Les maladies diarrhéiques sont la deuxième cause de mortalité chez les enfants de moins de cinq ans. Les entérobactéries Shigella flexneri sont les principales responsables de la forme endémique de la shigellose, une maladie diarrhéique importante dans les pays en développement et pour laquelle de nombreuses stratégies vaccinales sont à l’étude. La partie polysaccharidique (antigène O, Ag-O) du lipopolysaccharide de surface est l’une des cibles majeures d'immunité protectrice contre la réinfection. Une grande variété d’Ag-Os, reflétant la diversité sérotypique, a été identifiée. De façon intéressante ces Ag-Os se différencient par la nature des substituants portés par le tétrasaccharide ABCD qui définit leur squelette commun. Afin de développer un vaccin issu de sucres de synthèse à large couverture sérotypique contre S. flexneri, des stratégies de synthèse hautement convergente d’analogues orthogonalement protégés du tétrasaccharide ABCD ont été explorées. Elles prennent en compte les sites de -D-glucosylation et de O-acétylation spécifiques de sérotypes. Les approches mises en place s’appuient sur la synthèse d’une diversité de précurseurs en série L-rhamnopyranose et 2-N-acétyl-2-désoxy-D-glucopyranosamine et leurs combinaisons optimisées. Quelques exemples de glucosylation 1,2-cis régiosélective, chimique et/ou enzymatique, valident le concept. / Diarrhoeal diseases are the second cause of death among children under five. Shigella flexneri enterobacteria are the main causative agents of the endemic form of shigellosis, a diarrhoeal disease of high prevalence in developing countries and one for which numerous vaccine strategies are under studied. The polysaccharide part (O-antigen, O-Ag) of the bacterial lipopolysaccharide is a major target of protective immunity against reinfection. A large variety of O-Ags, expressing serotypic diversity, has been identified. Interestingly, these O-Ags differ by the nature of the substitutions occurring on the ABCD tetrasaccharide, which defines their common backbone. In order to develop a synthetic carbohydrate-based vaccine with broad serotype coverage against S. flexneri, highly convergent synthetic strategies towards orthogonally protected analogs of tetrasaccharide ABCD were investigated, while taking into account serotype-specific -D-glucosylation and O-acetylation sites. The selected approaches feature the synthesis of a variety of suitable L-rhamnopyranose and 2-N-acetyl-2-deoxy-D-glucopyranosamine precursors and their optimized combinations. The concept is supported by selected examples of 1,2-cis chemical and/or enzymatic glucosylation.

Les travaux décrits dans ce mémoire portent sur la synthèse du fragment C28-C46 de l'Hémicalide, un produit naturel extrait d'une éponge marine possédant une puissante activité antitumorale. Les étapes-clé de la synthèse sont : une addition conjuguée d'un boronate vinylique sur une lactone insaturée, une hydroxylation et une hydrogénation diastéréosélectives pour contrôler respectivement les centres C39, C40 et C42. La double liaison C34-C35 a été créée par une oléfination de Julia-Kocienski. Dans le cadre de ces travaux, une nouvelle méthode de synthèse diastéréosélective de delta-lactones alpha-hydroxylées a été mise au point mettant en jeu un réarrangement sigmatropique et une cyclisation catalysée par des complexes de métaux de transition. / The work described in this manuscript concerns the synthesis of the C28-C46 fragment of Hemicalide, a natural product extracted from a marine sponge exhibiting a highly potent antitumoral activity. The key steps of the synthesis are : a diastereoselective conjugate addition of a vinyl boroante on an unsaturated lactone, hydrogenation and hydrogenation to control the centers C39, C40 and C42, respectively. The C34-C35 double bond was created by a Julia-Kocienski olefination. During this work, a new method for the diastereoselective synthesis of delta-lactones was developed, involving a sigmatropic rearrangement and a cyclization catalyzed by transition metal complexes.

Shigella flexneri est une entérobactérie Gram négatif responsable de la forme endémique de la shigellose, l’une des quatre causes majeures d’infection diarrhéique chez les jeunes enfants. La cible majeure de la réponse immunitaire lors d’une infection naturelle est le polysaccharide de surface (PS). Chez S. flexneri 1b, l’un des sérotypes prévalents dans les pays en voie de développement, le PS est défini par le pentasaccharide ramifié α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-[α-D-glucopyranosyl-(1→4)]-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside [I] di-O-acétylé. Ces travaux s’intègrent dans un projet visant le développement d’un vaccin basé sur des sucres synthétiques à couverture large contre les infections par Shigella. Afin de concevoir des glycoconjugués efficaces et induisant une bonne réponse immunitaire chez les enfants, des synthèses multi-grammes des précurseurs mono- à pentasaccharidiques ont été optimisées permettant une stratégie par blocs en vue de l’obtention d’oligosaccharides de grande taille. Au cours de ces synthèses, l’obtention du trisaccharide ramifié C(E)D clé a nécessité de nombreuses optimisations, permettant la conception de synthons tri- à pentasaccharides. Un choix des groupements protecteurs orthogonaux nous a permis d’investiguer les différentes conditions de couplages nous donnant accès à 28 oligosaccharides déprotégés courts diversement acétylés. La validation de ces condensations avec des partenaires plus complexes a permis d’accéder à un large panel d’une cinquantaine d’oligosaccharides de di- à pentadécasaccharides sous leur forme libre, ou encore protégés avec divers degrés d’acétylation. / 700,000 children die each year due to diarrheal diseases, making it the second cause of death among this population. Shigella flexneri is a Gram negative enterobacterium responsible of the endemic form of shigellosis in developing countries. The O-antigen part of the bacterial lipopolysaccharide is the major target of the immune system during natural infection. The O-antigen of S. flexeni 1b, one of the prevalent serotypes, is defined by a ramified pentasaccharide made of three L-rhamnose, one D-glucosamine and one D-glucose with two non-stoichiometric sites for acetylation (I). This work is part of the project aimed at the development of a synthetic carbohydrate-based vaccine against Shigella infections. In order to obtain suitable glyconjugates inducing a high level of protection especially in children, the synthesis of mono- to pentasaccharide precursors was optimized, allowing a convergent synthesis of oligosaccharides with different acetylation patterns. Optimization of the glycosylation conditions, acetylations and protecting group manipulations enable the access to fragments from di to pentadecasaccharides representing S. flexneri type I O-antigen.

La première partie de ce travail a été consacrée à la synthèse d'analogues de la 22-hydroxyacuminatine, un alcaloïde isolé du camptotheca acuminata. L'approche développée est basée sur une réaction d'électrocyclisation ainsi que sur une condensation de Friedländer avec des o-aminocétones et o-aminobenzaldéhydes substitués. Les analogues synthétisés selon cette voie ont ensuite fait l'objet de tests biologiques. Dans la deuxième partie, nous avons développé une nouvelle voie d'accès à la camptothécine, sous sa forme racémique. Cet alcaloïde pentacyclique, également isolé du camptothéca acuminata, s'est avéré être un puissant anticancéreux agissant comme inhibiteur de la topoisomérase I. Les étapes-clé de notre approche font intervenir une cycloaddition [3+2] intramoléculaire, une oxydation benzylique et une condensation de Friedländer.

La valorisation de la biomasse saccharidique pour la production de dérivés biosourcés d'intérêt est un enjeu important. La cellulose est le polysaccharide le plus abondant sur Terre et représente une source de matière première considérable. Dans ce travail, de nouveaux procédés de dépolymérisation de la cellulose pour l'obtention contrôlée de cellodextrines sont décrits. Ils proposent une approche alternative plus douce aux procédés de production actuels en privilégiant l'utilisation d'enzymes, et de liquides ioniques comme solvants alternatifs. Ce travail rapporte l'élaboration de deux méthodes d'obtention contrôlée d'oligosaccharides à partir de cellulose et de cellulose acétate par combinaisons successives d'hydrolyses acide et enzymatique. Ces procédés ont permis l'obtention de cellodextrines de tailles ciblées avec de bons rendements, et constituent une voie prometteuse pour la valorisation de la cellulose en dérivés biosourcés. La deuxième partie de ce travail consiste en la modification chimio-enzymatique des oligosaccharides de cellulose produits pour leur valorisation en biomolécules d'intérêt, plus particulièrement dans le domaine de l'agrochimie. Les cellodextrines sont utilisées en tant que base saccharidique pour la synthèse d'analogues de lipo-chitooligosaccharides comme potentiels fertilisants verts. Deux méthodes de préparation ont été élaborées à l'aide des glycoside-hydrolases comme outils de synthèse. Les stratégies développées permettent un accès efficace à la synthèse d'analogues et peuvent être adaptées pour la production d'autres molécules.

La Ribavirine est un analogue nucléosidique de la guanosine constitué d'un ribose et d'un noyau triazole. Cet antiviral, synthétisé en 1970, possède une activité contre différents virus comme le virus respiratoire syncytial chez les enfants en détresse respiratoire, les virus des hépatites B et E, ainsi que contre certains cancers et leucémies. Elle est surtout connue pour son utilisation dans le traitement de l'hépatite C, en combinaison avec l'Interféron. Cependant, l'efficacité de cette thérapie est limitée à certains génotypes du virus et les effets secondaires résultants sont nombreux. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver d'autres analogues actifs contre l'hépatite C et moins toxiques afin d'offrir un traitement aux 170 millions d'individus atteints de cette maladie chronique et pouvant évoluer vers des cirrhoses et des cancers du foie. Par une méthodologie d'alcynylglycosylation médiée à l'indium suivie d'une cycloaddition 1,3 dipolaire, des C-nucléosides analogues de la Ribavirine ont été synthétisés. L'un deux, SRO-91, a montré une activité antivirale comparable à celle de la Ribavirine vis-à-vis de l'ARN polymérase du virus de l'hépatite C. L'objectif de cette thèse est donc de synthétiser d'autres C-nucléosides analogues sur le modèle de SRO-91. Des modifications ont été effectuées autant sur le ribose que sur le noyau triazole. Concernant les transformations du ribose, nous nous sommes intéressés à la position C2', notamment en introduisant une quaternisation avec différents groupements (CH3, CF3, F ...) ou bien en désoxygénant cette position. Cette thèse décrit les différentes stratégies explorées pour la synthèse de plusieurs de ces C-nucléosides dont les activités antivirales seront étudiées ultérieurement.

Face à l'apparition grandissante de souches bactériennes multi-résistantes à l'arsenal d'antibiotiques actuels, les thiopeptides antibiotiques, bien que connus depuis plus de 60 ans, suscitent actuellement un fort regain d'intérêt. En effet, cette classe de molécules présente une forte activité antibiotique contre des souches bactériennes résistantes et multirésistantes, et met en œuvre deux modes d'inhibition originaux de la synthèse protéique encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Leur développement pharmacologique est en particulier freiné par la difficulté de préparation de ces molécules très complexes. L'élaboration d'une stratégie innovante de synthèse de la partie la plus complexe de ces molécules, le cœur hétérocyclique est étudiée dans ce travail. Cette approche repose sur l'étude et la valorisation de nouvelles méthodologies de fonctionnalisation directe des liaisons C-H et C-X de mono- et bis-thiazoles avec une large gamme d'hétéroaromatiques. Sa viabilité est démontrée par la préparation du cœur hétérocyclique commun aux amythiamicines.

La valorisation de la biomasse saccharidique pour la production de dérivés biosourcés d'intérêt est un enjeu important. La cellulose est le polysaccharide le plus abondant sur Terre et représente une source de matière première considérable. Dans ce travail, de nouveaux procédés de dépolymérisation de la cellulose pour l'obtention contrôlée de cellodextrines sont décrits. Ils proposent une approche alternative plus douce aux procédés de production actuels en privilégiant l'utilisation d'enzymes, et de liquides ioniques comme solvants alternatifs. Ce travail rapporte l'élaboration de deux méthodes d'obtention contrôlée d'oligosaccharides à partir de cellulose et de cellulose acétate par combinaisons successives d'hydrolyses acide et enzymatique. Ces procédés ont permis l'obtention de cellodextrines de tailles ciblées avec de bons rendements, et constituent une voie prometteuse pour la valorisation de la cellulose en dérivés biosourcés. La deuxième partie de ce travail consiste en la modification chimio-enzymatique des oligosaccharides de cellulose produits pour leur valorisation en biomolécules d'intérêt, plus particulièrement dans le domaine de l'agrochimie. Les cellodextrines sont utilisées en tant que base saccharidique pour la synthèse d'analogues de lipo-chitooligosaccharides comme potentiels fertilisants verts. Deux méthodes de préparation ont été élaborées à l'aide des glycoside-hydrolases comme outils de synthèse. Les stratégies développées permettent un accès efficace à la synthèse d'analogues et peuvent être adaptées pour la production d'autres molécules. / Valorisation of biomass is a timely challenge and its bio-conversion raises a growing interest from academics and industrials. Cellulose is the most abundant biopolymer on Earth and offers a wide range of applications including value added bio-derived compounds. In this work we report the design of new methods to produce cellodextrins from cellulose and from cellulose acetate, by a combination of successive hydrolyses. These strategies imply the use of ionic liquids and enzymes to perform the depolymerisation. They represent a soft alternative to the current processes of production. The controlled hydrolysis of cellulose was realised in two steps involving first the partial fragmentation of cellulose in ionic liquids by acid catalysis. Then, the selective hydrolysis of those cellulose fragments was performed by an endoglucanase to produce the targeted sizes of cellodextrins. The second method deals with the depolymerisation of water soluble cellulose acetate by enzymatic hydrolysis. Those two methods have led to the controlled production of cellodextrins of interest, with significantly improved yields. In the second part of this work, cellodextrins were used as building block for the synthesis of analogs of lipo-chitooligosaccharides as potential natural fertilizers. Several chemo-enzymatic routes were investigated to produce these biomolecules, and two methods of synthesis were elaborated using glycoside-hydrolases as coupling tools. Those methods offer an easy access to analogs and can be adapted for the production of further molecules.

La Ribavirine est un analogue nucléosidique de la guanosine constitué d'un ribose et d'un noyau triazole. Cet antiviral, synthétisé en 1970, possède une activité contre différents virus comme le virus respiratoire syncytial chez les enfants en détresse respiratoire, les virus des hépatites B et E, ainsi que contre certains cancers et leucémies. Elle est surtout connue pour son utilisation dans le traitement de l'hépatite C, en combinaison avec l'Interféron. Cependant, l'efficacité de cette thérapie est limitée à certains génotypes du virus et les effets secondaires résultants sont nombreux. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver d'autres analogues actifs contre l'hépatite C et moins toxiques afin d'offrir un traitement aux 170 millions d'individus atteints de cette maladie chronique et pouvant évoluer vers des cirrhoses et des cancers du foie. Par une méthodologie d'alcynylglycosylation médiée à l'indium suivie d'une cycloaddition 1,3 dipolaire, des C-nucléosides analogues de la Ribavirine ont été synthétisés. L'un deux, SRO-91, a montré une activité antivirale comparable à celle de la Ribavirine vis-à-vis de l'ARN polymérase du virus de l'hépatite C. L'objectif de cette thèse est donc de synthétiser d'autres C-nucléosides analogues sur le modèle de SRO-91. Des modifications ont été effectuées autant sur le ribose que sur le noyau triazole. Concernant les transformations du ribose, nous nous sommes intéressés à la position C2', notamment en introduisant une quaternisation avec différents groupements (CH3, CF3, F …) ou bien en désoxygénant cette position. Cette thèse décrit les différentes stratégies explorées pour la synthèse de plusieurs de ces C-nucléosides dont les activités antivirales seront étudiées ultérieurement. / Ribavirin is a nucleosidic analogue of guanosine composed of a ribose and a triazole ring. This antiviral compound, synthesized in 1970, exhibits an activity against a broad-range of viruses such as respiratory syncytial virus in respiratory distress children, hepatitis B and E viruses as well as some cancers and leukemia. It is especially known for its use in hepatitis C treatment in combination with Interferon. However, the efficiency of this therapy is limited to a few genotypes of the virus and leads to numerous side effects. Therefore, finding new efficient and less toxic analogs is necessary to treat the 170 million individuals that are chronically infected and at risk of developing cirrhosis and liver cancer. Thanks to a methodology of indium mediated alcynylglycosylation followed by a 1,3-dipolar cycloaddition, C-nucleosides analogs of Ribavirin have been synthesized. Among them, SRO-91, showed a comparable activity to Ribavirin towards hepatitis C virus ARN polymerase. This thesis' objective is to synthesize other C-nucleosides analogs based on SRO-91 model. Modifications have been made on the triazole ring as well as on the ribose. In regards to the ribose transformations, we have been interested into the C2' position, in particular by introducing a quaternisation with different moieties (CH3, CF3, F …) or by deoxygenating this position. This thesis describes the different strategies explored for the synthesis of some of these C-nucleosides whose antiviral activities will be studied later.

De par leur grande diversité chimique et leur implication dans de nombreux mécanismes biologiques, les molécules phosphorées font l'objet de nombreuses recherches scientifiques. Depuis près de 30 ans, plusieurs composés phosphorés ont été développés et utilisés pour leurs propriétés médicinales ou phytosanitaires. Les dérivés de type phosphinates ou phosphonates se sont révélés être des composés de choix, grâce à leur grande stabilité chimique et enzymatique. Par ailleurs, les sucres et leurs analogues ont largement démontré leur potentiel biologique en raison de leur implication dans de nombreux processus biologiques. Dans ce contexte, il a été envisagé de développer des analogues de sucres phosphorés possédant un atome de phosphore endocyclique. Il s'agit de structures totalement inédites obtenues à partir de précurseurs phosphorés simples et par des réactions de type : P-alkylation, Pudovik, ouverture d'époxyde, cyclisation par transacétalisation ou transestérification. Grâce à des synthèses en 4 à 7 étapes, deux familles de phosphinosucres ont été préparées ainsi qu'une famille de phosphonosucres en tant qu'analogues de sucre. En parallèle, la synthèse d'analogues de nucléosides phosphorés a également été étudiée par introduction de nucléobases sur les analogues de sucres phosphorés précédemment cités. Ces travaux ont mis en jeu des réactions issues à la fois de la chimie de nucléosides mais également de la chimie du phosphore, permettant d'accéder à des analogues de nucléosides totalement inédits dont l'activité antivirale a pu être évaluée. Enfin, une nouvelle famille de phosphonates nucléosidiques acycliques a été synthétisée en 6 ou 7 étapes en série pyrimidique. Deux prodrogues dérivées de la cytosine et de l'uracile ont également été préparées avec des groupements enzymolabiles de type Bis-(S-acyl-2-thioéthyle). L'ensemble des analogues de nucléotides synthétisés ont été évalués pour leurs propriétés antivirales contre les virus de l'hépatite C et du SIDA. Ainsi, à travers ce projet, trois grandes familles de nouvelles molécules phosphorées ont été développées : les hétérocycles phosphorés oxygénés en tant qu'analogues de sucres, des analogues de nucléosides phosphorés, une nouvelle classe de phosphonates nucléosidiques acycliques. / According to their wide chemical diversity and their implication in many biological processes, phosphorus compounds are intensively studied by organic chemists. Since 30 years, many phosphorus molecules have been developed and used for their biological properties in medicine or agrochemistry. Chemically and enzymatically stable compounds, phosphonates and phosphoninates are potential derivatives for drug design. Besides, sugars are an important biological family involved in numerous biological pathways which have widely revealed a high therapeutic potential. In this context, the first objective of these works was to develop sugar analogues with an endocyclic phosphorus atom (phosphasugars) to synthesize unpublished families of phosphinosugars and phosphonosugars. Their synthesis were carried out in 4 to 7 steps, using as key reactions : P-alkylation, Pudovik, epoxyde ring-opening reaction, cyclisation by transacetalisation or transesterification. Moreover, these phosphasugars were extended to the synthesis of new nucleoside analogues by introducing nucleobase on phosphasugar moiety. The antiviral activity of these new compounds was evaluated. Finally, a new class of acyclic nucleoside phosphonates was prepared in pyrimidinyl series. Different nucleotide analogues and prodrugs were synthesized in 6-7 steps with uracil, thymine and cytosine and evaluated against HCV and HIV.