Nos travaux ont débuté par la synthèse diastéréo/énantiosélective de 14 béta-hydroxyandrostanes en faisant appel à une réaction de Diels-Alder visant la formation du cycle B. Nous avons ainsi préparé une large palette de 14 béta-hydroxyandrostanes naturels, non naturels, racémiques ou énantiopurs. Par exemple au départ de la 2-méthyl-cyclopentane-1,3-dione divers 14 béta-hydroxyandrostanes polyfonctionnalisés possédant 5 à 7 centres stéréogéniques ont été synthétisés. D’autre part, avec la (R) ou (S)-carvone comme diénophile, nous avons mis en évidence diverses réactions de Diels-Alder sous contrôle d’une résolution cinétique parallèle chemodivergente ce qui a donné accès à des 14 béta-hydroxyandrostanes et à leurs énantiomères optiquement purs. Par la suite, nous avons développé la synthèse diastéréospécifique de 1,3-oxazines racémiques ou énantiomériquement pures en traitant des alpha-alkyloxyamides polyfonctionnalisés par des acides de Lewis ou de Brønsted. Au départ de ces mêmes composés, nous avons également synthétisé des pyrrolizidinones et des indolizidinones polyfonctionnalisées en faisant varier la nature des acides de Brønsted. Une synthèse formelle de la (+/-)-tashiromine a ainsi été réalisée. Finalement, la dernière partie de nos travaux a été consacrée à l’obtention des systèmes tricycliques caractéristiques de la famille des cédranoides et de la famille des quadranes/subérosanes. Ces deux systèmes tricycliques ont été obtenus au départ de la cyclopentane-1,3-dione en utilisant comme étape clé une réaction de Morita-Baylis-Hillman intramoléculaire initiée par de la tri-n-butylphosphine. / In the first part of our work, we have developed highly diastereo/enantioselective Diels-Alder reactions to promote the synthesis of 14 beta-hydroxyandrostanes. Thus, numerous non-natural or natural racemic and optically pure 14 beta-hydroxyandrostanes were obtained. For example, starting from the 2-methyl-cyclopentane-1,3-dione, the synthesis of 14 beta-hydroxyandrostane derivatives bearing 5 to 7 stereogenic centers was readily achieved. Moreover, by using (R) or (S)-carvone as dienophile, the Diels-Alder reaction proved to be under a chemodivergent parallel kinetic resolution control leading to optically pure (ent)-14 beta-hydroxyandrostanes. The second part of our work was dealing with the synthesis of heterocyclic compounds like pyrrolizidinones, indolizidinones and 1,3-oxazines. For that purpose, we have shown that the latter were readily available by Lewis or Brønsted acids treatment of polyfunctionalized alpha-alkyloxyamides. Furthermore, by changing the nature of the Brønsted acid, pyrrolizidinones and indolizidinones derivatives were obtained allowing a formal synthesis of (+/-)-tashiromine. Finally, the synthesis of the tricyclic cores found in cedranoids and quadranes/subersonanes sesquiterpenes was achieved, the key step being a tri-n-butylphosphine promoted intramolecular Morita-Baylis-Hillman reaction.

Depuis quelques années, l’élaboration de molécules spiraniques connait un essor considérable avec, en particulier, comme but essentiel l’accroissement de la diversité moléculaire considérée à ce jour comme insuffisamment développée. L’objectif de cette thèse de doctorat a été la synthèse de nouvelles entités tricycliques arylaliphatiques possédant un carbone spiranique et ce, en complément des travaux antérieurement effectués au laboratoire. Dans un premier temps, nous avons choisi de générer des molécules regroupant des structures de type indane-1,2’-(azétidine, pyrrolidine et pipéridine). La possibilité de fixer par exemple un groupe fonctionnel tel qu’un amide ou un bras espaceur voire de substituer le noyau aromatique nous a permis d’exploiter les différentes directions de l’espace. Dans un second temps, nous avons développé une réaction d’arylation intramoléculaire en position α de groupements électroattracteurs. Cette arylation catalysée par des métaux (dans notre cas le cuivre) permet d’accéder à des composés aux motifs spiroindane- ou spirotétraline-1,3’-(azétidine, pyrrolidine et pipéridine). Dans un troisième temps, nous avons étudié les réactions d’addition nucléophiles intramoléculaires de pyridines N-activées pour accéder à des structures spirocycliques pyridiniques fonctionnalisées. Des essais préliminaires utilisant de l’anhydride acétique comme agent activant nous ont permis de générer les intermédiaires recherchés. Afin d’accroître la diversité moléculaire et découvrir de nouveaux fragments susceptibles de nous mener à des agents thérapeutiques, nous nous sommes intéressé, dans un dernier temps, au domaine des biotechnologies blanches en exploitant le potentiel des micro-organismes et de leurs enzymes pour fonctionnaliser des liaisons C-H non activées présentes au sein de charpentes spirocycliques préalablement préparées. / In recent years, the elaboration of spirocyclic molecules has arisen, particularly with an essential purpose to increase of molecular diversity which is not sufficiently developed to date. The objective of this work was the synthesis of new arylaliphatic tricyclic entities with spiranic carbon and it in addition to previous work in the laboratory. Firstly, we have chosen to generate molecules having indane-1,2’-(azetidine, pyrrolidine and piperidine) moiety. The possibility of incorporating a functional group such as an amide, a spacer group or even a substituent on the aromatic ring has allowed us to exploit all space directions. Secondly, we have developed an intramolecular arylation in α position of the electroattractive groups. This metal catalyzed arylation, (in this case copper) provides access to compounds with spiroindane or spirotetraline-1,3’-(azetidine, pyrrolidine and piperidine) patterns. Thirdly, we have studied the intramolecular nucleophilic addition of N-activated pyridine to accede to spirocyclic functionalized pyridine structures. Preliminary tests using acetic anhydride as the activating agent allowed us to generate some desired intermediates. Last but not least, in an effort to increase the molecular diversity and the discovery of new fragments that could lead us to therapeutic agents, we were interested in the field of white biotechnology by harnessing the potential of microorganisms and their enzymes to functionalize in activated C-H bonds in previously prepared spirocyclic scaffolds.

Les transporteurs membranaires sont des éléments importants dans le devenir, l’efficacité, et la toxicité du médicament. Ils influencent la pharmacocinétique et la pharmacodynamie de ces derniers. Plusieurs interactions médicamenteuses observées cliniquement sont attribuables à la fois aux enzymes responsables du métabolisme des médicaments et aux transporteurs membranaires. Il est connu qu’une variabilité existe entre différents individus dans la réponse à un médicament et les polymorphismes génétiques retrouvés dans les gènes codant pour les transporteurs membranaires peuvent partiellement expliquer cette variabilité. OATP1A2 est un transporteur membranaire exprimé sur des organes importants, comme le cerveau et le rein. Plusieurs médicaments utilisés en clinique sont des substrats d’OATP1A2 et l’expression localisée de ce transporteur suggère un rôle important dans le devenir du médicament. Donc, mon projet de doctorat consistait à caractériser l’activité d’OATP1A2 en relation avec ses substrats et inhibiteurs, et de plus, à évaluer l’impact de différents variants génétiques d’OATP1A2 sur leur transport. Dans le premier article, la rosuvastatine a été utilisée comme substrat-type pour étudier le transport d’OATP1A2. Les expériences ont été menées en introduisant la rosuvastatine en compétition avec différent β-bloqueurs, une classe de médicaments rapportée dans la littérature comme substrats d’OATP1A2. Parmi les β-bloqueurs évalués, le carvédilol était l’inhibiteur le plus puissant. Dans la deuxième partie de l’étude, des médicaments ayant une structure similaire au carvédilol, tels que les antidépresseurs tricycliques, ont été évalués quant à leur potentiel d’inhibition sur OATP1A2. Une relation structure-activité a été définie à l’aide de ces données. Nous avons démontré que des composés tricycliques avec une courte chaîne aliphatique pouvaient inhiber OATP1A2. Dans le deuxième article, OATP1A2 a été étudié en considérant son expression et son rôle au sein de la barrière hémato-encéphalique (BHE). Des études précédentes ont démontré qu’OATP1A2 est exprimé sur la membrane luminale des cellules endothéliales formant la BHE. Nos données démontrent que les triptans, une classe de médicaments couramment utilisées pour traiter la crise migraineuse, sont des substrats d’OATP1A2 et que les composés tricycliques identifiés comme inhibiteurs d’OATP1A2 dans nos études précédentes peuvent inhiber le transport des triptans par OATP1A2. Ces résultats sont importants puisque: 1) il a été suggéré que les triptans peuvent agir au niveau du système nerveux central en se liant aux récepteurs trouvés sur les neurones centraux; 2) comme les triptans sont des molécules hydrophiles, un mécanisme de transport facilité est nécessaire pour qu’ils pénètrent la BHE et OATP1A2 pourrait être l’élément clé; 3) l’inhibition d’OATP1A2 par les composés tricycliques pourrait limiter l’accès des triptans à leur site d’action. Le troisième article caractérise l’activité associée à deux variants génétiques d’OATP1A2 (OATP1A2*2 et *3). Leur capacité à transporter les triptans et leur potentiel d’inhibition par les médicaments tricycliques ont été évalués. Des résultats supplémentaires caractérisant OATP1A2, mais sans liens directs avec les trois articles, seront présentés en annexe. Dans l’ensemble, les résultats présentés dans cette thèse servent à caractériser le transporteur membranaire OATP1A2 en relation avec ses substrats et inhibiteurs, et en fonction de ses variants génétiques. / Drug transporters are important determinants in drug disposition, efficacy, and toxicity. They influence the pharmacokinetics and pharmacodynamics of drugs. Several clinically-observed drug-drug interactions are mediated through drug metabolizing enzymes and drug transporters. It is well known that there is an interindividual variability in the response to medications and polymorphisms found in genes encoding for drug transporters partially account for it. OATP1A2 is a membrane drug transporter expressed on important organs, such as the brain and the kidney. A wide spectrum of drugs used in the clinic are substrates of OATP1A2. Its localisation suggests an essential role in drug disposition. Thus, my PhD project consisted of characterizing the activity of OATP1A2 in regards to its substrates, inhibitors, and different protein variants due to genetic polymorphisms. In the first article, rosuvastatin was used as the probe substrate to study OATP1A2 transport activity. Experiments were conducted by putting rosuvastatin in competition with different β-blockers, a class of drugs known in the literature to be transported by OATP1A2. One of the drugs evaluated, carvedilol, inhibited OATP1A2 with much more potency than the others. In the second part of the study, drugs with a structure similar to carvedilol, such as tricyclic antidepressants, were tested for their potential to inhibit OATP1A2. A structure-activity relationship was defined using the data. It was demonstrated that drugs composed of a tricyclic ring with a short aliphatic amine chain were potent OATP1A2 inhibitors. In the second article presented, OATP1A2 was studied in the context of its localization at the blood-brain barrier (BBB). OATP1A2 expression at the luminal membrane of the endothelial cells making up the BBB was demonstrated in the literature. Our article showed that triptans, a class of commonly used anti-migraine drugs, were OATP1A2 substrates. The tricyclic drugs previously evaluated were shown to potently inhibit triptan transport through OATP1A2. These findings are important for three reasons: 1) it has been postulated that triptans may act at the central nervous system by binding to receptors found on central neurons; 2) as triptans are hydrophilic molecules, a facilitated transport mechanism is required for them to penetrate the BBB and OATP1A2 may be the key player; and 3) the inhibition of OATP1A2 by the tricyclic drugs may limit the entrance of triptans to their site of action. The third article characterized the transport activity of two OATP1A2 protein variants (OATP1A2*2 and *3). Their capacities to transport triptans and their potential of being inhibited by tricyclic drugs were evaluated. Additional data characterizing OATP1A2 but considered out of the scope of the three articles will be presented in appendices. In overall, the central theme of this thesis looks into the characterization of the OATP1A2 membrane drug transporter in regards to its substrates, inhibitors, and proteins variants.

Le principal objectif de cette thèse, au caractère interdisciplinaire, concernait l'étude de l'éponge Biemna laboutei de Madagascar, connue pour sa toxicité (causant notamment des dermatites). Les travaux entrepris comprenaient en premier lieu, l'étude chimique de cette éponge incluant l'extraction, l'isolement et l'identification des métabolites secondaires par différentes techniques chromatographiques (CLMP, CLHP…) et spectroscopiques (UV-visible, HRMS, RMN 1D et 2D…). Dix-huit alcaloïdes appartenant à la classe rare des hétérocycles tricycliques (5,6,8b)-triazaperhydroacénaphtylène (i.e. ptilocaulines, mirabilines, nétamines) ont été isolés et identifiés. Douze de ces alcaloïdes tricycliques guanidiniques, de structures nouvelles, ont été nommées nétamines H-S. Ces composés ont été classés en fonction des insaturations de leur noyau tricyclique : type pyrimidine, insaturés en Δ8,8a et insaturés en Δ8a,8b. Pour deux des composés isolés, les nétamines I (58) et J (59), une étude configurationnelle reposant sur la comparaison de spectres UV et DCE, expérimentaux et théoriques (théorie de la fonctionnelle et de la densité), a permis la détermination de leurs configurations absolues : 5aS, 7R, 8R pour la nétamine I et 5aS, 7R, 8S pour la nétamine J. La valorisation des molécules isolées a ensuite été envisagée via d'une part la réalisation d'une étude chimiotaxonomique et d'autre part, l'évaluation de leurs activités biologiques (cytotoxicité, activité antipaludique, …). La nétamine M (62) a présenté une activité cytotoxique sur les cellules cancéreuses KB (CI50 = 1,0 μg/mL) et les nétamines O (64), Q (66) et K (60) se sont montrées actives contre le parasite Plasmodium falciparum, responsable du paludisme avec respectivement une CI50 de 4,66 ; 2,53 et 0,62 μg/mL. Enfin, au cours de ces travaux de thèse, ont été explorées trois nouvelles stratégies de synthèse conduisant au squelette des alcaloïdes guanidiniques tricycliques, suivant une approche biomimétique. / The main purpose of this interdisciplinary thesis was to study Biemna laboutei, a sponge from Madagascar, known to have toxic properties (dermatitis-producing). The chemical investigation of this sponge including extraction, isolation and identification of secondary metabolites was first undertaken using several chromatographic (HPLC, MPLC…) and spectroscopic (UV-visible, HRMS, NMR 1D et 2D…) techniques. Eighteen alkaloids belonging to the rare class of tricyclic (5,6,8b)-triazaperhydroacenaphtylene heterocycles (i.e. ptilocaulins, mirabilins, netamines) were isolated and identified. Twelve new alkaloids from this group of guanidine derivatives were named netamine H-S. These compounds were grouped on the basis of unsaturation and double bond regiochemistry, with pyrimidine, Δ8,8a and Δ8a,8b heterocycles. For two compounds, netamine I (58) and J (59), a joint theoretical (Density functional theory) and experimental study of UV and ECD spectra allowed the determination of their absolute configuration: 5aS, 7R, 8R for netamine I and 5aS, 7R, 8S for netamine J. The chemotaxonomic meaning of these alkaloids was discussed. Their biological activities were also evaluated. Netamine M (62) exhibited a cytotoxic activity towards KB cells (IC50 = 1,0 μg/mL) while netamine O (64), Q (66) and K (60) were active against the malaria parasite Plasmodium falciparum with IC50 value of 4,66; 2,53 and 0,62 μg/mL respectively. Finally, this work was also dedicated to the biomimetic synthesis of the tricyclic guanidine skeleton. Three new synthesis routes were explored.

Cette thèse décrit deux thèmes principaux: 1) la conception, la synthèse, et l'évaluation biophysique des nucléosides tricycliques, et 2) la synthèse de nagilactone B, un produit naturel norditerpenoïde dilactone de la famille de produits naturels “podolactone”. Le premier chapitre décrit la stratégie de design rationnel des nucléosides nommé “restriction conformationnelle double” basée sur les études de modélisation structurales des duplex ADN–ARN modifiés. Cette stratégie implique un blocage du cycle furanose dans une configuration de type N- ou S, et une restriction de la rotation torsionelle autour de l’angle γ. La première contrainte a été incorporée avec un pont méthylène entre l’oxygène en position 2′ et le carbone 4′ du nucléoside. Cette stratégie a été inspirée par les acides nucléiques bloqués (ou “locked nucleic acid”, LNA). La deuxième contrainte a été réalisée en ajoutant un carbocycle supplémentaire dans l'échafaud de l’acide nucléique bloqué. Les défis synthétiques de la formation des nucléotides modifiés à partir des carbohydrates sont décrits ainsi que les améliorations aux stabilités thermiques qu’ils apportent aux duplex oligonucléïques dont ils font partie. Chapitres deux et trois décrivent le développement de deux voies synthétiques complémentaires pour la formation du noyau de nagilactone B. Ce produit naturel a des implications pour le syndrome de Hutchinson–Gilford, à cause de son habilité de jouer le rôle de modulateur de l’épissage d’ARN pré-messager de lamine A. Ce produit naturel contient sept stereocentres différents, dont deux quaternaires et deux comprenant un syn-1,2-diol, ainsi que des lactones à cinq ou six membres, où le cycle à six ressemble à un groupement α-pyrone. La synthèse a débuté avec la cétone de Wieland-Miescher qui a permis d’adresser les défis structurels ainsi qu’explorer les fonctionnalisations des cycles A, B et D du noyau de nagilactone B. / The present thesis comprises two major themes: 1) the design, synthesis, and biophysical evaluation of conformationally restricted tricyclic nucleosides for antisense applications, and 2) strategic approaches for synthesizing the core of nagilactone B, a norditerpenoid dilactone from the podolactone family of natural products. Guided by structural studies of modified DNA–RNA duplexes, Chapter One focuses on a proposed dual-conformational-restriction strategy, in which two modes of conformational restriction are incorporated into a single nucleotide modification: 1) locking the furanose ring in an N- or S-type configuration and 2) restricting rotation around backbone torsion angle γ. The first constraint was incorporated by way of a 2′,4′-anhydro bridge that is found in the scaffold of locked nucleic acid (LNA), while the second was realized by annealing an additional carbocyclic ring to the modified nucleoside. The synthetic challenges associated with preparing these highly constrained molecules from carbohydrate-derived starting materials are described, in addition to the corresponding improvements in duplex thermal stability they provide to oligonucleotide sequences containing them. Chapters Two and Three describe complementary approaches for the synthesis of the core of nagilactone B, a natural product with implications for Hutchinson–Gilford progeria syndrome, as a consequence of its ability to act as a modulator of splicing events leading to lamin A. This natural product contains seven stereogenic centers overall, including a syn-1,2-diol moiety, a γ-lactone, and a pair of quaternary stereocenters, which are complemented by the presence of an α-pyrone moiety. To address the synthesis of these structural features, the utility of the Wieland–Miescher ketone was explored with an emphasis on synthesizing rings A, B, and D of the core of nagilactone B.

No description available.

La flore de Corse est riche en plantes aromatiques et médicinales, pouvant être à l'origine de produits à forte valeur ajoutée (huiles essentielles, extraits, résines...) qui se présentent presque toujours comme des mélanges complexes dont il convient de déterminer la composition chimique avant leur éventuelle valorisation. La méthodologie adoptée au laboratoire pour l'identification des constituants est basée sur la complémentarité de diverses techniques : CC, CPG/Ir, CPG/SM-IE et RMN du carbone-13. L'objectif de notre travail est double : - objectif méthodologique, par la contribution à l'enrichissement de nos bibliothèques de référence et par l'évaluation et l'intégration de la CPG/SM en mode « Ionisation Chimique » dans la méthodologie d'analyse du laboratoire, - objectif finalisé, par la caractérisation de trois plantes de la région méditerranéenne : Cistus albidus, Eupatorium cannabinum subsp. corsicum et Doronicum corsicum, à travers l'étude de la composition chimique de leurs huiles essentielles, en adaptant la méthodologie d'analyse en fonction des résultats recherchés. L'huile essentielle de Cistus albidus de Provence s'est avérée différente de celles des autres espèces de Cistes par une proportion importante de sesquiterpènes à squelette bisabolane et par une faible abondance des monoterpènes et des diterpènes à squelette labdane. L'étude de deux plantes endémiques de Corse de la famille des Asteraceae, a permis de mettre en évidence : - pour l'huile essentielle de parties aériennes d'Eupatorium cannabinum subsp. corsicum, une prédominance des composés hydrocarbonés mono et sesquiterpéniques alors que, dans l'huile essentielle de racines, les composés oxygénés monoterpéniques dominent. - pour l'huile essentielle de Doronicum corsicum, une composition chimique originale par la présence, parmi les constituants majoritaires, de composés « inhabituels » dérivés du thymol non décrits dans la littérature. Ces huiles essentielles se caractérisent par la présence de nombreux esters et bi-esters monoterpéniques de thymyle, -de 8,9-déhydrothymyle, - de 8,9-époxythymyle, -de bornyle, -de néryle, -de lavandulyle dont nous avons, pour certains, réalisé l'hémisynthèse, et par celle de sesquiterpènes tricycliques. L'étude de ces esters en CPG/SM-IC nous a permis de mettre en évidence les mécanismes de réactions et de fragmentations se produisant en ICP et ICN avec différents gaz réactants (CH4 et NH3). Enfin, par l'utilisation combinée de la CPG/SM-(IE et IC) et de la RMN du carbone-13 nous avons pu identifier, dans ces huiles essentielles, de nombreux composés absents des différentes bibliothèques de référence.