le bumétanide, un inhibiteur spécifique de NKCC-1 inhibant également le processus de « regulatory volume increase » au sein de gliomes. Pour rationaliser l’approche combinatoire, nous avons utilisé un plan d’expérience factoriel et avons créé un modèle prédictif basé sur le modèle statistique des surfaces de réponses. Ainsi, nous avons pu déterminer les combinaisons capables d’induire un maximum de cytotoxicité sur notre modèle d’intérêt. Les résultats obtenus confirment que la sphaeropsidine A pourrait potentialiser la cytotoxicité induite par le cisplatine et le témozolomide sur les cellules de mélanomes. Ces résultats ont fait l’objet d’une validation des combinaisons prédites sur base du même test que celui utilisé pour créer le modèle, à savoir le test colorimétrique MTT ainsi que sur base d’un test de viabilité au bleu trypan. Ensuite, nous avons tenté d’améliorer la solubilité et la stabilité de la sphaeropsidine A en utilisant deux stratégies: l’utilisation de formulations galéniques et des dérivés hémi-synthétiques. Durant nos essais de formulations galéniques, nous avons pu noter qu’une constante diélectrique du solvant proche de 35 était favorable à sa solubilisation. En milieu aqueux, la solubilité est améliorée à des pH supérieurs à 7 mais elle ne dépasse pas 1 mg/mL en l’absence de diméthylsulfoxyde. Si les complexes avec des cyclodextrines et des cucurbit[N]urils ont permis d’améliorer la solubilité de la sphaeropsidine A, le gain en stabilité s’est avéré très faible. De premières études in vivo de toxicité aigüe suite à l’administration intrapéritonéale de la sphaeropsidine A formulée avec de l’hydroxy-propyl-beta-cyclodextrine ont été conduites et n’ont révélé aucune toxicité jusqu’à des concentrations de 20 mg/kg à part une légère augmentation du volume urinaire. Une étude d’efficacité thérapeutique de la sphaeropsidine A complexée avec des cucurbit[N]urils (pour permetre une administration intraveineuse) n’a pas permis d’améliorer la survie animale comparativement au traitement de référence, le témozolomide, dans un modèle de pseudo-métastases pulmonaires de mélanome. Cependant, l’observation d’une toxicité locale au site d’injection pourrait être liée à l’amélioration de la solubilité du produit. Des formulations sous forme de nanoparticules lipidiques solides ont dès lors été envisagées. Les taux d’encapsulation de ces formulations n’ont néanmoins pas pu être calculés précisément suite aux différentes difficultés méthodologiques. Aussi, ces formulations nécessiteraient de plus amples investigations pour prouver leur efficacité. Ayant étudié en parallèle l’activité d’hémi-dérivés de la sphaeropsidine A synthétisés par nos collaborateurs, nous avons préféré investiguer lors de ce projet sur les effets du dérivé nommé PY-1 qui présente une activité anti-cancéreuse in vitro supérieure à celle de la sphaeropsidine A sur diverses lignées tumorales. Cette augmentation d’activité s’est révélée être associée à d’importantes différences dans les effets morphologiques induits en comparaison à la sphaeropsidine A à des concentrations équipotentes. L’augmentation de la proportion de cellules en phase pré-G1 du cycle cellulaire et la positivité des cellules traitées à l’annexine V suggèrent que ces effets mènent à l’induction de l’apoptose via une activation des caspases-3 et des caspases-8 ou -9 dans certains modèles uniquement. La sphaeropsidine A, quant à elle, altère davantage les mitochondries. Une mort cellulaire apoptotique semble néanmoins aussi s’ensuivre suite au traitement de la sphaeropsidine A. Cependant, encore une fois, l’activation des caspases est lignée-dépendante. Les différences observées entre les deux produits pourraient être liées à des modifications de pénétration et de distribution cellulaire entre les composés. Si aucune information sur ces paramètres n’a pu être mise en évidence en ce qui concerne la sphaeropsidine A, nous avons montré que le PY-1 présente une internalisation concentration et temps-dépendante au sein des cellules.En conclusion, nos études confirment l’intérêt potentiel de la sphaeropsidine A d’une part mais également de ses dérivés pour combattre des cancers agressifs tels que les mélanomes sur base d’essais in vitro. Parmi les nombreuses perspectives et études à mener sur ces composés, il sera important de pouvoir contourner les limitations que ces molécules présentent en termes de solubilité et de stabilité pour poursuivre leur évaluation toxicologique et thérapeutique dans des modèles animaux. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Plusieurs pigments de champignons, tels que la norbadione A et des dérivés de l'acide pulvinique, ont révélé une activité antioxydante remarquable. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la synthèse de ces composés qui pourraient être employés comme agents de protection contre les rayonnements ionisants. Dans ce contexte, une nouvelle voie d'accès à des dérivés de l'acide tétronique a été mise au point à partir d'arylacétates de méthyle et d'hydroxyesters. La méthodologie développée a permis, en une seule étape, la synthèse de plusieurs acides 3-aryltétroniques et de composés hétérocycliques apparentés. A partir d'un dérivé de l'acide tétronique, trois esters d'acides pulviniques naturels ont été préparés par une voie très directe et avec de bons rendements. Dans le cadre de la synthèse totale de la norbadione A, deux voies de synthèse ont été étudiées. La première consiste à appliquer la méthodologie développée au cours de cette thèse pour la synthèse d'acides pulviniques. Les travaux réalisés ont ainsi permis la synthèse d'un intermédiaire avancé. La seconde voie, dont l'étape clé est un double couplage de Suzuki-Miyaura, a conduit à la première synthèse totale de la norbadione A.

Le Gentiopicroside (GPS) est un secoiridoïde isolé de Gentiana lutea qui est appelé Qin Jiao en chinois. C'est l'une des plantes médicinales les plus couramment utilisée en Chine. Le GPS a des activités biologiques et pharmacologiques allant des propriétés antiviral, anti-inflammatoire, analgésique, anti-hépatotoxique et cholérétiques. Toutefois, la modification structurelle et la synthèse totale du GPS est toujours un défi pour les chimistes organiciens.Dans ce mémoire, nous avons traité la conception, la synthèse et l'évaluation pharmacologique d'une série de composés dérivés du GPS comme inhibiteurs potentiels du virus de l'hépatite C (HCV). Certaines fonctions communes dans la conception de médicaments, tels que des halogènes, du soufre, de l'azoture et un groupe amino, ont été introduites au fragment sucre du GPS. Dans le même temps, nous avons étudié trois approches pour synthétiser la partie aglycone du GPS, deux d'entre elles sont basées sur des cycloadditions [3+3] inter- ou intramoléculaire organocatalyzées à partir des aldéhydes insaturés B et D. La troisième est basée sur le réarrangement d'énol-esters α,β-insaturés F, catalysé par un N-hétérocyclique carbène (NHC). L'intermédiaire commun pour ces approches est un ester insaturé A qui a été préparé en quatre étapes à partir de D-(-)-mannitol et de méthylcrotonate commerciaux. La cycloaddition [3+3] entre l'énal 54 et l'énol stabilisé 59 ne fournit pas le cyclo-adduit attendu même si sur un modèle de réaction les 3,4-dihydropyranne 68 et pyranone 69 ont été formées. Le traitement de l'énol-ester 77 avec un NHC donne un accès à un précurseur potentiel dans la synthèse totale du GPS. / Gentiopicroside (GPS) is a secoiridoid compound isolated from Gentiana lutea which is called Qin Jiao in Chinese. It is one of the most common herbal medicines used in China. The biological and pharmacological activities of GPS contain antiviral, anti-inflammatory, analgesia, antihepatotoxic and choleretic activities. GPS is involved in ongoing phase III clinical trials as the first class new drug. However, the structural modifications and total synthesis of GPS is still a challenge for organic chemists.In this thesis we have processed the design, synthesis and pharmacological evaluation of a series of GPS derivatives as potential hepatitis C virus (HCV) entry inhibitors. Some common functional elements in drug design, such as halogen, sulfur, azide and amino group, have been successfully introduced on the sugar moiety of GPS. In the mean time, we studied three approaches to synthesize the aglycone part of GPS. Two of them are based on organocatalyzed inter- or intramolecular [3+3] cycloadditions from unsaturated aldehydes B and D. The third one was based on an NHC-catalysed rearrangement of α,β-unsaturated enol-esters F. The common key intermediate for these approaches was the unsaturated ester A which was prepared in four steps from commercially available D-(-)-manitol and methylcrotonate. The formal [3+3] cycloaddition between enal 54 and the stabilized enol 59 did not provide the expected cyclo-adduct even if on a model reaction 3,4-dihydropyran 68 and pyranone 69 were formed. The α-substituted position of enal 54 could explain this default in reactivity under proline organocatalysis. The treatment of enol-ester 77 with N-Heterocyclic-Carbene gave an access to the advanced precursor 78 potentially useful in the total synthesis of GPS.

L'acide alpha-linolénique (ALA, C18:3 n-3) est présent dans les membranes lipidiques des végétaux. Lors d'un stress oxydant, l'oxydation radicalaire non-enzymatique de cet acide gras polyinsaturé pourrait conduire à la formation de métabolites tétrahydrofuraniques nommés phytofuranes (PhytoFs). Souhaitant mettre en évidence leur existence et étudier leurs potentielles activités biologiques, nous avons développé une stratégie de synthèse divergente et flexible permettant d'accéder à ces métabolites de type PhytoFs. / Alpha-linolenic acid (ALA, C18:3 n-3) is the major polyunsaturated acid in plant membranes. During an oxidative stress, the non-enzymatic radical peroxidation of this acid would lead to tetrahydrofuran metabolites called phytofurans (PhytoFs). In order to bring into light their existence and to study their biological activities, we develop a divergent and flexible strategy to access to these metabolites.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le travail présenté dans ce manuscrit consiste à développer une voie de synthèse originale visant les alcaloïdes de type Lycorine, composés naturels isolés de plantes de la famille des Amaryllidaceae, possédant des activités anticancéreuses prometteuses. La réaction clé de métathèse tandem ène-yne-ène a été explorée avec succès, permettant un accès rapide au cœur hexahydroindole des Lycorines. Le développement de nouvelles méthodes synthétiques autour de composés de type N-sulfinylthioimidate a été réalisé ; leur synthèse efficace en trois étapes, leur fonctionnalisation en position α par des halogénures d'alkyles ou des aldéhydes, ainsi que leur réduction ménagée en aldimines α-chirales hautement fonctionnalisées ont été étudiés. Ces aldimines représentent des intermédiaires clés avancés pour la synthèse de divers membres de la famille des Lycorines : la synthèse totale des α et γ-Lycorane a donc été réalisée ; la synthèse de composés mono-hydroxylés tels que la Fortucine et la Kirkine est en cours d'étude. / The work reported in this manuscript concerns the development of an original synthetic strategy towards Lycorine-type alkaloids, natural products isolated from the plants of the Amaryllidaceae family, owning promising antitumoral activities. The tandem metathesis key step ene-yne-ene was explored with success, offering a quick access to the Lycorine hexahydroindole core. The development of new synthetic methods around N-sulfinylthioimidates was performed: the settings up of their efficient synthesis in three steps, their α-functionalization with halide alkyles or aldehydes, as well as their reduction in α-chiral aldimines highly functionalised were studied. These aldimines represent advanced key intermediates for the synthesis of several members of the Lycorine family: we achieved the total synthesis of α and γ-Lycorane; the synthesis of mono-hydroxylated compounds such as Fortucine and Kirkine is on going.

En Guinée, en plus des pressions humaines, les ressources naturelles subissent les impacts de l'utilisation incontrôlée des espèces exotiques, des OGM, des engrais et des pesticides dans les principaux bassins versants. Le gouvernement et les citoyens sont peu conscients du danger des invasions biologiques et des politiques actuelles de développement. Peu d'études ont été menées dans ce domaine. La présente étude a consisté d'une part, à identifier ces espèces, les impacts, les enjeux de la cogestion des bassins, les connaissances, pratiques et espèces indigènes à utiliser pour leur restauration. D'autre part, à démontrer que contrairement aux pratiques et espèces exotiques actuelles, leur valorisation permet d'enraciner l'action environnementale des citoyens dans la culture, d'améliorer la ressource en eau, l'alimentation des populations, la fixation du bétail, la décontamination des points d'eau et le traitement des eaux et des maladies générées par les projets. Ceci a nécessité l'expérimentation d'une approche participative et interactive d'enquête, fondée sur les pratiques traditionnelles. C'est un jeu social et culturel d'accueil et d'apprivoisement de l'autre au cours du processus participatif. Il a permis de comprendre l'importance du champ culturel des populations autochtones dans la conservation. Celui-ci intègre à la fois le droit, l'éthique, les rapports sociaux, la sagesse populaire, la déontologie, les normes relatives à l'environnement, la science et la sacralité de la vie et de la nature. Les enquêtes réalisées au niveau des aménagements du massif du Foutah Djallon (Dalaba et Pita), considéré comme le château d'eau de l'Afrique de l'Ouest, ont montré que la recherche de la rentabilité et les critères des marchés contribuent à la disparition des forêts et de l'agriculture tropicales à travers l'homogénéisation et la spécialisation de la flore. Ceci a conduit à l'imposition de modèles agricoles et forestiers standardisés qui marginalisent le social, le culturel, la diversité et l'environnement. Les collections exotiques concernent les légumineuses alimentaires, les cultures maraîchères, céréalières, les tubercules, les agrumes et les semences forestières de Pinus, d'Eucalyptus, de Cassia, etc. Ces espèces épuisent les ressources en eau, éliminent la biodiversité et les habitats et répandent des ravageurs et des maladies exotiques telles que la pyriculariose et l'helminthosporiose au niveau des cultures céréalières et la cercosporiose des agrumes qui a détruit plus de la moitié de la production du pays sans prise de mesures d'atténuation. Les enquêtes réalisées auprès des riverains du bassin du barrage de Tinkisso et de sa forêt humide ont montré que la cogestion est utilisée comme moyen pour obtenir des fonds et réduire les coûts des projets sans partage des bénéfices. Elle divise les populations et conduit à la désintégration des structures d'interface, à la déperdition écologique, à la privatisation des terres et à l'élimination des forêts et mares sacrées des populations autochtones qui ont façonné leurs identités et cultures. Leur cogestion a conduit à la perte de leur biodiversité originelle et à leur transformation en stations piscicoles et rizicoles. En outre, contrairement aux espèces exotiques, les huit argiles à usages internes et externes et les 126 plantes indigènes identifiées améliorent l'alimentation et la santé humaines et animales. Elles permettent la fixation du bétail, le traitement des eaux, du paludisme, de la trypanosomiase (ou maladie du sommeil) et autres maladies générées par les projets, ainsi que la décontamination des points d'eau infectés par les vecteurs des bilharzioses, de l'onchocercose (cécité des rivières) et de la dracunculose. Les analyses ont montré que ces argiles constituées de kaolinite (32 à 83%), servent de barrières de stockage des métaux lourds et des nitrates dans les sols. Elles sont plus efficaces dans l'enlèvement de la turbidité et de la couleur des eaux de puits que Moringa oleifera qui s'est avéré plus performant pour les eaux de surface affectées par l'exploitation minière, le ruissellement et le tarissement précoce. Leur combinaison est avantageuse pour les deux types d'eau. De plus, les graines de Moringa, d'Anacardium occidentalis, de Tamarindus indica, de Terminalia cattapa, la pulpe des graines d'Adansonia digitata et ces argiles permettent de réduire de 53 à 86% des concentrations de 30 à 120 mg-N/L de nitrates. Leur performance est davantage favorisée par les suspensions, le pH acide et la filtration. La synthèse des données a montré que les méthodes et techniques de conservation des autochtones ne sont pas caractérisées par la compétition et le dualisme Homme/Nature, mais par la synergie et l'émulation fondées sur le principe selon lequel, plus l'Homme respecte la nature, plus celle-ci devient généreuse. Grâce aux croyances, à la sagesse populaire, au sceau du sacré et à la maîtrise de l'énergie vitale au niveau des autels et de son transfert sur des objets de culte, ils ont pu sacraliser leurs écosystèmes et punir les irrévérencieux (à l'aide de leurs techniques d'envoûtement). Ces méthodes leur ont permis de maîtriser l'Homme dans sa complexité et ses désirs matériels et de domination de la nature. Elles accordent une importance à la formation pluridisciplinaire et à l'éducation relative à l'environnement de leurs confréries de chasseurs, d'éleveurs, d'agriculteurs, de pêcheurs et de divins dans leurs couvents initiatiques (forêts et mares sacrées). La gestion des conflits entre ethnies, clans, castes et professions est régie par l'arbre à palabre, les pactes d'alliances de sang, de lait, de mariage et de plaisanterie. Pour réconcilier leurs besoins avec les équilibres naturels et enraciner leur action environnementale dans la culture, leurs méthodes intègrent ainsi, divers modes empiriques et non empiriques d'appréhension du réel tangible et intangible. D'où la nécessité de leur intégration dans la cogestion des bassins. versants et des forêts pour la conservation des ressources en eau et des deux diversités biologique et culturelle actuellement menacées par la mondialisation économique, les invasions biologiques et les changements climatiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Espèces exotiques, OGM, Connaissances traditionnelles, Forêts et mares sacrées, Énergie vitale, Sacralisation écosystème, Ressources eau, Cogestion bassins versants, Pollution, Nitrates, Traitement eau, Coagulants, Adsorbants et désinfectants naturels.