Le travail présenté dans ce manuscrit concerne le développement d’inhibiteurs sélectifs de NO Synthases, des enzymes qui catalysent la formation du monoxyde d’azote (NO) à partir de l’arginine. Trois isoformes ont été identifiées, la NOS neuronale (nNOS), la NOS endothéliale (eNOS) et la NOS inductible (iNOS). Une surproduction de NO dans l’organisme, notamment par la iNOS ou la nNOS, est impliquée dans différentes maladies, tel que le choc septique, l’arthrite, des maladies neurodégénératives ou encore certains cancers. L’inhibition des NOSs apparait donc une approche intéressante dans le traitement de ces maladies. Cependant, cette inhibition doit être sélective pour ne pas interférer avec les fonctions physiologiques des autres isoformes.Les composés synthétisés sont constitués d’une partie analogue du substrat de type S-Ethyl-Isothiocitrulline munie d’une extension sensée interagir dans le canal d’accès du substrat où la conservation entre les trois isoformes est plus faible que dans le site de liaison du substrat. Ces deux parties sont reliées par un lien qui peut être de type amide ou hétérocyclique. Ces composés sont obtenus grâce à une stratégie de synthèse en phase solide via un ancrage par la chaîne latérale, qui permet la synthèse rapide de bibliothèques de composés. Notre premier travail a été de tenter d’optimiser deux inhibiteurs sélectionnés de travaux antérieurs, l’un plutôt sélectif de la iNOS et l’autre de la nNOS. Pour cela, nous avons choisi certaines modifications selon une approche aléatoire. Mais nous avons également entamé une approche plus rationnelle en développant un protocole de docking, basé sur des structures de NOSs issues de la Protein Data Bank et destiné à prédire le mode de liaison des inhibiteurs dans le site actif des enzymes. Nous avons également développé de nouvelles séries de composés. En particulier, nous avons mis au point la synthèse sur support d’analogues où le carbone alpha de l’analogue de substrat est remplacé par un azote (composés de type aza). Nous avons aussi tenté la synthèse en solution de nouveaux analogues du substrat séléniés.Enfin, grâce au modèle de docking, un criblage virtuel de molécules issues de deux bases de données dont celle de la Chimiothèque Nationale a été effectué pour découvrir de nouvelles structures avec un potentiel pouvoir inhibiteur. Nous présentons donc dans ce document la conception et la synthèse de nouvelles séries d’inhibiteurs de NOSs, l’élaboration d’un protocole de docking pour apporter une approche plus rationnelle, et enfin l’évaluation des composés sur les trois enzymes recombinantes et, pour certains, sur deux lignées cellulaires productrices de NO. / This work is focused on the development of selective NO Synthases inhibitors, enzymes, which catalyse the production of nitric oxide (NO) from arginine. Three isoforms have been identified, the. neuronal NOS (nNOS), the endothelial NOS (eNOS) and the inducible NOS (iNOS). An overproduction of NO, in particular by iNOS or nNOS, is involved in many diseases such as septic shock, arthritis, neurodegenerative diseases or some cancers. Therefore, NOS inhibition looks very interesting to treat those diseases. However, this inhibition has to be selective of one isoform to not interfere with the physiological functions of the two others.The synthetic compounds are constituted of both an S-Ethyl-Isothiocitrulline as substrate analogue and an extension expected to interact into the substrate access channel, a less conserved region between the three isoforms compared to the substrate binding site. These two parts are joined together by a peptide bond or a heterocyclic link. These molecules have been obtained thanks to a solid-phase strategy through a side chain anchoring approach. This protocol allows the rapid synthesis of compound libraries. In a first work, we attempted to optimize two inhibitors selected from previous studies. One is rather selective of iNOS and the other to nNOS. We chose some modifications in a random fashion. But we also started a more rational approach by developing a docking protocol, based on NOS structures from the Protein Data Bank and designed to predict the binding mode of the inhibitors in the enzyme active sites.We also prepared new series of compounds. In particular, we developed the solid phase synthesis of derivatives where the alpha carbon of the substrate analogue is replaced by a nitrogen (aza-type compounds).. We also attempted the solution synthesis of new substrate analogues containing selenium.Finally, thanks to the docking model, we performed a virtual screening of molecules from two data bases including the Chimiothèque Nationale, to discover new structures with potential inhibitory activity.Therefore, we present in this manuscript the design and synthesis of new series of NOS inhibitors, the development of a docking protocol to provide a more rational approach, and finally the evaluation of compounds on the three recombinant isoforms and, for some, on two cell lines producing NO.

Les biopuces connaissent un grand essor depuis quelques années avec des applicationspossibles pour l'ADN, les protéines et les oligosaccharides. Une puce à oligosaccharidesprésente des difficultés par rapport à une puce à ADN notamment par les contraintes entempérature et il existe moins de travaux dans ce domaine. Ce travail est donc consacré àl'étude d'une puce à oligosaccharide, par synthèse supportée et par masquage avec un film depolymère. Le procédé de fabrications est particulièrement détaillé.Nous étudions tout d'abord expérimentalement la formation d'un film de polymère obtenu parévaporation d'une goutte de solution polymérique sur une surface structurée chimiquement(zone de mouillabilité différente) en suivant son évolution transitoire. Nous montrons que cetype de surface hétérogène est particulièrement adapté pour la fabrication de biopuces.D'autre part, nous réalisons un modèle numérique de l'évaporation d'une goutte de solutionpolymérique sur une surface chauffée à partir de la méthode de la lubrification et d'un modèlede " hauteur de résine ". Les résultats expérimentaux et de simulation numérique sontcomparés et montrent un bon accord qualitatif sur la forme des films de polymères résultantde l'évaporation.Dans ce travail, la synthèse supportée de biopuces à oligosaccharide est menée à bien enutilisant des polymères et des surfaces judicieusement choisies. En particulier, la technique demasquage par film de polymère se révèle être très bien adaptée pour protéger les oligomères àla fois à hautes et à très basses températures.

Les biopuces connaissent un grand essor depuis quelques années avec des applications possibles pour l’ADN, les protéines et les oligosaccharides. Une puce à oligosaccharides présente des difficultés par rapport à une puce à ADN notamment par les contraintes en température et il existe moins de travaux dans ce domaine. Ce travail est donc consacré à l’étude d’une puce à oligosaccharide, par synthèse supportée et par masquage avec un film de polymère. Le procédé de fabrications est particulièrement détaillé.Nous étudions tout d’abord expérimentalement la formation d’un film de polymère obtenu par évaporation d’une goutte de solution polymérique sur une surface structurée chimiquement(zone de mouillabilité différente) en suivant son évolution transitoire. Nous montrons que ce type de surface hétérogène est particulièrement adapté pour la fabrication de biopuces.D’autre part, nous réalisons un modèle numérique de l’évaporation d’une goutte de solution polymérique sur une surface chauffée à partir de la méthode de la lubrification et d’un modèle de « hauteur de résine ». Les résultats expérimentaux et de simulation numérique sont comparés et montrent un bon accord qualitatif sur la forme des films de polymères résultant de l’évaporation.Dans ce travail, la synthèse supportée de biopuces à oligosaccharide est menée à bien en utilisant des polymères et des surfaces judicieusement choisies. En particulier, la technique de masquage par film de polymère se révèle être très bien adaptée pour protéger les oligomères à la fois à hautes et à très basses températures. / Biochips are experiencing recently a great success with possible applications for DNA,proteins and oligosaccharides. An oligosaccharide chip presents difficulties compared to aDNA chip because of the many temperature constraints and less work has been performed inthis area. This work is devoted to the study of a oligosaccharide chip fabricated par supportedsynthesis and protected with a polymer film. The manufacturing process is particularlydetailed.We first examine experimentally the formation of a polymer film obtained by evaporation of adrop of polymer solution on a chemically structured surface (zone of different wettability) byfollowing its transient evolution. We show that this type of heterogeneous surface isparticularly suitable for manufacturing biochips. On the other hand, we propose a numericalmodel of the evaporation of a drop of polymer solution on a heated surface using thelubrication method and a “height of resin”. The experimental results and numericalsimulations are compared and show good qualitative agreement on the shape of the polymerfilms obtained after evaporation.In this work, the supported synthesis of oligosaccharide microarrays was carried out usingpolymers and surfaces which have been carefully chosen in preliminary testing. In particular,the masking technique using polymer film turns out to be highly suitable for protectingoligomers at both high and very low temperatures.

Les dérivés phosphorylés de nucléosides naturels ou d'analogues (appelés nucléotides) sont des composés primordiaux largement utilisés comme outils biologiques. Certains d'entre eux présentent également un fort potentiel thérapeutique en particulier comme agents antiviraux ou antitumoraux. La préparation des dérivés polyphosphorylés de nucléosides demeure cependant un challenge du fait de rendements de synthèse parfois faibles et des multiples étapes de purification longues et fastidieuses. Ce manuscrit relève donc de la problématique globale de synthèse de ces composés. Le premier chapitre est consacré à l’étude non exhaustive des méthodes de synthèse décrites dans la littérature pour ces dérivés, en rappelant les avantages et inconvénients de ces approches. Le deuxième chapitre rapporte la voie de synthèse en milieux aqueux de nucléotides, et de quelques analogues, que nous avons développée. Des résultats préliminaires de mécanosynthèse basée sur cette même approche sont également présentés. Enfin, le troisième chapitre porte sur deux voies de synthèse supportée de nucléotides. L’une implique la cytidine et son ancrage sur polyéthylène glycol afin de fournir les dérivés 5’-di- et triphosphate correspondants. L’autre porte sur le développement d’un support tétrapode inédit en vue de son utilisation pour la synthèse de dérivés de l'adénosine. / Phosphorylated derivatives of endogenous nucleosides or analogues (called nucleotides) are crucial compounds widely used as biological tools. Some of them also have a high therapeutic potential, in particular as antiviral or antitumor agents. However, the synthesis of polyphosphorylated derivatives of nucleosides remains a challenge due to low yields as well as long and tedious multiple purification steps. Thus, this manuscript is dealing with the overall problem of synthesis of these compounds. The first chapter is devoted to the non-exhaustive study of the synthetic methods described in the literature for such compounds, recalling the advantages and disadvantages of these approaches. In the second chapter, we report our contribution to an original synthetic pathway in aqueous media of some nucleotides and analogues. Some preliminary results of mecanosynthesis based on the same approach are also presented. Finally, the third chapter refers to supported synthesis of nucleotides with two different approaches. One involves cytidine and its anchoring on polyethylene glycol in order to provide the corresponding 5'-di- and triphosphate derivatives. The other concerns the development of a novel tetrapod support that may be valuable for the synthesis of adenosine derivatives.

Les nanomatériaux combinant des fonctions de ciblage, d'imagerie, de thérapie et de détection font l'objet de nombreuses recherches dans le domaine de la santé. Les travaux présentés dans cette thèse concernent la multi‐fonctionnalisation de nanoparticules (NPs) par un procédé de synthèse supportée. Le support solide développé dans cette étude est constitué d'un matériau poreux en verre sur lequel sont greffées de manière temporaire des nanoparticules de silice. La fonctionnalisation de la surface des nanoparticules a été réalisée de façon automatisée par une chimie de synthèse dite aux phosphoramidites. Dans un premier temps, cette technique a permis d'obtenir des densités de greffage de l'ordre de 5000 à 7000 oligonucléotides par nanoparticule, ce qui représente une fonctionnalisation 10 à 20 fois supérieure à celles obtenues par des méthodes de greffage en solution. Les brins d'ADN synthétisés sur les NPs ont montré une bonne accessibilité pour l'hybridation avec un brin d'ADN complémentaire, ouvrant la voie à des applications thérapeutiques ou à l'intégration de ces objets dans des systèmes de détection. La deuxième partie de ces travaux est consacrée à la vectorisation d'une protéine thérapeutique, le G‐CSF (facteur de croissance de colonies de granulocytes), par des nanoparticules présentant également des propriétés d'imagerie. Ces nanovecteurs thérapeutiques ont montré des propriétés de stimulation cellulaire in vitro et de ciblage de la rate, organe réservoir de neutrophiles, in vivo. Enfin il a été démontré que la modification de NPs sur support ouvre des perspectives intéressantes pour la préparation d'assemblages complexes de nanoparticules (dimères et NPs dissymétriques) / Nanomaterials combining targeting, imaging, therapy and sensing properties are of growing interest for biomedical applications. The work reported in this thesis concerns nanoparticle (NP) multifunctionalization by solid phase synthesis. The solid support developed in this study is composed of a porous glass material on which silica NPs are temporarily grafted. Nanoparticle surface functionalization was performed by automated synthesis using phosphoramidite chemistry. Firstly, high surface loadings from 5000 to 7000 oligonucleotides per NP were achieved, representing a functionalization 10 to 20‐fold greater than those obtained by coupling methods in solution. DNA strands synthesized on NPs showed a good accessibility for hybridization with a complementary DNA strand, paving the way for therapeutic applications or integration of these objects in detection systems. The second part of this work was devoted to the vectorization of a therapeutic protein, GCSF (Granulocyte‐Colony Stimulating Factor) by nanoparticles that also exhibited imaging properties. These therapeutic nanocarriers showed cell stimulating properties in vitro and spleen targeting, which is a reservoir of neutrophils, in vivo. Finally, it was demonstrated that the solid phase modification of NPs opens interesting perspectives for the production of complex nanoparticle assemblies (dimers and asymmetric NPs)

Les dendrimères sont une famille de macromolécules utilisées dans de nombreux domaines d’applications. Parmi ceux-ci, le domaine biomédical concentre une grande partie de l’intérêt de recherche. En effet, la structure tridimensionnelle parfaitement définie et monodispersée des dendrimères en font de parfaits candidats pour une application en médecine. Initialement utilisés en tant que mimes de protéines comme cela fût le cas lors du développement de la première famille de dendrimères, les poly(amidoamines) (PAMAM), de nombreuses études sur la capacité de transfection de ces molécules ont été réalisées, avec des résultats extrêmement encourageants. Afin d’améliorer l’efficacité et la biocompatibilité de ces vecteurs non viraux, nous avons orienté nos recherches sur le développement de nouveaux dendrimères poly(aminoesters) potentiellement biodégradables par hydrolyse enzymatique ou par variation de pH.Compte tenu des résultats précédemment obtenus au laboratoire, concernant la synthèse en solution de ces dendrimères, nous avons envisagé de les synthétiser en deux parties, à savoir un coeur central fonctionnalisé et des dendrons comportant la fonctionnalité appropriée. Notre choix s’est plus particulièrement porté sur la chimie « Click », en l’occurrence la cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen entre un azoture et un alcyne catalysée par du cuivre. D’autre part, nous avons également envisagé de créer de nouveaux dendrons à l’aide de la chimie supportée. En effet, cette méthodologie de synthèse basée sur deux étapes répétitives d’addition de Michael et d’estérification, semble très prometteuse pour obtenir des dendrons de plus hautes générations. / Dendrimers are a special family of synthetic macromolecules with myriad applications, in particular biomedical implementation. The tridimensional, monodispersed and well defined structure of dendrimers give to them a unique position in medicine applications. Initially used as a mimic of proteins, poly(amidoamine) dendrimers (PAMAM) are also very efficient for nucleic acid delivery. With the aim to improve the biocompatibility and delivery efficiency of these non viral vectors, we designed and synthesized new poly(aminoester) dendrimers as potential biodegradable dendrimers sensitive to enzymatic hydrolysis or pH variations.On the basis of our previous results for the solution-phase synthesis of poly(aminoester) dendrimers, we decided to construct our dendrimers using a multi functionalized core and dendrons with complementary functions. These building units will be connected together at the end of the synthesis by a Huisgen dipolar cycloaddition through a copper-catalysed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) well known as « Click » reaction. In order to obtain higher generation dendrimers, we explore the supported chemistry using both soluble and solid supports. The solid-phase synthesis based on two iterative steps, Michael addition and esterification, seems to be very promising.

De nouvelles sondes oligonucléotidiques fluorescentes spécifiques des structures d'acides nucléiques en double brin ont été obtenues. Ces oligonucléotides formant des triples hélices, sont liés par leurs extrémités 5'-ou/et 3' à une série de marqueurs fluorescents de la famille des cyanines monométhines possédant des propriétés intercalantes, par des bras polyméthylène de longueur variable. Dans tous les cas, l'hybridation des sondes avec les cibles en double brin s'accompagne d'une forte augmentation de l'intensité du signal fluorescent émis qui dépend de la structure de la cyanine et des paramètres de sa liaison aux oligonucléotides (longueur du bras de liaison et sa position de fixation sur les oligonucléotides et sur les marqueurs). En présence d'une cible simple brin, les modifications du signal ne sont pas significatives. La présence du marqueur stabilise les triples hélices. Les sondes comportant le thiazole orange, attaché par le noyau benzothiazole via un bras de liaison à huit méthylènes, présente le meilleur compromis en termes de stabilisation, d'intensité de fluorescence et d'augmentation d'intensité de fluorescence lors de l'hybridation.<br />Dans le but d'obtenir de nouvelles sondes utilisables en milieu cellulaire et in vivo, de nouveaux marqueurs fluorescents de type squaraine ont été synthétisés et couplés pour la première fois, à notre connaissance, à des oligonucléotides. Les conjugués correspondant émettent un signal fluorescent détectable au-delà de 650 nm et possèdent des rendements quantiques de fluorescence élevés. La photostabilité des marqueurs et des conjugués, en milieu acide faible et à 37 °C a été fortement augmentée après incorporation d'atomes de fluor sur le squaraine.