La neuroglobine humaine (Ngb) est une globine découverte en 2000 dont la fonction principale demeure encore inconnue. Par comparaison avec l’hémoglobine (Hb) et la myoglobine (Mb), les globines les plus étudiées, la Ngb possède une séquence en acides aminés particulière. Il en résulte des caractéristiques structurales propres à la Ngb. L’hème, qui constitue le site actif de la Ngb, est hexacoordiné par l’histidine distale 64 et existe sous deux formes isomères A et B. La Ngb comprend également un pont disulfure Cys46-Cys55 intramoléculaire.La relation entre ces spécificités et d’éventuelles fonctions de la Ngb demeure cependant assez mal explorée. Notre objectif durant la thèse, était de mettre en évidence in vitro l’influence de différents éléments structuraux sur les propriétés et la réactivité de la Ngb. Pour ce faire, les mutations H64V, F106L, A90P et C46G ont été réalisées. Des études expérimentales à l’aide de spectrophotométrie UV-visible, de dichroisme circulaire et de RMN, ont été effectuées pour caractériser les mutants synthétisés, tester leur stabilité en fonction du pH et évaluer leur réactivité vis-à-vis de la fixation du ligand CN.Nous avons ainsi montré que la structure de la Ngb était influencée par la présence de l’histidine distale, du pont disulfure et de l’environnement de l’hème. L’étude, pour la première fois, des coefficients d’extinction molaire des protéines mutées a permis de souligner l’impact des acides aminés au voisinage de l’hème mais aussi du pont disulfure sur l’environnement électronique de l’hème. Nous avons aussi mis en évidence que le pont disulfure et les acides aminés mutés influaient sur la capacité de la forme isomère A de la Ngb à fixer le cyanure. La forme isomère B est en revanche peu impactée par ces deux paramètres. Cela soulève la question de l’existence et de la fonction des deux formes isomères de l’hème in vivo. / The physiological function of Human Neuroglobin (Ngb), discovered in 2000, is still unknown. Compared to other classical globins Haemoglobin and Myoglobin, Ngb has some structural specificities. Its haem, which is its reactive centre, is hexacoordinated by distal histidine 64 and exists under two isomer forms A and B. Moreover, Ngb possesses an intramolecular disulfide bridge between two cysteines 46 and 55.The relationship between its structural characteristics and its functions in vivo does not remain well-understood. The goal of this thesis was to underline the impact of some structural features on the Ngb properties and reactivity in vitro. Thus Ngb variants H64V, F106L, A90P and C46G were produced. Experimental studies were performed by UV-Visible spectrophotometry, circular dichroism and NMR. Variants were characterized : their stability as a function of pH were tested and their reactivity trough the CN binding reaction were evaluated.We have shown that the Ngb structure was strongly dependant on the presence of the distal histidine, the disulfide bridge and the haem environment. The first and unique determination of variants’ molar absorption coefficients underlined the influence of the haem vicinity and disulfide bridge on the electronic haem environment. We have brought some evidence that the disulfide bridge and the mutated amino acids have an impact on the isomer A Ngb ability to bind the cyanide whereas isomer B is poorly affected by those two parameters. This phenomenon raises the issue of the existence and function of the two isomer forms in vivo.

Dans une première partie, la protection des phénols et des pyridinols a été étudiée. Une nouvelle méthode de tetrahydropyranylation a été développée via la réaction de Mitsunobu. Les pyridinols et des phénols ont ainsi été protégés sous forme d'acétal. Cette méthode est sélective d'un phénol vis-à-vis d'un alcool ou d'une amine. La métallation régiosélective des pyridinols 3- et 4- OTHP a été ensuite réalisée. La fonctionnalisation de ces composés, via des réactions successives de métallation et une hydrolyse acide, a permis la synthèse de pyridinols difonctionnalisés "one-pot". Dans le but d'étudier le pouvoir ortho-directeur du groupe O-THP lors de la réaction de métallation, des essais de déprotonations compétitives ont été réalisés avec un pyridinol protégé par un OMe ou une carbamate. Dans une seconde partie, nous avons étudié une synthèse courte et efficace de la (-)-lentiginosine et de ses épimères à partir de la 2-bromopyridine avec de bons rendements. Nous avons synthétisé la (-)-lentiginosine et deux de ses épimères avec de bons rendements. Au cours de cette synthèse, nous avons développé une nouvelle méthodologie de quaternarisation de pyridine via la réaction de Mitsunobu. / We report that the tetrahydropyranylation of pyridinols and phenols, exhibiting especially very low nucleophilicities, can be achieved by means of Mitsunobu reaction with 2-hydroxy-tetrahydropyran. We studied the regioselective deprotonation of 3- an 4-(tetrahdropyran-2-yloxy)pyridines with n-butyllithium. Trapping the lithiated species with various electrophiles afforded functionalized pyridines in good yields. A one-pot procedure also allowed the double fuctionalization at C4 and C2 in the case of 3-O-THP-pyridine. The ortho-metallating ability of this group was examined in comparison with other well-known oxygen-based ortho-directing groups. A four-step synthesis of (-)-lentiginosine and its epimers is described starting from 2-bromopyridine. The key step consisted of a quaternarization of a fully unprotected pyridinium-polyol unit using Mitsunobu methodology. We have demonstrated that the Mitsunobu reaction is viable as a new methodology for the N-alkylation of pyridine and for the formation of bridgehead azabicyclic compounds from pyridine derivatives

Méthodologie d'addition-cyclisation de guanidines et amidines sur les quinones pour la synthèse de 2-aminobenzimidazole. Application de cette stratégie à la synthèse de benzo-bis-2-aminoimmidazole, un motif important de la benzosceptrine.Valorisation de produits synthétisés par évaluation biologique : l'inhibition de kinase, la cytotoxicité sur les lignées cellulaires cancéreuses du sang. / Methodology of addition-cyclization of guanidines and amidines on quinones for the synthesis of 2-amino-benzimidazole. Applying this strategy to the synthesis of benzo-bis-2-aminoimmidazole, an analogue of benzosceptrine.Reclamation of products synthesized by biological evaluation: inhibition of kinase, cytotoxicity on cancer cell lines of blood.

De nos jours, une des stratégies majeures dans la modulation de la pharmacocinétique des composés bioactifs est leur vectorisation et l’obtention de formes prodrogues. Ce travail est centré sur la vectorisation d’antitumoraux phosphorés à l’aide de peptides favorisant le passage membranaire. Nous avons alors réalisé la conjugaison d’aminoalkyl-bisphosphonates avec des séquences peptidiques afin de modifier leur temps de rétention dans l’organisme et d’augmenter leur internalisation cellulaire. Différents espaceurs possédant un motif carbonylé insaturé ont été évalués dans le couplage par la réaction d’addition aza- et thiaMichael afin d’aboutir à l’obtention d’un conjugué peptide-alendronate. Une approche prodrogue a également été réalisée avec la synthèse de dérivés de type bisphosphinates et l’obtention d’un analogue de l’alendronate. / Nowadays, one of the main strategies for pharmacokinetic modifications of bioactive compounds is their vectorization and the synthesis of prodrug derivatives. This work is focused on the vectorization of phosphorus antitumor agents with cell-penetrating peptides. We have then conjugated aminoalkyl-bisphosphonates with peptidic sequence to modify their retention time and increase their cellular internalization. Several linkers bearing an insaturated carbonyl moiety have been evaluated in conjugation by aza- and thia-Michael addition reaction to obtain a conjugated peptide-alendronate compounds. A prodrug approach has been conducted with the synthesis of bisphosphinate derivatives and an analog of alendronate has been obtained.

La méthodologie MAC consiste à employer des réactifs umpolung pour permettre l’insertion formelle d’une fonction carbonyle entre un électrophile et un nucléophile. Cette thèse est consacrée à l’oxyhomologation diastéréosélective de la L-sérine grâce à un développement significatif de la méthodologie MAC à trois composants en one-pot, conduisant à l’obtention de dérivés orthogonalement protégés de l’acide α, γ-dihydroxy-β-aminobutyrique. Ce dernier est une brique moléculaire acyclique à 4 atomes de carbone hautement fonctionnalisée qui est souvent intégrée dans les squelettes de molécules biologiquement actives.Nous avons tout d’abord étudié la synthèse de réactifs MAC silylés à partir du malononitrile. La synthèse du H-MAC-TBS a été optimisée et deux nouveaux réactifs MAC silylés, le H-MAC-TES et le H-MAC-TBDPS, ont été préparés.Dans un premier temps, nous avons étudié l’oxyhomologation du N-Boc-O-Bn-L-sérinal avec le H-MAC-TBS en présence de différents alcools dans des conditions réactionnelles douces. En présence de méthanol, des α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoates de méthyle orthogonalement protégés ont été préparés avec des bons rendements et avec un ratio diastéréoisomérique syn/anti = 80/20.L’utilisation du H-MAC-TBDPS a permis d’améliorer la diastéréosélectivité de la réaction MAC (syn/anti = 90/10). L’étude des différents modes de cyclisation des α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoates de méthyle a été réalisée par la suite. Des hétérocycles fonctionnalisés à 3, 5 et 6 chaînons ont été ainsi sélectivement synthétisés.De nouvelles oxazolidinones et oxazolines hautement fonctionnalisées ont été préparées de cette façon. En revanche, malgré nos efforts approfondis, une cyclisation pour donner un hétérocycle à 4 chaînons n’a pas été réalisée.L’absence de réactivité de la fonction alcool libre en α de ces esters N-protégés et γ activés a été inattendue.Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’oxyhomologation de l’aldéhyde de Garner, un dérivé cyclique N,O-protégé du L-sérinal, par des réactions MAC. En présence de divers nucléophiles, cette réaction a conduit diastéréosélectivement à des esters et des amides protégés de l’acide α, γ-dihydroxy-β-aminobutyrique avec des bons rendements et avec une diastéréoselectivité anti, allant jusqu’à un ratio diastéréoisomérique syn/anti = 10/90 en utilisant le H-MAC-TBDPS. Il s’agit des premiers exemples de diastéréosélectivité antiobservée pour une réaction MAC. Des hétérocycles fonctionnalisés à 3 et 5 chaînons ont été sélectivement synthétisés et, grâce à une oxydation sélective en position γ, des dérivés de l’acide érythro-β-hydroxyaspartique et de l’érythro-β-hydroxyasparagine orthogonalement protégés ont été préparés. / MAC methodology is a synthetic technique which employs an umpolung reagent to formally insert a carbonyl function between an electrophile and a nucleophile. This thesis is devoted to the diastereoselective oxyhomologation of L-serine thanks to a significant development of 3-component one pot MAC methodology, providing a synthesis of orthogonally-protected derivatives of α, γ-dihydroxy-β-aminobutyric acid. This latter is a highly functionalized, acyclic, 4-carbon molecular building block which is a constituent part of various biologically active molecules.The synthesis of silylated MAC reagents from malononitrile was first studied. H-MAC-TBS’s synthesis was optimized and two new silylated MAC reagents, H-MAC-TES and H-MACTBDPS,were prepared.In a first study, the oxyhomologation of N-Boc-O-Bn-L-serinal was examined using H-MACTBS and a panel of alcohols in mild conditions.Methyl esters of orthogonally-protected α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoic acid were prepared in good yields and with a diastereoisomeric ratio syn/anti = 80/20. The use of H-MAC-TBDPS improved the diastereoselectivity of the MAC reaction to syn/anti = 90/10.Subsequently, different cyclization modes of methyl α, γ-dihydroxy-β-aminobutanoate were investigated, leading to the selective synthesis of functionalized 3-, 5- and 6-membered ring heterocycles, including new highly functionalized oxazolidinones et oxazolines. In contrast, despite considerable efforts, we were unable to induce cyclisation to forma a 4-membered ring heterocycle, due to the surprising lack of nucleophilicity of the free alcohol function in the acyclic precursors.In a second study, we examined the oxyhomologation of Garners aldehyde, a cyclicN,O-protected derivative of L-serinal, using a selection of nucleophiles via one-pot MAC methodology. These reactions furnished protected ester and amide derivatives of α, γ-dihydroxy-β-aminobutyric acid in good yields with an anti diastereoselectivity with a ratio as high as syn/anti = 10/90 when H-MAC-TBDPS was used as the MAC reagent. These are the first known examples of MAC reactions which proceed with anti diastereoselectivity.Functionalized 3- and 5-membered ring heterocycles were prepared from these adducts,and via selective oxidation at the γ-position,orthogonally-protected derivatives of erythro-β-hydroxyaspartic acid and erythro-β-hydroxyasparagine were prepared.

Le climat affecte entre autre la phénologie, l’aire de distribution, le comportement et la physiologie des espèces. Le changement climatique a donc des répercussions sur chacun de ces facteurs. L’augmentation globale des températures prévue d’ici 2100 pourrait profondément modifier la biodiversité de l’échelle des espèces jusqu’à celle des écosystèmes. Les ectothermes, et en particulier les reptiles ovipares à détermination du sexe sensible à la température, font partie des organismes susceptibles d’être les plus vulnérables au réchauffement du climat puisque quasiment tous leurs traits d’histoire de vie dépendent de la température. L’origine et le maintien de ce mécanisme de détermination du sexe, pouvant conduire à un sex ratio fortement biaisé à l’échelle d’une population, reste une énigme pour les écologues. Parmi les nombreuses questions soulevées par la présence de ce mécanisme de détermination du sexe, la signification adaptative, s’il y en a une, de ce mécanisme est cruciale.Ce mécanisme de détermination du sexe rend-il les espèces plus vulnérables dans le contexte actuel du changement du climat ? Plusieurs hypothèses évolutives ont été proposées et des modèles de dynamique des populations sont disponibles pour répondre à ces questions. Cependant, prédire le sex ratio primaire en conditions naturelles, c’est-à-dire le sex ratio des nouveaux nés, reste un défi majeur à l’heure actuel. Ce manuscrit vise à apporter de nouveaux outils méthodologiques afin de correctement prédire le sex ratio d’une ponte en fonction de la température ressentie par les embryons au cours de l’incubation. Les tortues marines,quasiment toutes menacées, sont des espèces migratrices présentant toute ce mécanisme de détermination du sexe.Chez ces espèces, la phénologie des pontes est aussi sensible à la température du milieu. Ce type de plasticité phénotypique est probablement la stratégie la plus efficace pour pallier à un changement rapide du climat. Ce manuscrit apporte quelques éléments de réponse quant au potentiel adaptatif des tortues marines face au réchauffement climatique avec l’exemple de plusieurs populations de tortues Caouanne (Caretta caretta). / Climate affects, among other things, species’phenology, distribution range, behavior and physiology.Climate change thus impacts each of these factors. Global warming expected by 2100 might profoundly modify biodiversity from species to ecosystems. Ectotherms, and in particular oviparous reptiles with temperature dependent sex determination, are thought to be among the most vulnerable in the face of global warming because virtually all their life history traits depend on temperature.The origin and the persistence of temperature-dependent sex determination, which could lead to heavily biased population sex ratios, is still an enigma for ecologists. Among numerous issues related to this sex determining mechanism, understanding its adaptive significance, if there is one, is crucial. At another level, does this sex determining mechanism make species more vulnerable in the context of contemporary climate change ? Several evolutionary hypotheses have been proposed and population dynamic models are available to address these issues. However, predicting primary sex ratio, i.e., the sex ratio of hatchlings, in natural conditions currently remainsa challenge. This manuscript aims to bring new methodological tools to properly predict sex ratio of aclutch depending on temperature experienced by embryosthroughout incubation. Marine turtles, almost all being threatened, are migratory species that all exhibit this sex determining mechanism. For those species, nesting phenology is also sensitive to environmental temperature.This type of phenotypic plasticity is probably the most efficient strategy to keep up with rapid climate change.This manuscript provides some elements for understanding the adaptive potential of sea turtles in the face of global warming with the example of several).

Ce document de thèse est divisé en deux parties indépendantes, la première partie décrit la synthèse et l'évaluation biologique de nouveaux analogues du composé anti-vasculaire, l'isocombretastatine A-4. Ce travail se situe à l'interface entre la chimie et la biologie.Des réactions séquentielles monotopes mettant en œuvre des réactions de couplage pallado-catalysées entre des N-tosylhydrazones et divers bromure de nitro-aryles et bromure de nitro-biaryles suivies d'une cyclisation réductrice ont conduit à la synthèse d’une chimiothèque d'indoles C2-, C3-, N-aryles et des carbazoles de vinyle avec une variété de substrats. De plus, cette méthodologie a permis d'explorer un nouveau mécanisme de synthèse inattendue d’indoles.L'étude biologique de ces nouvelles séries a montré que huit molécules sont dotées d’activités antiprolifératives intéressantes de l'ordre du nanomolaire contre les cellules humaines de cancer du côlon. Deux molécules ont présenté des activités très prometteuses, ayant des IC50 similaires à celle de l'isoCA-4.Par conséquent, cette partie a contribué à développer de nouvelles approches permettant l’accès rapide et simple à des molécules hautement fonctionnalisées, dont certaines possèdent une activité biologique prometteuse.Par ailleurs, la deuxième partie est liée à la synthèse de nouveaux analogues de thiazole et de benzothiazole de MIM-1 (molécule d'inhibition de Mcl-1) grâce à une série de réactions connues. Plusieurs analogues de benzothiazole ont été obtenus en une seule ou deux étapes, et les composés thiazole ont été obtenus en cinq étapes. La modification des structures des deux séries d'analogues est en cours, afin d’évaluer leur activité antitumorale, but principal de cette partie. / This thesis document is divided into two unrelated parts, the first part reported the synthesis and the biological evaluation of new analogs of the anti-vascular compound, isocombretastatin A-4. This work lies at the chemistry-biology interface.One-pot sequential reactions implementing palladium-catalyzed cross-coupling between N-tosylhydrazones and various nitro-aryl bromides and nitro-biaryl bromides followed by reductive cyclization led to the synthesis of a broad library of C2-, C3-, N-aryl indoles and vinyl carbazoles with vast substrate scope. Moreover, this methodology allowed to explore a new mechanism for the synthesis of indoles through unexpected pathways.Interestingly, the biological evaluation of these new series had identified eight molecules with antiproliferative activities in the nanomolar range against human colon carcinoma, with two molecules showing very promising results by having IC50 similar to that of isoCA-4.Hence, this part contributed to develop new processes for an easy access of highly substituted compounds which could possess promising biological activity.On the other hand, the second part is related to the synthesis of original thiazole and benzothiazole analogs of MIM-1 (Mcl-1 inhibition molecule) through a series of known reactions. Several benzothiazole analogs were obtained in one or two steps, and the thiazole compounds were obtained in five steps. More structural modifications of the two series of analogs is ongoing to achieve the innate goal of this part, which is to evaluate their antitumor activity.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'utilisation de la chimie ''click'' Diels-Alder pour la construction d'hétérocycles oxygénés bioactifs. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie de synthèse versatile menant à des anhydrides maléiques disubstitués est illustrée par la synthèse de l'anhydride chaetomélique A (2.31a, inhibiteur nanomolaire de la FTase) ainsi que la synthèse d'un agent inducteur de la germination (1.26) et d'un nouveau bis-anhydride (1.27) utilisé comme agent de réticulation pour la fixation de cellules ou de tissus. En débutant avec des alcynes commercialement disponibles ou facilement préparables, ces cibles sont assemblées en deux étapes par chimie "click " oxazole-alcyne cycloaddition-cycloréversion suivi par une oxyfonctionnalisation des furanes obtenus. Ensuite, une méthode de synthèse efficace, conciseet modulaire des cadiolides A, B et D est rapportée. Les étapes importantes comportent : (i) l'assemblage du motif β-aryl--benzoyl-buténolide en un seul pot via un tandem Diels-Alder cycloaddition-cycloréversion (oxazole-ynone) régiocontrolé de type "click-unclick"suivi parune hydrolyse du 2-alkoxyfuraneet (ii) une condensation de type Knoevenagel sans groupement protecteur permettant l'obtention rapide des cadiolides A, B et D à partir d'un même précurseur. Par la suite, la découverte inusitée du réarrangement des 3-acyl-2-alkoxyfuranes en furan-3-carboxylate d'alkyle estabordée. Cette transformation, une fois optimisée, permet l'obtention de 13 furan-3-carboxylates d'éthyle. De plus, elle est utilisée comme étape clé dans la synthèse du pumiloxyde aldéhyde, un labdane furfural rare isolé de Tarreanthus africanus, un arbre de la famille des méliacées utilisé au Cameroun pour traiter les vers intestinaux. Finalement, les derniers travaux présentés concernent la synthèse defuro[2,3-b]chromones par tandem Diels-Alder rétro Diels-Alder / addition-élimination oxa-Michael. Cette transformation permet la préparation de cinqfuro[2,3-b]chromones substituées en position C-3. Le potentiel remarquable de cette réaction est démontrée par la première synthèse du bothriofurane A, un produit naturel isoléde Bothriocline laxa. Bien que d'autres groupes de recherche se sont intéressés à la synthèse de ce type de composé, nos travaux constituent le premier exemple de synthèse d'une furo[2,3-b]chromone d'origine naturelle. / This work concerns the use of Diels-Alder ''click'' chemistry for the construction of biologically active oxygen containing heterocycles. First of all, aversatile pathway to substituted maleic anhydrides is illustrated by the synthesis of the nanomolar FTase inhibitor chaetomellic anhydride A(2.31a), a germination promoter(1.26), and a novel bis-anhydride (1.27) cross-linking reagent for cell or tissue fixation. Starting from commercial or easily prepared alkynes, these targets were assembled in two steps by click-unclick oxazole-alkyne cycloaddition-cycloreversion and furan oxyfunctionalization. Secondly, a concise, modular and efficient synthesis of cadiolides A, B, and Dis reported. Prominent steps include : (i) one-pot assembly of a key β-aryl--benzoylbutenolide building block by regiocontrolled "click-unclick"oxazole-ynone Diels-Alder cycloaddition-cycloreversion and ensuing 2-alkoxyfuran hydrolysis, and (ii) a protecting group-free vinylogous Knoevenagel condensation enabling rapid access to cadiolides A, B and D from a common precursor. Then, the unexpected discovery of the ring-degenerate rearrangement of 3-acyl-2-alkoxyfurans to 2-substituted 3-carboalkoxyfurans is described. This transformation, once optimized, enabled the rearrangement of 13 different substrates. The scaffolding power of this chemistry is demonstrated by the first synthesis of pumiloxide aldehyde, a rare labdane furfural isolated from Turreanthus africanus, a cameroonian medicinal treeused to treat intestinal worms. Finally, the synthesis of furo[2,3-b]chromones by a Diels-Alder retro Diels-Alder / oxa-Michael addition-elimination tandem is discussed. This new methodology gives access to 5 different 3-substituted furo[2,3-b]chromones. The remarkable service ability of this transformation is highlighted by the first synthesis of bothriofuran A, a natural product isolated from Bothriocline laxa. Even though many research groups demonstrateinterest in the synthesis of suchcompounds, our work represents the first exemple of a natural furo[2,3-b]chromone synthesis.

Les infections au virus herpès simplex I (VHS-1) sont souvent bénignes mais peuvent être responsables de pathologies sévères, telle que l'infection du système nerveux central, telle que l'encéphalite herpétique (EH). Cette dernière représente l'encéphalite virale sporadique la plus répandue dans les pays développés. Malgré la disponibilité des antiviraux, le taux de mortalité est de plus que 30%. De plus, la majorité des survivants souffrent des séquelles neurologiques. Le mécanisme par lequel l'encéphalite herpétique est létale n'est pas encore clairement établi. Bien que la réplication virale cause des dommages importants, de plus en plus d'évidences suggèrent que l'inflammation induite en réponse à l'infection joue également un rôle dans la pathogénèse de cette maladie. L'hypothèse principale de notre équipe est que la réponse immunitaire cérébrale innée induite au cours de cette infection est une arme à double tranchant car elle est critique pour contenir la réplication virale dans le cerveau durant la phase précoce de la maladie, mais si elle est incontrôlée, elle peut résulter en une réponse inflammatoire exacerbée qui peut être néfaste. Les microglies sont les seules cellules immunitaires résidentes du cerveau. Plusieurs études ont rapporté que ces cellules qui forment la première ligne de défense, jouaient un rôle clé dans le contrôle des infections du SNC. En revanche, la microglie réactive semblerait contribuer à la neuroinflammation. De plus, il est proposé que ces microglies réactives participent à la perturbation de la barrière hématoencéphalique au cours de l'EH, que nous avons également pu constater chez la souris BALB/c infectée par la voie intranasale, décrite dans la première partie de nos travaux. Cependant, le rôle exact des microglies dans l'EH n'a pas encore été élucidé. Alors, nous avons décidé de mener des travaux dans le but de comprendre l'implication des microglies dans le contrôle de l'EH et de caractériser les mécanismes exploités par ces cellules. Pour atteindre nos objectifs, nous avons d'abord évalué l'effet de l'activation des microglies par le « macrophage colony-stimulating factor » (M-CSF) administré avant l'infection. Ce traitement a significativement augmenté la survie des souris et diminué les titres viraux cérébraux au J6 p.i. En parallèle, l'augmentation du nombre de microglies CD68⁺ observée dans les cerveaux des souris traitées avec du M-CSF a mené à l'hypothèse que la microglie CSF1R⁺ était responsable de cette amélioration du pronostic de l'EH. Pour répondre à cette question, nous avons déplété la microglie chez des souris CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2. Le taux de survie réduit et des titres viraux cérébraux plus élevés pour ces souris déplétées des microglies ont souligné l'importance de la réponse microgliale dans la phase précoce de l'infection. Suivant ces observations, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire microgliale au cours de l'EH ont été étudiés à l'aide de la microscopie électronique et du séquençage d'ARNm sur une cellule unique. Dans cette partie, nous avons étudié uniquement les microglies situées dans le noyau postéro-ventral (VPL, pour « Ventral posterolateral nucleus »), qui a été identifié, à l'aide du VHS-1 recombinant neurovirulent que nous avons décrit dans la première partie des travaux, comme la région la plus infectée du cerveau chez des souris C57BL/6 au J6 p.i. Nos analyses ont confirmé que ces cellules limitaient l'infection à l'aide de la phagocytose et de la présentation d'antigènes. En outre, nous avons pu décrire une nouvelle réponse transcriptionnelle, associée à une population cellulaire rare, que nous avons appelées des microglies « en transition ». L'expression élevée des transcrits viraux par ces cellules pourrait correspondre à la réponse immunitaire antivirale intrinsèque des microglies infectées par le VHS-1 dans le VPL. Enfin, l'analyse de ce transcriptome révélant l'augmentation d'expression des gènes impliqués dans la production d'interleukine IL-1β médiée par l'inflammasome NLRP (pour « Nucleotide-binding oligomerization domain, Leucine rich Repeat and Pyrin domain containing ») 3, a suggéré que ces microglies « en transition » infectées favoriseraient l'exacerbation de l'inflammation au cours de l'EH L'ensemble de nos données montrent que les microglies sont nécessaires en phase précoce pour un meilleure contrôle de l'EH. Ceci peut évoluer vers un phénotype pro-inflammatoire et contribuer ensuite à l'exacerbation de l'inflammation. De plus, nos résultats suggèrent que l'infection de ces microglies du VPL par le VHS-1 pourrait ainsi induire l'acquisition de cette réponse transcriptionelle pro-inflammatoire. / Herpes simplex virus I (HSV-1) infections are often mild, but can be responsible for severe pathologies, such as the infection of the central nervous system, also called herpes simplex encephalitis (HSE). The latter is the most common sporadic viral encephalitis in developed countries. Despite available antivirals, the mortality rate is higher than 30%. In addition, most survivors suffer from neurological sequelae. The mechanism by which herpes encephalitis is lethal is not yet clearly established. Although viral replication causes significant neural damage, growing evidence suggests that the inflammatory response also plays a major role in the pathogenesis of HSE. The main hypothesis of our team is that the innate immune response induced by HSV-1 infection is a double-edged sword. We believe that this immune response, critical to limit viral replication in the brain during the early phase of the disease, become later uncontrolled, and result in an exacerbated inflammatory response which is deleterious. Microglia are the only resident immune cells in the brain. Several studies reported that these cells, which form the first line of defense, play a key role in controlling CNS infections. In contrast, reactive microglia appear to contribute to neuroinflammation. In addition, it is proposed that these reactive microglia participate in the disruption of the blood-brain barrier during HSE, which we have also been able to observe in intranasally-infected BALB/c mice, as described in the first part of our work. However, the exact role of microglia in HE has not yet been elucidated. So, we decided to conduct this research to understand the involvement of microglia in the control of HE and to characterize the mechanisms exploited by these cells. We first evaluated the effect of microglial activation by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) administered prior to the infection. This treatment significantly increased survival rate and decreased brain viral titers at day 6 pi. In parallel, the increased number of CD68⁺ microglia found in the brains of M-CSF treated mice led the question whether CSF1R⁺ microglia were responsible for this improvement of HSE prognosis. To answer that question, we depleted microglia using CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2 mice. The reduced survival rate and higher brain viral titers for these microglia-depleted mice highlighted the importance of the microglial response during the early phase of infection. Following these observations, the mechanisms involved in the microglial immune response during HSE have been investigated using electron microscopy and single cell mRNA sequencing. In this part, we studied only the microglia located at VPL, which was identified as the most infected region of the infected C57BL/6 brain on day 6 p.i. using a new neurovirulent recombinant HSV-1 that we described in the first part of our work. Our results confirmed that microglia limit the infection by phagocytosis and antigen presentation. Furthermore, we described a new transcriptional response, associated with a rare cell population in VPL (Ventral posterolateral nucleus), which we called "in transition" microglia. The high expression of viral transcripts by these cells suggested that this distinct transcriptome might correspond to the intrinsic antiviral immune response of HSV-1-infected microglia in the VPL. Finally, the analysis of this transcriptome revealing the increased expression of genes involved in the production of interleukin IL-1β mediated by the NLRP3 inflammasome, suggested that these infected "in transition" microglia would promote the exacerbation of the inflammation in HE. Altogether, our work shows that the microglia, necessary in the early phase for a better control of HSE, can evolve towards a pro-inflammatory phenotype and contribute to the exacerbation of inflammation. Moreover, our results suggest that the infection of microglia by HSV-1 in VPL could thus induce the acquisition of this pro-inflammatory transcriptional response.

La vaccination universelle contre la rougeole a permis de contrôler cette maladie et de l’éliminer dans la région des Amériques depuis 2002. Pour atteindre et maintenir l’élimination, une immunité de plus de 90% de la population est nécessaire. Outre la couverture vaccinale, une efficacité vaccinale élevée est primordiale pour assurer une telle immunité. L’âge à la première dose détermine la réponse immunitaire, mais cela semble être surtout important chez les enfants vaccinés avec une dose unique et nés de mères qui ont eu la rougeole. La deuxième dose a été ajoutée pour assurer la séroconversion de ceux qui n’auraient pas répondu à la première dose (échec primaire). Cependant, l’épidémie de 2011 au Québec a montré que le risque chez ceux ayant reçu deux doses augmentait avec un âge plus précoce à la première vaccination. D’autres études épidémiologiques ont documenté des échecs vaccinaux secondaires parmi les cas vaccinés avec deux doses; ils auraient développé une réponse immunitaire faible et transitoire. Par ailleurs, le vaccin contre la rougeole est généralement administré comme vaccin combiné trivalent, contre la rougeole, la rubéole et les oreillons (RRO), ou tétravalent, en incluant le vaccin contre la varicelle (RROV). Ce dernier induit plus d’anticorps contre la rougeole, mais aussi plus de fièvre que le RRO. Dans un contexte épidémiologique caractérisé par un calendrier à deux doses et des mères vaccinées, notre projet visait à évaluer l’impact de l’âge à la première dose, du type de vaccin combiné et des manifestations cliniques indésirables sur la réponse à une et deux doses du RRO ou RROV. Trois études ont été menées: 1. La première étude est une revue systématique avec méta-analyse qui a synthétisé les connaissances sur l’effet de l’âge à la première dose sur la protection et l’immunogénicité du vaccin contre la rougeole chez des enfants ayant reçu une ou deux doses. 2. La seconde étude avait pour objectif d’estimer l’effet de l’âge à la première dose du vaccin RRO ou RROV sur la réponse immunitaire, d’évaluer la corrélation entre le titre d’anticorps après la première et la deuxième dose et de décrire l’évolution des titres d’anticorps pendant un suivi de trois ans. 3. La troisième étude a évalué le rôle de la fièvre suivant la vaccination comme médiateur dans les associations entre l’âge, le type de vaccin et le titre d’anticorps. Les études 2 et 3 étaient des analyses secondaires des données immunologiques et de réactogénicité recueillies lors de cinq essais cliniques menés en Europe et aux États-Unis entre 2004 et 2010 avec 5542 enfants âgés de 11 à 22 mois. Pour évaluer les différentes associations, des modèles de régression linéaires et log-binomiaux ont été bâtis pour modéliser respectivement, la concentration d’anticorps et le risque de séronégativité. Une analyse de médiation a permis d’estimer la proportion de l’effet de l’âge et de l’effet du type de vaccin sur l’immunogénicité qui était expliquée par la fièvre. Nous avons montré que la séroconversion, la concentration d’anticorps et la protection augmentaient avec l’âge à la première vaccination et avec le vaccin RROV. Les titres après la première et la deuxième dose étaient fortement corrélés. Après la deuxième dose, la proportion séropositive était très élevée pour n’importe quel âge à la première vaccination. Cependant, les titres diminuaient progressivement pendant les trois années de suivi. La survenue de la fièvre était le meilleur prédicteur des titres d’anticorps. Cependant, la fièvre n’était pas un médiateur de l’effet de l’âge, mais expliquait 18% de l’effet total du type de vaccin sur la réponse immunitaire. En conclusion, une première dose du vaccin contre la rougeole à 15 mois et l’utilisation du RROV augmenteraient l’immunité de la population, même chez des enfants nés de mères vaccinées et avec un calendrier à deux doses. Dans les pays ayant éliminé ou avec une faible transmission de la rougeole, le calendrier vaccinal devrait considérer : l’immunogénicité accrue en fonction de l’âge et le type du vaccin, le risque des enfants de 12 à 15 mois et l’augmentation des manifestations cliniques indésirables lorsque le RROV est administré comme première dose. / Universal measles immunization has resulted in the control of the disease and its elimination in the Americas since 2002. To achieve and maintain elimination, population immunity needs to be higher than 90%. In addition to vaccination coverage, high vaccine efficacy is essential to ensure such immunity. The age at first dose determines the immune response, but this appeared to be especially important in children vaccinated with a single dose and born to mothers who had had measles. The second dose was added to seroconvert those who did not respond to the first dose (primary failures). However, the measles epidemic in Quebec in 2011 showed that the risk among two-dose recipients increased with an earlier age at first vaccination. Other epidemiological studies have documented secondary vaccine failures among those vaccinated with two doses; they had developed a weak and transient immune response. Moreover, the measles vaccine is usually given as a trivalent combined vaccine against measles, mumps and rubella (MMR), or tetravalent, including also varicella vaccine (MMRV). The latter induces more antibodies against measles, but also more fever than MMR. In an epidemiological context characterized by a two-dose schedule and children born to vaccinated mothers, our project aimed to evaluate the effect of the age at first dose, the type of combined vaccine and the adverse events on the response to one and two doses of MMR or MMRV. Three studies were conducted: 1. A systematic review with meta-analysis synthesized the current knowledge about the effect of the age at first dose on the protection and immunogenicity of the measles vaccine in children who received one or two doses. 2. An immunological study aimed to estimate the effect of age at the first dose of MMR or MMRV on the immune response, to assess the correlation between antibody titers after the first and the second dose and to describe the evolution of antibody titers during a three-year follow-up. 3. A third study evaluated the role of post-vaccination fever as a mediator in the associations between age, type of vaccine and antibody titer. Studies 2 and 3 performed a post-hoc analysis of data on immunogenicity and reactogenicity of MMR and MMRV vaccines from five clinical trials conducted in Europe and the United States between 2004 and 2010 with 5542 children aged 11 to 22 months. To evaluate the different associations, we constructed linear and log-binomial regression models to estimate, respectively, the antibody concentrations and the risk of seronegativity. The proportion of the effect of the age or the effect of the type of vaccine on the immunogenicity that was explained by the fever was estimated using a mediation analysis. We showed that seroconversion, antibody concentration, and protection increased with age at first vaccination and with MMRV vaccination. Titers after the first and the second doses were strongly correlated. After the second dose, the seropositive proportion was very high for any age at first vaccination. However, the titers gradually decreased during the three-year follow-up. Fever was not a mediator of the effect of age, but accounted for 18% of the total effect of the type of vaccine on the immune response. Finally, fever onset was the best predictor of antibody titers. In conclusion, a first dose of measles vaccine at 15 months and the use of MMRV appear to increase the immunity of the population, even in children born to vaccinated mothers and with a two-dose schedule. Countries that have eliminated or with low transmission of the disease may revisit their recommendations considering the increased immunogenicity by age and type of vaccine, the risk of disease among children aged 12 to 15 months, and the increased adverse clinical manifestations when MMRV is administered as a first dose.