Une série de dimères composés de thiophène-aniline encombrée stériquement a été synthétisée. Les différents processus de désactivation de l’état singulet excité ont été étudiés par UV-visible, fluorescence, phosphorescence, photolyse par impulsion laser et calculs théoriques. Les graphiques de Stern-Volmer obtenus à partir des expériences de désactivation des états singulet et triplet ont démontré l’efficacité de l’azométhine à désactiver les fluorophores. Les calculs semi-empiriques AM1 examinant l’effet des substituants encombrés ont démontrés que les groupements tert-butyls sur l’aniline ont moins d’influence sur la barrière de rotation N-aryl que les substitutions alkyles en ont sur la rotation de thiophène-C. Les calculs Rehm-Weller basés sur les potentiels d’oxydation et de réduction ont montré que l’autodésactivation de l’état excité des azométhines se fait par transfert d’électron photoinduit menant à une éradication complète de la fluorescence. Des complexes métalliques contenant des ligands azométhines ont aussi été préparés. Le ligand est composé d’une unité hydroxyquinoline lié à un cycle thiophène. Les données photophysiques de ces complexes indiquent un déplacement bathochromique aussi bien en absorbance qu’en fluorescence. Des dispositifs de détection d’ion métallique ont été préparés et un exemple à partir d’une solution de cuivre a montré un déplacement bathochromique. / A series of sterically hindered thiophene-aniline azomethine dyads were prepared. The decay pathways that deactivate the singlet excited state were studied using UV-vis fluorescence and phosphorescence, laser flash photolysis and quantum calculations. Stern-Volmer relationships, derived from singlet and triplet state quenching experiments, showed that azomethines efficiently deactivate the singlet and triplet excited states of fluorophores with bimolecular kinetics. AM1 Semi-empirical quantum calculations examining the effect of bulky substituents on the bond rotational barriers demonstrate that bulky tert-butyl groups attached to the aniline moiety have less influence on the N-aryl bond rotation barrier than alkyl substitutions do on the thiophene-CH bond rotation barrier. Rehm-Weller calculations based on electrochemical potentials demonstrate that azomethines self-quench their excited states via fast and efficient intramolecular photoinduced electron transfer leading to complete fluorescence suppression. Metal complexes containing an azomethine ligand were also prepared. The ligand contains a hydroxyquinoline moiety linked with a thiophene ring. Photophysical investigations of the resulting metal complexes demonstrated significant bathochromic shifts in the absorbance and fluorescence spectra. Metal-ion sensing devices for water solutions were prepared by spin casting the ligand onto glass slides. The metal-ion sensor detected copper in water solutions through a bathochromic shift in the absorbance maximum.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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La protéine farnésyltransférase (FTase) est une métalloenzyme à zinc catalysant le transfert d’une chaîne farnésyle provenant du pyrophosphate de farnésyle (FPP) sur le résidu cystéine de certaines protéines possédant un motif CaaX C-terminal où C est la cystéine farnésylée, a est un acide aminé aliphatique et X est Ser, Ala, Gln ou Met. Une fois additionné, le groupement farnésyle fait office de point d’ancrage rendant possible la fixation des protéines à la membrane cellulaire et de guide moléculaire facilitant la liaison de ces protéines prénylées à d’autres protéines. D’abord étudiée en oncologie, la FTase constitue aujourd’hui une cible potentielle pour la thérapie antiparasitaire qui manque cruellement de médicaments suite à l’apparition de phénomènes de résistance. La nécessité d’améliorer les thérapies existantes ouvre la voie de recherches innovantes pour trouver de nouvelles molécules bioactives.Lors de ces travaux de thèse, les deux stratégies de recherche pratiquées en chimie médicinale ont été utilisées.La première approche a consisté à synthétiser des analogues bisubstrats 1,2,3-triazoles pouvant se lier à la fois sur le site de liaison de la protéine et sur celui du FPP. Cette approche rationnelle a aussi permis d’ébaucher une synthèse monotope de triazoles 1,5-disubstitués à partir d’amines primaires. L’approche par criblage constitue la deuxième méthode de recherche de nouveaux inhibiteurs. Dans ce contexte, la chimiothèque de l’ICSN a été criblée et deux composés de type 3-arylthiophène ont révélé de bonnes activités et une structure originale dans l’inhibition de la FTase. Ainsi, des travaux de relations structure-activité ont été réalisés pour moduler les différentes positions du thiophène et la nature de l’hétérocycle central.Ce travail nous a permis d’élaborer une librairie de plus d’une centaine de composés. L’évaluation biologique de ces analogues sur FTases isolées humaine et de T. brucei et sur parasites T. brucei et P. falciparum a révélé des molécules particulièrement intéressantes et prometteuses. / Protein farnesyltransferase (FTase) is a zinc metalloenzyme which catalyzes the transfer of a farnesyl chain from farnesyl pyrophosphate (FPP) to the cysteine residue of some proteins possessing a C-terminal CaaX moiety where C is the farnesylated cysteine, a is an aliphatic amino-acid and X is Ser, Ala, Gln or Met. Once attached, the farnesyl group serves as anchors for fixing proteins to cell membrane and as molecular handles for facilitating binding of these prenylated proteins to other proteins.First studied in oncology, FTase constitutes nowadays a potential target for antiparasitic therapies, where drugs are missing due to the appearance of resistance phenomena. The necessity to improve the existing therapies paves the way of innovating researches to find new bioactive molecules.During this Ph.D work, two strategies of research used in medicinal chemistry were performed.The first approach consisted in the synthesis of bisubstrate analogues with a 1,2,3-triazole core deviced to tie up both to the protein and the FPP binding sites. This rational approach also allowed to draft a one-pot synthesis of 1,5-disubstituted triazoles from primary amines.The screening approach was the second strategy to search for new inhibitors. For this purpose, ICSN chemical library was screened and two 3-arylthiophene compounds disclosed good activities and an original scaffold for FTase inhibition. Therefore, a structure-activity relationship study was carried out to modulate the different positions of the thiophene and the nature of the central heterocycle.This work allowed us to create a above-hundred-molecule library. The biological evaluation of these analogues on human and T. brucei isolated FTase and on T. brucei and P. falciparum parasites revealed particularly interesting and promising molecules.

Le travail rapporté dans ce mémoire a pour objectif l’étude de la réactivité nucléophile d’une série de 3-X-thiophènes (X = OC2H5, CH3, H et Br) et celle de la réactivité électrophile d’une série de 3-X-5-nitrothiophènes (X = NO2, CN, SO2CH3, CONH2 et H).L’application de l’équation log k = s (N + E) a permis de positionner sur l’échelle universelle N de Mayr la réactivité nucléophile -carbonée des 3-X-thiophènes dans l’acétonitrile. Par ailleurs, l’effet du substituant X a été discuté à la lumière de "l’hyper-ortho correlation" mis en évidence pour la première fois avec cette série de nucléophiles.L’étude cinétique dans l’eau a révélé que l’addition d’anions phénate para-substitués peut intervenir compétitivement sur les deux positions C-2 et C-4 non substitués du 2,4-dinitrothiophène et du 3-cyano-5-nitrothiophène. Les constantes cinétiques ainsi recueillies ont permis la quantification de la réactivité électrophile ambidente des positions C-4 et C-2 de chacun de ces deux électrophiles. L’analyse des diverses corrélations structure-réactivité obtenues a permis de montrer que le mécanisme de l’interaction peut s’inscrire vraisemblablement dans le contexte d’un mécanisme SET (Single Electron Transfert). Il est intéressant de noter que ce résultat constitue le premier exemple d’un processus SET observé dans le cadre des réactions de σ-complexation polaires en série thiophénique. / The aim of this work is to study the nucleophilic reactivity of a series of 3-X-thiophenes (X = OC2H5, CH3, H et Br) and the electrophilic reactivity of a series of 3-X-5-nitrothiophenes (X = NO2, CN, SO2CH3, CONH2 et H).According to the free energy relationship log k = s(N + E), the nucleophile-specific parameters N and s of 3-X-thiophenes have been evaluated and compared with the reactivities of other C-nucleophiles in acetonitrile. On the other hand, the satisfactory Hammett correlations (log k1 vs.  obtained confirms that a 3-X substituent exerts an effect on the 2-position of the same type as that exerted from the 5-position (hyper-ortho correlations).Kinetics of the reactions of 3-5-dinitrothiophene and 3-cyano-5-nitrothiophene with a series of para-substituted phenoxide anions have been investigated in aqueous solution at 20 °C. Two unsubstituted electrophilic centers of these thiophenes were identified. The electrophilicity parameters E of the C-4 and C-2 positions of the two thiophenes were determined and compared with the reactivities of other ambident electrophiles. Analysis of the experimental data in terms of structure-reactivity relationships reveals that the reactions mechanism likely involves a single electron transfer (SET) process. It is of particular interest to note that the systems studied in this paper provide a rare example of a SET mechanism in σ-complexation reactions.

Le nombre croissant d'admissions hospitaliairres provoquées par les effets second d'un traitement thérapeutique constitue un problème majeur de santé publique. L'hépatite médicamenteuse, la pathologie iatrogène la plus fréquente pose également un problème d'ordre économique. En effet, l'hépatotoxicité des médicaments constitue la première cause de leur retrait du marché pharmaceutique. La non détection de ce potentiel hépatotoxique, avant commercialisation provient essentiellement du caractère idiosyncratique de ce type d'hépatites médicamenteuscs. Cclles-ci se divisent en deux types : les hépatites médicamenteuses qualifiées de directes et à l'inverse les hépatites médicamenteuses immunoallergiques. Les mécanismes sous-jacents des hépatites médicamenteuses idiosyncratiques sont généralement méconnus et leur comprehension constitue donc à la fois un impératif de santé publique et économique. Mon travail s'est inscrit dans cette optique et a consisté à appréhendcr les premières étapes impliquées dans l'apparition des, hépatites idiosyncratiques et en particulier celle induite par l'acide tiénilique (AT). En effet, ce diurétique, retiré du marché pharmaceutique français en 1992 a été responsable de nombreuses hépatites imrnunoallergiques., Les patients atteints de ces hepatitis induites par l'AT possèdent des anticorps très spécifiques, désignés anti-LKM2, dirigés contre le CYP2C9, le P450 responsible de la métabolisation de l'AT. Les principaux resultants obtenus sont les suivants : nous avons montré que l'activation de l'isomère de l'acide tiénilique par les microsomes hépatiques humains conduit à la formation de sulfoxydes de thiophène. Ces metabolites électrophiles instables, comme ceux de l'AT, réagissent avec les proteins hépatiques avec lesquelles ils forment des adduits covalents. La formation de sulfoxydes de thiophène liée à l'activation de l'AT chez l'homme constitue probablement la première étape impliquée dans les hepatites induites par ce médicament. Nous avons ensuite démontré que la fixation covalente de l'AT après activation par les microsomes hépatiques est très spécifique chez l'homme. En effet le CYP2C9 est la cible principale des metabolites de l'AT. L'alkylation du CYP2C9 par l'AT in vivo chez l'homme pourrait constituer la seconde étape impliquée dans l'hépatite induite par ce medicament. Nous avons ensuite montré que le CYP2C11, l'homologue du CYP2C9 humain, est une cible privilégiée des métabolites de l'AT chez le rat. Nous montrons que cette fixation covalente sur le CYP2C11 est observable à la fois in vitro et in vivo. Nous montrons que les adduits de l'AT chez le rat sont principalement localizes au niveau des hépatocyte centrolobulaires. L'alkylation majoritaire des hépatocytes centrolobulaires chez l'homme pourrait favoriser la présentation d'adduits d'AT aux cellules immunocompétentes sanguines et constituer la troisième étape des hepatitis autoimmunes induites par le medicament. Nous montrons qu'en effet les patients traits avec l'AT possèdent des anticorps capables de reconnaitre l'AT lorsqu'il est lié à des proteins.