Dissertations / Theses on the topic 'Glycochimie'

L'association sucre-sulfone a souvent été mise à profit pour des études de réactivité et pour la synthèse d'analogues de molécules naturelles. Partant des travaux préliminaires De Lucchi, nous nous sommes proposés de développer et d'étudier les caractéristiques d'acétals saccharidiques ?-sulfonylés. L'originalité de la méthode tient au fait que la synthèse s'effectue par catalyse basique. Une étude des propriétés - déprotection, décyclisations en particulier - de ces acétals a été menée. Les décyclisations de ces acétals ont permis d’accéder à des éthers de vinyle et à des ?-alkoxyvinyl sulfones C-alkylées. Les propriétés originales de ces acétals nous ont conduits à modifier leur structure acétalique : - élongation de la chaîne alkyle entre la sulfone et le centre acétalique - remplacement du groupement phényle par des hétéroaryles - application à des oxathianes. Une étude comparative des propriétés de ces acétals a ainsi pu être réalisée. La synthèse de ?-alkoxy- et de ?-alkylthiovinyl sulfones osidiques a aussi été entreprise. Ces composés nous ont permis d'accéder par des méthodes originales à des agrafes intersaccharidiques thiofonctionnalisées et à des auxiliaires chiraux pouvant induire une bonne diastéréosélection lors de cycloadditions.

Ces travaux de thèse ont consisté à développer de nouvelles réactions radicalaires dans le domaine de la glycochimie. Deux cascades radicalaires, n'utilisant aucun dérivé stannylé et impliquant un transfert d'hydrogène intramoléculaire, ont été étudiées. La première permet de synthétiser des motifs spirocétaliques [6.5] nonanomériques et la deuxième consiste à débenzyler régiosélectivement un éther de benzyle par proximité. Les spirocétals [6.5] nonanomériques sont des motifs présents dans de nombreuses structures de produits naturels. Pour obtenir ce squelette, dont la synthèse est généralement difficile, nous avons développé une cascade radicalaire en chaîne impliquant des précurseurs homopropargyliques et des dérivés phosphorés non toxiques. Plusieurs étapes se succèdent dont l'addition du radical phosphoré sur la triple liaison, un transfert 1,5 d'hydrogène permettant de générer un radical anomère de O-glycoside, à l'origine de la diastéréosélectivité du centre spiranique, et une cyclisation 5-exo-trig. Cette stratégie s'est révélée particulièrement efficace puisque de bons rendements et une excellente diastéréosélectivité ont été obtenus notamment en série glucose et glucosamine. La nouvelle réaction de O-débenzylation par proximité, développée dans la deuxième partie, permet de déprotéger sélectivement un éther de benzyle en α d'un groupement hydroxyle préalablement fonctionnalisé sous forme d'éther de silyle xanthate. Cette réaction se déroule en deux étapes successives dans le même ballon. La première est une cascade radicalaire constituée, entre autres, d'un transfert 1,7 d'hydrogène et de l'addition du radical benzylique, ainsi formé, sur le peroxyde de dilauroyle. L'acétal mixte intermédiaire obtenu est alors hydrolysé lors de la deuxième étape. Cette méthodologie a été appliquée avec succès à divers mono- et disaccharides polybenzylés et s'est révélée efficace en présence de nombreuses autres fonctionnalités chimiques (acétal de benzylidène, azido..).

Face à l’explosion démographique mondiale actuelle, les rendements agricoles se doivent d’être les plus élevés possible. Afin de relever ce défi, l’utilisation de pesticides efficaces et éco-compatibles est devenue indispensable. Dans le cadre de la recherche de nouveaux composés répondants à ces objectifs, les produits naturels continuent de retenir l’attention des chercheurs. Parmi eux, nous nous sommes intéressés à la gougérotine, un peptidonucléoside découvert au sein d’une bactérie dans les années 60 et possédant un large spectre d’activités biologiques. Dans le but d’optimiser l’activité antifongique et de diminuer la toxicité de la molécule, plusieurs analogues ont été synthétisés en jouant notamment sur la nature de la base nucléique. Une des réactions clé au cœur de la synthèse de nucléoside est la N-glycosylation permettant la liaison glycosidique entre la base nucléique et un donneur de glycosyle. Au cours de la voie de synthèse des analogues peptidonucléosidiques, une étude méthodologique de la N-glycosylation a été réalisée mettant en jeu différents donneurs de glycosyle et bases nucléiques. Des tests préventifs ont ensuite été réalisés sur les composés obtenus afin d’évaluer leur potentiel antifongique. Grâce aux analogues de la gougérotine et aux intermédiaires synthétisés, une étude de relation structure-activité a été menée<br>In the current context of the world demographic explosion, agricultural yields need to be as high as possible. The use of efficient and environment friendly pesticides has therefore become essential. In the framework of the discovery of new compounds, natural products remain an important source of inspiration. Among them, we focused on gougerotin, a peptidylnucleoside isolated from a bacteria in the 60’s which possess a broad spectrum of biologic activities. In order to improve antifungal potential and decrease the phytotoxicity of gougerotin, several analogues have been synthesized replacing the natural nucleobase. N-glycosylation is one of the key-reaction in peptidylnucleoside synthesis. During the synthesis of the analogues, a study of the N-glycosylation was carried out with three different donors and several bases. Protectives tests were realized with many pathogens to evaluate antifungal activity of our compounds and a structure-activity relationship was established

La pollution des eaux et des sols par les métaux sont responsables de nombreux problèmes environnementaux et de santé publique. De nombreuses techniques existent pour remédier à ces pollutions telles que la flottation. Ce procédé consiste à extraire des particules métalliques d'une phase aqueuse grâce à un tensioactif. Suite à un bullage d'air, ces particules vont être concentrées dans la mousse qui, après écumage, permettra d'obtenir une eau dépolluée. Au cours de ces travaux, nous avons réalisé la synthèse de tensioactifs de type glucoside d'octyle fonctionnalisés en C6 par une fonction chélatante. Pour cela, nous avons utilisé des réactions de substitutions ou de couplage catalysé au cuivre. Les propriétés physicochimiques des composés obtenus ont été déterminées par la méthode du capillaire. Les CMC obtenues sont comprises entre 14 et 46 mM. Des tests de flottation à l'échelle du laboratoire ont été menés sur différents métaux (Cd2+, Ni2+, Cr3+, As3+ et Pb2+) et les échantillons ont été quantifiés par ICP. Le coefficient d'extraction des composés dépend des métaux et de la structure des tensioactifs. Un composé s'est avéré moyennement efficace pour l'extraction du plomb, du nickel et du cadmium. Néanmoins, la moussabilité des composés en présence d'ions métalliques est essentielle et reste un facteur clé pour une efficacité optimum<br>Heavy metals pollution of water and soils is an environmental and public health issue. Several technics exist to treat the contamined areas like flotation. Flotation is a technic allowing removal of metal ions with the action of surfactants and air bubbling. In this study, we realized the synthesis of new compounds based on octylglucoside, with chelating group on C6. We used nuclephilic substitution and copper catalyzed coupling. Interfacial properties were determined by the maximum bubble pressure method. The CMC of surfactants go from 14 to 46 mM. Flotation tests in laboratory were performed with different metal salts (Cd2+, Ni2+, Cr3+, As3+ and Pb2+) and the metal concentration were measured by ICP. The extracting coefficient of compounds depends on the structure of surfactant and metal salts. One of them is quite efficient for extraction of lead, nickel and cadmium. In fact, a good foaming capacity in presence of metal ions is a key step for maximal efficiency

L’utilisation de peptides ou de protéines radiomarquées au fluor-18, comme radiotraceurs pour l’imagerie par Tomographie par Emission de Positons (TEP) est en plein essor. C’est ainsi que l’objectif de notre travail a été de concevoir et de synthétiser de nouveaux groupements prosthétiques de nature glucidique, analogues du 2-Fluoro-2-[18F]désoxy-D-glucose ([18F]FDG). La particularité de ces derniers, est qu’ils sont porteurs de motifs azides afin de les lier de façon simple et efficace à des biomolécules fonctionnalisées par des groupements alcynes via la réaction de Huisgen ou réaction de « click chemistry ». Le premier objectif de ce travail a été d’étudier la position idéale d’introduction du motif azide sur le FDG, soit sur la position C-1, soit sur la position C-6. Deux stratégies de synthèse différentes ont été développées pour aboutir à deux générations de précurseurs de marquage et à leurs références froides, permettant ainsi d’évaluer l’étape d’incorporation du fluor-18. Le second objectif a été d’introduire un groupement propargyle sur la phénylalanine, la cystéine et le glutathion afin de réaliser le couplage par click chemistry avec le meilleur groupement prosthétique obtenu<br>The use of peptides or proteins labeled with fluorine-18, as agents for Positron Emission Tomography (PET) is a rapidly growing field. Thus, the objective of our work was to create and to synthesize new glycosyl prosthetic groups, which are analogs of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose ([18F]FDG). The particularity of these compounds is their azide moiety which enables a simple and efficient ligation with alkynylated amino acids via a Huisgen type reaction or “click Chemistry”. The first goal was to study the ideal position for the introduction of the azide moiety on the sugar, either at the C-1 or C-6 position. In order to evaluate the incorporation of fluorine-18, two different strategies were developed to obtain two generations of labeled precursors and cold references. The second objective was to synthesize alkynylated phenylalanine, cysteine and gluthation derivatives to test the “click Chemistry” ligation method with the best prosthetic group

Les superacides, décrits pour la première fois en 1927, représentent l'ensemble des milieux plus acides que l'acide sulfurique pur. Du fait de cette propriété, des réactivités originales peuvent alors être observées. Les molécules polyfonctionnalisées telles que les alcaloïdes conduisent à des structures très souvent inédites dans ces milieux non-conventionnels. Récemment, ces recherches ont d'ailleurs permis la synthèse de la Vinflunine, nouvel anticancéreux dérivé des alcaloïdes de Vinca. Les sucres, composés également polyhydroxylés, se présentent donc comme de bons candidats pour une étude dans ces milieux non-conventionnels. Bien que la réactivité des sucres en milieux acides classiques ait été étudiée dès les années 1840, peu de recherches ont été menées sur les sucres en milieux superacides. Aussi, le projet présenté dans ce manuscrit a pour but d'étudier la réactivité des sucres en milieux superacides. La mise en place de protocoles de synthèse et d'analyses adaptés y est décrite, ainsi que l'application de ces protocoles à différents sucres tels que le D-xylose, le D-fructose ou encore le D-glucose. Des hypothèses sur les mécanismes et la réactivité de ces sucres sont également proposés<br>Superacids, described for the first time in 1927, are media more acidic than pur sulfuric acid. Because of this property, original reactivities can then be observed. Polyfunctionnalyzed molecules, such as alkaloids, often lead to new structures. Recently, those researches have even allowed the synthesis of Vinflunine, a new antineoplastic derived from Vinca alkaloids. Carbohydrates, also polyhydroxylated compounds, seem to be good candidates for a study in those non-conventionnal media. The reactivity of carbohydrates in classical acidic media has been investigated since 1840, nevertheless only few researches have been donc on carbohydrates in superacidic media. This is why the aim of the project presented in this report is to study the reactivity of carbohydrates in superacidic media. The development of synthesis and analysis procedures is described, as well as the application of those protocols to different carbohydrates such as D-xylose, D-fructose or D-glucose. Hypothesis on the mechanisms and the reactivity of those carbohydrates are also proposed

Les sialidases (SA) sont produites par de nombreux virus, bactéries et parasites. Le domaine catalytique (CAT) des SA bactériennes est souvent couplé à un domaine lectinique (CBM). Dans cette thèse, nous avons conçu des thiosialosides multivalents capables d’interagir simultanément dans les sites CAT et CBM des SA. L’activité inhibitrice des sialo-clusters formés a été testée sur les SA pathogènes de S. pneumoniae (NanA), V. cholerae (VcSA) et T. cruzi (TcTS). De forts effets synergiques ont été observés entre NanA et un poly-thiosialoside, où chaque motif sucre greffé possède une efficacité inhibitrice 3000 fois supérieure au composé monovalent de référence. Une étude approfondie de l’affinité de ce composé pour NanA, NanA CAT et NanA CBM, par résonnance plasmonique de surface et sur des biopuces a permis de proposer une explication à ce fort effet de synergie. Puis, nous avons développé des composés multivalents à base d’un inhibiteur plus puissant des sites CAT des SA, l’acide 2- désoxy-2,3-didéhydro-N-acétylneuraminique (DANA). Certains poly-DANA ont montré des concentrations inhibitrices subnanomolaires sur l’activité enzymatique de NanA, NanA CAT et de la SA de la bactérie commensale B. thetaiotaomicron (BtSA). Des études de modélisation moléculaire et l’obtention d’une structure cristallographique indiquent que cette forte interaction synergique s’effectue principalement sur la partie CAT et non sur le CBM des SA. L’ensemble de ces résultats suggère l’intérêt d’utiliser le concept de multivalence pour bloquer fortement la liaison des SA pathogènes aux sialosides de l’hôte, et inhiber leur activité catalytique<br>Sialidases (SA) are expressed by numerous viruses, bacteria and parasites. The catalytic domain (CAT) of bacterial SA is often flanked with a lectinic domain (CBM) that allows the enzyme to anchor to a sialoside surface for increasing its catalytic efficiency. In this work, we designed multivalent thiosialosides targeting both the CAT and CBM domains of SA. The inhibitory activity of the designed sialo-clusters was evaluated on pathogenic SA from S. pneumoniae (NanA), V. cholerae (VcSA) and T. cruzi (TcTS). Strong synergistic effects were observed between NanA and a synthetic polythiosialoside, where each grafted sugar unit has an inhibitory potency up to 3000 times higher than a reference monovalent thiosialoside. An in-depth study of the binding affinity of the multivalent thiosialosides for NanA and the truncated NanA CAT and NanA CBM domains was performed by surface plasmon resonance and by a biochip assay. Insight were provided in the binding mode operating. Then, we developed multivalent compounds based on a more potent inhibitor of the CAT domain, the 2-deoxy-2,3-dehydro-N-acetylneuraminic acid (DANA). Some poly-DANA showed inhibitory levels of the enzymatic activity in the subnanomolar range when assessed against NanA, NanA CAT or the SA from the commensal bacterium B. thetaiotaomicron (BtSA). Binding assays, molecular modeling studies, and crystallographic experiments suggest that this synergistic interactions probably occurs exclusively in the CAT and not the CBM domain. Altogether, these results suggest the interest of using the concept of multivalency to strongly inhibit the binding potency, and the catalytic activity of pathogenic SA

Les interactions des glucides sont impliquées dans plusieurs processus biologiques normaux ou bien pathologiques (la communication cellulaire, l'adhésion et l'entrée de pathogènes dans la cellule ou encore de carcinomes métastatiques). Souvent, ces interactions ont une forte spécificité mais une affinité faible. In vivo, cette faible affinité est résolue par la présentation de copies multiples des ligands glucidiques à des multiméres de récepteurs protéiques (lectines). Globalement, l'interaction observée est alors largement supérieure à la somme des interactions individuelles. Ce phénomène est connu comme « l'effet cluster glycosidique ». Ces interactions ont encouragées le développement des recherches interdisciplinaires dans les domaines de la glycochimie et de la glycobiologie. Les nanoparticules d'or, fonctionnalisées avec des glucides (glyco-nanoparticules, GNPs) constituent un nouvel outil pour étudier ce phénomène. Leur synthèse est assez simple, et ils montrent plusieurs propriétés physicochimiques comme la modification de la densité de présentation, le control de la taille de la particule, et ils ont aussi des propriétés électroniques, magnétiques et optiques, liées aux effets quantums. Nous présentons la synthèse et la caractérisation des GNPs fonctionnalisées avec du mannose et du galactose dans le but d'étudier les interactions avec des protéines multivalentes (les lectines Con A, BclA et PA-IL), en utilisant des techniques biophysiques comme la résonance plasmonique de surface, et le microcalorimétrie isotherme de titration. Ces techniques ont montrées que l'affinité des lectines varie avec la densité de présentation des ligands chez les GNPs. Les GNPs sont un outil novateur pour développer des nouvelles méthodes de diagnostiques ou thérapeutiques dans les domaines de la glycobiologie, des biotechnologies et de la science des matériaux<br>The implication of carbohydrate interactions in many normal and pathological biological processes (cell communication, adhesion, bacterial and viral invasion, cancer metastasis etc. ) has encouraged the development of interdisciplinary research in the fields of glycochemistry and glyobiology. These interactions are typically highly specific, yet low in affinity. Nature overcomes this by presenting multiple copies of both carbohydrate ligands and protein (lectin) receptors. However, the overall interaction observed is significantly enhanced with respect to the sum of the individual interactions. This phenomenon is known as the “cluster glycoside effect”, or “multivalent effect”. Carbohydrate functionalised Gold nanoparticles (glycol-nanoparticles, GNPs) represent a new group of glycoclusters for studying this phenomenon. As well as their relatively simple synthesis, they also offer many physicochemical properties such as tuneable presentation densities, tuneable gold core sizes and size related electronic, magnetic and optical properties. Here we present the synthesis and characterisation of mannose and galactose functionalised GNPs and investigate their interactions with the multivalent proteins (lectins) Con A, BclA and PA-IL, using biophysical techniques, namely surface plasmon resonance (SPR) and isothermal titration microcalorimetry (ITC). It was found that lectin affinities for the GNPs varied significantly with carbohydrate presentation density. As well as being used for interaction studies, GNPs offer interesting potential as novel diagnostic and therapeutic applications in glycobiology, biotechnology and materials science applications

Ce travail de thèse porte, dans un premier temps, sur le développement d'une nouvelle synthèse de liquides ioniques chiraux réversibles, en système mono-composant, à partir d'aminoacides naturels. La réversibilité a été démontrée par RMN, par analyse thermogravimétrique et par calorimétrie différentielle à balayage. Ces composés ont été testés comme catalyseurs organiques dans la réaction d’addition de Michael asymétrique. Des rendements modérés ont été obtenus. Les silylamines chirales, précurseurs des liquides ioniques chiraux réversibles, ont été évaluées dans la synthèse de Warfarine via une addition de Michael asymétrique. De bons rendements ont été obtenus. Toutefois, ces catalyseurs n'ont permis de conduire qu'à de faibles énantiosélectivités. L'utilisation de liquides ioniques réversibles comme groupements protecteurs temporaires en glycochimie, pour la synthèse de disaccharides, a été mise en œuvre. Dans un second temps, de nouveaux sels d'imidazolinium chiraux précurseurs de NHCs ont été synthétisés, à partir de l'acide (S)-pyroglutamique en vue de leur application dans la réaction d'addition conjuguée de cétones α, β-insaturées catalysée au cuivre avec des réactifs de Grignard. Les excès énantiomériques sont modestes mais de bons résultats en termes d’activité catalytique et de régiosélectivité ont été obtenus<br>At first, this work deals with the synthesis of a novel class of single-component reversible chiral ionic liquids derived from natural aminoacids. Reversibility was demonstrated by NMR, thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. These compounds were tested as organocatalysts in an asymmetric Michael addition leading to the formation of expected product in moderate yields. Chiral silylamines, precursors to reversible ionic liquids were also evaluated in the synthesis of Warfarin through an asymmetric Michael addition. Good yields were obtained. However, these catalysts have resulted in only low enantioselectivity. Moreover, the use of reversible ionic liquid as a temporary protecting group in glycochemistry, for the synthesis of disaccharides was also implemented. Secondly, some new chiral imidazolinium salts, precursors to NHCs, were synthesized from (S)-pyroglutamic acid, for copper-catalyzed conjugate addition of Grignard reagents to α,β-unsaturated ketones applications. The results have shown moderate enantioselectivity with very good catalytic activity and excellent regioselectivity

Les “ glycoligands ” sont des complexants obtenus par fonctionnalisation avec des bases de Lewis de structures centrales de type sucre. Dans le cadre de cette thèse, nous avons fait varier de manière systématique la nature d’une plateforme centrale monosaccharidique (pyrannoses et furannoses de configurations et conformations variées ). Nous avons considéré également la fonctionnalisation de dérivés aminodésoxy-furannoses. Les propriétés de complexation de cette famille de ligands pour les cations divalents 3d (Mn. . . Cu) ont été appréciées à travers des études structurales (diffraction des rayons X) et spectroscopiques. Divers complexes ont été étudiés par dichroïsme circulaire prouvant le caractère diastéréosélectif de la réaction de complexation et mettant en évidence une corrélation empirique entre la conformation des cycles pyrannosique ou furannosique et la forme du signal. Dans un exemple choisi, la complexation a été caractérisée thermodynamiquement (par titration calorimétrique isotherme) afin de mettre en évidence l’effet de l ote inclusion du site de chélation dans une structure cyclique. L’activité de type superoxyde dismutase d’un glycocomplexe de manganèse s’oxydant à l’état Mn(III) en solution aqueuse aérobie a été mesurée à l’aide du test de McCord-Fridovich<br>Glycoligands are carbohydrate scaffold-centred metal chelators. They were obtained by functionalisation of monosaccharides with Lewis bases. During the course of this study, systematic variations of the central platform w ere performed (pyranoses and furanoses with various configurations and conformations). We have considered also the functionalisation of aminodeoxy-furanoses. The complexing properties of this family of ligands were studied for divalent late transition 3d metal cation. The complexes were studied structurally and spectroscopically. Some of the complexes were studied by circular dichroism (CD) spectroscopy. The diastereoselective nature of the complex synthesis was outlined as well as an empirical correlation between the pattern of the CD signal and the conformation of the pyranose or furanose scaffold. In a selected case, the thermochemical characterization of the glycoligand complexation reaction was performed by isothermal titration calorimetry. This study evidenced the effect of the inclusion of the chelating site in a cyclic pyranoside. The superoxide dismutase-like activity of an air-oxidised Mn(III)-glycocomplex was assayed bythe means of the McCord-Fridovich test

L’Héparane sulfate (HS) est un polysaccharide linéaire et sulfaté présent à la surface des cellules ou dans le milieu extracellulaire des tissus animaux. Le long des chaines d'HS, des régions présentant une densité de charge négative élevée (domaines S) alternent avec des régions plus faiblement chargées (domaines A). Différents motifs SAS sont ainsi exposés à la surface des cellules et permettent des interactions spécifiques avec de nombreuses protéines comme l’interféron gamma (INF-γ). Cette cytokine interagit avec haute affinité avec les chaines d'HS, ce qui module son activité in vivo (accumulation et localisation tissulaire, clairance sanguine). Pour moduler l’activité de l’INF-γ en inhibant ses interactions avec les chaines d'HS de la surface des cellules, nous avons entrepris la synthèse de mimes de motifs SAS, dans lesquels des fragments synthétiques de domaines S sont liés par un espaceur de longueur modulable. Pour effectuer cette conjugation, nous avons choisi d'utiliser deux types de chimie click la "CuAAC" et la "ligation oxime". Cette stratégie a nécessité de mettre au point des fonctionnalisations orthogonales des extrémités réductrices et non réductrices d'oligosaccharides synthétiques. Nous avons mis au point les réactions sur un disaccharide modèle dérivé du cellobiose, puis les avons transférées à la modification d'un tetrasaccharide synthétique d'HS. Dans ce travail, nous avons optimisé deux réactions clef : une alkylation anomérique dans l’eau et une allylation de fonction alcool dans des conditions neutres<br>Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide found in animal tissues at the cell surface or in the extracellular matrix. HS chains display alternating highly negatively charged regions (S) and less charged ones (A). SAS domains with different topologies can thus be exposed at the cell surface with the aim of interacting specifically with different proteins. Gamma interferon (INF-γ) is a cytokine that binds tightly to HS chains. This interaction allows controlling numerous bioactivities of the cytokine (accumulation and location in tissues as well as blood clearance). The discovery of HS fragment able to modulate the activity of IFN-γ could open the way to new innovative therapeutics. To this aim we launched a program aiming at synthesizing mimetic of the SAS motifs found in HS. We devised a strategy allowing linking two synthetic S fragments of HS through a spacer. To this aim we selected two click chemistry reactions: the "CuAAC" triazole formation and "oxime ligation". To implement this strategy, we optimized, on a disaccharide model derived from cellobiose, a methodology allowing the functionalization of the reducing and non-reducing end of synthetic oligosaccharides by to orthogonal reactive functions. Then we extended the methodology to a HS tetrasaccharide fragment. In this work, we optimized two key reactions: an anomeric alkylation in water and a hydroxyl allylation in neutral condition

De par leurs propriétés biologiques et leur structure remarquables, les C-aryl glycosides<br />ont suscité l'intérêt de nombreuses équipes de recherche. La création de la liaison Cglycosidique<br />de façon régio- et stéréocontrôlée constitue la principale difficulté de la synthèse<br />de ces composés.<br />L'objectif de ce travail est la mise au point d'une synthèse de C-aryl glycosides par voie<br />intramoléculaire. Nous avons développé une méthode de C-arylation intramoléculaire efficace<br />et stéréocontrôlée basée sur l'activation d'un glycoside de pentényle. Cette méthode a été<br />appliquée à la synthèse de dérivés de la Bergénine et a conduit à des produits de cyclisation<br />inattendus en série mannopyranose.<br />Pour généraliser la méthode, nous avons exploré plusieurs liens temporaires entre<br />l'aglycone et la copule glucidique : les agrafes de type arylsilyle nous ont permis de mettre au<br />point la première méthode de synthèse d'αlpha-C-aryl glucosides avec un stéréocontrôle total et de<br />bons rendements.

Les glycophanes sont des molécules cycliques, chirales contenant des sucres séparés par des segments hydrocarbonés. Ils sont considérés comme des hybrides de cyclophanes et de cyclodextrines. Ce travail concerne la synthèse de glycophanes symétriques à partir du D-glucal. Après la synthèse de O-glycosides insaturés et de bis-O-glycosides d'alkyle 2,3 insaturés par réarrangement de Ferrier, nous avons préparé des précurseurs bifonctionnels pour différentes réactions de macrocyclisation pour l'obtention de ces macrocycles à savoir les bis-ethers de propargyle pour la réaction de Glaser ; les azido-alcynes pour la réaction de Huisgen et les amino-acides de sucres pour le couplage peptidique. Les conditions de dilution ont permis d'obtenir des molécules-cages de symétrie C2 que nous avons déprotégées pour des essais de complexation.

Un emballage actif a pour rôle de préserver et d’allonger la durée de conservation des produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. Dans le cadre de cette thèse nous sommes attachés à proposer de nouveaux emballages actifs, dans lesquels l’absorbeur d’oxygène ne serait plus ensaché mais serais directement incorporé dans le film polymérique d’emballage. Ainsi, de nouveaux complexes (cuivre(I) et cobalt(II)) absorbeurs d’oxygène ont été synthétisés, caractérisés et leur réactivité vis-à-vis de l’oxygène a été étudiée. Deux familles de ligands naturels ont été retenues, des acides aminés et des dérivés de sucres (glycoligand). Les complexes sélectionnés ont été incorporés dans des polymères organiques (PVA et EVOH) par casting et extrusion. La consommation d’oxygène des complexes et des nouveaux films obtenus a été déterminée par oxymétrie et suivie par spectrophotométrie UV-visible<br>An active packaging has a role to preserve and extend the shelf life of food products, pharmaceuticals and cosmetics. During this thesis, we are committed to propose of new active packaging, in which the oxygen scavenger not is more bagged but would be incorporated directly into the polymeric film. Thus, new complexes (copper(I) and cobalt(II)) oxygen absorbers have been synthesized, characterized and their reactivity towards the oxygen has been studied. Two families of natural ligands have been selected, amino-acids and sugars (glycoligand). The selected complexes have been incorporated in organic polymers (PVA and EVOH) by casting and extrusion. The oxygen consumption of complexes and obtained films was determined by oxymetry and followed by UV-visible spectrophotometry

L'Héparane Sulfate (HS), un polysaccharide linéaire, module les activités biologiques de nombreuses protéines. Afin d'élucider les interactions entre l'HS et les protéines, la synthèse chimique d'HS est un outil précieux, mais elle peut être difficile. Notre équipe a montré que des mélanges combinatoires obtenus par auto-assemblage de différentes combinaisons de dérivés disaccharidiques (lactose et lactose persulfaté) sur surfaces planes d'or peuvent reconnaître spécifiquement certaines protéines se liant à l'HS, telles que les isoformes de la chimiokine CXCL12 ou IFNγ. Avec ces dérivés, nous avons réalisé un auto-assemblage sur des nanoparticules d'or. Mais à cause de la toxicité des nanoparticules d'or, nous avons aussi adapté cette méthode à des nanoparticules lipidiques. En utilisant les conditions qui ont déjà été améliorées pendant la synthèse des dérivés lactose et lactose persulfaté, nous avons préparé deux autres dérivés disaccharidiques plus proches de la structure réelle d'HS. Ces nouveaux dérivés sont utilisés pour réaliser des nanoparticules d'or et nanoparticules lipidiques afin de comparer les propriétés avec les lactose et lactose persulfaté. Les tests d'affinité avec différentes protéines sont en cours de réalisation<br>Héparan Sulfate (HS) is a linear polysaccharide that modulates the biological activities of numerous proteins. In order to elucidate the interaction between HS and proteins, the synthesis of HS is an invaluable tool, but the synthesis is sometimes difficult. Our group has demonstrated that the combinatorial mixtures obtained by self-assembly of different combinations of disaccharide derivatives (lactose and persulfated lactose) on gold plan surfaces could recognize specifically some HS binding proteins, such as the isoforms of the chemokine CXCL12 or IFNγ. Because of the toxicity of gold nanoparticles, we have also adapted this method to lipid nanoparticles. Using the conditions that have already improved during the synthesis of lactose and persulfated lactose derivatives, we have synthesized two other disaccharide derivatives, which were closer to the real structure of HS. These new derivatives were used to prepare the gold and lipid nanoparticles at the aim of comparing the properties with lactose and persulfated lactose. The tests of affinities with different proteins are in progress

Les « glycoligands » sont des complexants obtenus par fonctionnalisation avec des bases de Lewis de structures centrales de type sucre. Nous avons fait varier de manière sys tématique la nature d'une plateforme centrale monosaccharidique (pyrannoses et furannoses de configurations et conformations variées) dans le cadre de l'étude des complexes dérivés de ligands contenant trois fonctions éther de 2-picolyle (ligands « triéther »). Nous avons considéré également des ligands « aminoéther » et « diamino » obtenus respectivement par fonctionnalisation de dérivés de type aminodésoxy-furannose et diaminodidésoxy-furannose. Les propriétés de complexation de cette famille de ligands pour les cations divalents 3d (Mn . . . Cu) ont été appréciées à travers des études structurales (diffraction des rayons X) et spectroscopiques. Divers complexes ont été étudiés par dichroïsme circulaire prouvant le caractère diastéréosélectif de la réaction de complexation et mettant en évidence une corré- lation empirique entre la conformation des cycles pyrannosique ou furannosique et la forme du signal. Dans un exemple choisi, la complexation a été caractérisée thermodynamiquement (par titration calorimétrique isotherme) afin de mettre en évidence l'effet de l'inclusion du site de chélation dans une structure cyclique. L'activité de type superoxyde dismutase d'un glycocomplexe diamino de manganèse s'oxydant à l'état Mn(III) en solution aqueuse aérobie a été mesurée à l'aide du test de McCord-Fridovich.

La voie du MEP permet la biosynthèse des isoprénoïdes dans la majorité des bactéries pathogènes, les parasites Apicomplexa et les plastides des cellules végétales chlorophylliennes. Cette voie étant absente du métabolisme des animaux, les sept enzymes successives qui la composent constituent des cibles d’intérêt pour le développement de molécules anti-infectieuses innovantes. Notre projet se concentre sur deux enzymes de cette voie : la métalloenzyme IspG, une enzyme à centre fer-soufre qui catalyse la transformation du 2-C-méthyl-D-érythritol 2,4-cyclopyrophosphate (MEcPP) en 4-hydroxy-3-méthyl-but-2-ényl 4-pyrophosphate (HMBPP) ; et l’enzyme IspD qui catalyse la transformation du 2-C-méthyl-D-érythritol 4-phosphate (MEP) en 4-diphosphocytidyl-2-C-méthyl-D-érythritol (CDP-ME). Dans le but d’étudier l’impact de modifications structurales du substrat MEcPP sur le fonctionnement de l’enzyme IspG, nous décrivons la synthèse d’analogues trifluorométhylés et de mimes du complexe activé. Ces différentes molécules sont conçues pour inhiber différentes étapes de la réaction catalysée par IspG (formation d’un carbocation, réductions successives, déshydroxylation). Par ailleurs, nous décrivons la synthèse d’analogues du MEP ayant été conçus comme de faux substrats reconnus par l’enzyme IspD. Finalement, les résultats d’essais enzymatiques réalisés avec ces molécules sur les enzymes IspG et IspD sont décrits<br>The MEP pathway is present in a majority of pathogen bacteria, Apicomplexa parasites and in the plastid of chlorophyllian vegetal cells to produce isoprenoids naturally. This synthetic pathway is absent from animals metabolism, therefore its seven consecutive enzymes constitute interesting targets for the development of innovative anti-infective drugs. Our project focuses on two enzymes from this pathway: the metalloenzyme IspG, an iron-sulfur clustered enzyme, which catalyzes the conversion of 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclopyrophosphate (MEcPP) into 4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl 4-pyrophosphate (HMBPP); and the enzyme IspD, which catalyzes the conversion of 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) into 4-diphosphocytidyl-2-C-methyl-D-erythritol (CDP-ME). In order to study the relationship between substrate MEcPP structural modifications and inhibition of the enzyme IspG, we describe therein the synthesis of trifluoromethylated analogues and mimics of the activated complex. These molecules are designed to inhibit different steps of the reaction catalyzed by IspG (carbocation formation, successive reductions, dihydroxylation). On the other hand, we describe the synthesis of MEP analogues designed as fraudulent substrates recognized by IspD. Lastly, the results of enzymatic assays testing these molecules on enzymes IspG and IspD are described

Les sucres, bien que constituant la classe de composés la plus abondante de la biosphère, sont à ce jour bien peu utilisés en chimie inorganique. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle famille de ligands centrés sur des glycopyranoses, en les fonctionnalisant par des bases de Lewis. Au cours de ce travail nous avons synthétisé et cristallisé divers complexes de métaux de transition (cobalt (II), manganèse (II), nickel (II)) que nous avons pu étudier par différentes méthodes spectroscopiques (spectroscopies UV-visible, RPE, Infra-rouge). Les structures de ces cristaux de glycocomplexes ont été résolues par diffractions des rayons X. La réactivité des complexes de cobalt et de manganèse vis-à-vis du superoxyde a été mesurée par le test de McCord-Fridovich. Les IC50 de ces composés, de l'ordre du micromolaire, prouvent que ces glycocomplexes possèdent une bonne activité de type superoxyde dismutase. Nous sommes parvenus à fixer des bases de Lewis à forte affinité pour le fer (III) sur ce type de plateforme sucre-centrée dans le but de réaliser de nouveaux sidérophores artificiels. L'affinité du ligand 3HyGalE pour les ions ferriques a été obtenue par des mesures de pHmétrie (logbetal10 = 24)<br>Sugars, although constituting biosphere's most abundant molecules class, are not much used in inorganic chemistry. The purpose of this work was the development of a new family of sugar-centred ligands obtained from glycopyranosides functionalized with Lewis bases. During this work, we synthesized and crystallized various transition metal complexes (cobalt (II), manganese (II), nickel (II)) and studied them by different spectroscopic methods (UV-visible, RPE, Infra-red spectroscopies). The glycocomplexes crystals structures were solved by X-ray diffraction. Manganese and cobalt complexes reactivity with superoxide was tested by the McCord-Fridovich assay. The IC50 of these compounds, about 10-6 mol L-1, demonstrate that theses glycocomplexes have a good SOD-like activity. We managed to fix Lewis bases with a strong affinity for iron (III) on this platform sugar-centred platform type with the aim of synthesized new artificial siderophores. The ligand (HyGalE) affinity for ferric ions was obtained by pHmetric measurements (logbetal10 = 24)

La compréhension et l'exploitation des processus biologiques, tels que la symbiose fixatrice d'azote (plante-bactéries) et la symbiose endomycorhizienne à arbuscules (plante-champignons), représentent un intérêt agronomique et écologique majeur. Les lipo-chitooligosaccharides (LCO) jouent un rôle essentiel dans la mise en place de ces deux symbioses. Il est donc important de mieux comprendre les mécanismes induits par ces molécules signal, et notamment l’interaction avec leur récepteur dans les plantes-hôtes.Les synthèses chimiques de ces molécules sont souvent longues, difficiles et les rendements finaux sont très faibles. Il est intéressant de s'intéresser à l'obtention d'analogues biologiquement actifs dont la synthèse serait plus efficace. Différents travaux ont montré qu'un cycle triazole pouvait être un bon mime d'une unité saccharidique. De plus, des travaux de modélisation des interactions protéine-ligand ont permis de supposer que l'unité II d'un LCO-IV pourrait avoir un rôle moins important dans la liaison avec le récepteur. Le but du projet a donc été de réaliser la synthèse de ces analogues de LCO-IV dont l'unité II est remplacée par un lien triazole.La stratégie développée a nécessité la synthèse de deux briques moléculaires, un monosaccharide propargylé en position 4 et un disaccharide comportant un azoture en position anomère. Grâce à la mise au point des différentes étapes de synthèse, ces deux briques ont pu être obtenues avec de bons rendements. La cycloaddition [3+2] catalysée au cuivre a permis d'obtenir le triazole souhaité et les premiers analogues de tétrasaccharides de manière efficace. L'utilisation préalable de protections adéquates a permis d'introduire la diversité moléculaire souhaitée, une fonction sulfate sur la position 6 de l'unité réductrice et différentes chaînes carbonées lipophiles sur l'amine de l'unité non-réductrice. Quatre analogues de LCO ont été obtenus avec de très bons rendements. Les tests de compétitions, effectués sur ces analogues, n'ont montré aucune affinité pour le récepteur. Une approche synthétique de nouveaux analogues par une C-glycosylation a alors été proposée<br>Understanding and exploitation of biological processes, such as symbiotic nitrogen fixation (plant-bacteria) and arbuscular endomycorrhizal symbiosis (plant-fungi), represent important agricultural, ecological and societal interest. The lipo-chitooligosaccharides (LCO) play an essential role in the implementation of these symbioses, it is then important to better understand the mechanisms induced by these signaling molecules, and especially the interaction with host-plant receptors.The chemical syntheses of these molecules are often long, difficult and the final yields are very low, so it could be interesting to obtain biological active analogs more efficiently. Various studies have already shown that a triazole unit could be a saccharide mimic. Furthermore, modelling studies of protein-ligand interactions showed that the monosaccharidic unit II of a LCO-IV could have a less important role in the interaction with the receptor. The project aimed to synthesize these LCO-IV analogs in which unit II was replaced by a triazole link.The strategy was directed towards the synthesis of two glycostructures, a monosaccharide propargylated at C-4 position and a disaccharide with an azide at anomeric position. Various synthetic steps were performed to have access to these two intermediates in good yields. Copper-catalyzed [3+2] cycloaddition gave efficiently the desired triazole unit of tetrasaccharidic analogs. The prior use of adequate protections finally allowed to introduce the desired molecular diversity, a sulphate function at C-6 position of the reducing unit and different lipophilic carbon chains on the amine of the non-reducing unit, and thus to obtain four LCO analogs with very good yields. Competition tests performed on these analogs have shown no affinity for the receptor. A synthetic approach of novel analogs using a C-glycosylation step was then proposed

Ces travaux de thèse ont concerné l’étude des propriétés catalytiques des complexes Rh₂L₄.NHC vis-à-vis des diazo esters, et leur application dans le domaine de la glycochimie. Nous avons tout d’abord développé une procédure expérimentale reproductible pour la préparation de ces complexes organométalliques. Par ailleurs, nous avons montré que le complexe Rh₂(OAc)₄.IMes était capable de décomposer de manière chimiosélective différentes familles de diazo esters, ouvrant ainsi la possibilité de la conception d’un système catalytique commutable. Dans le domaine de la glycochimie, les complexes Rh₂L₄.NHC ont permis d’amélioré les conditions expérimentales de la réaction de quaternarisation de la position anomèrique par fonctionnalisation de sa liaison C-H. Enfin, la quaternarisation de la position 5 de pyranosides par insertion 1,5 C-H d’un métallo-carbène de Rh(II) ancré sur la position primaire a été développée<br>This work deals with the study of the catalytic properties of Rh₂L₄.NHC complexes towards diazoesters, and their application in the field of glycochemistry. We first developed a reproducible synthetic procedure for the preparation of these organometallic complexes. Furthermore, we have shown that the Rh₂(OAC)₄.IMes complexe was inducing the chemoselective decomposition of diazo esters, depending on their electronic properties. This unprecedented property opened the way to a switchable catalytic system. In the field of glycochemistry, the Rh₂L₄.NHC complexes made possible to improve the experimental conditions for the quaternization reaction of the anomeric position by C-H bond functionalization. Finally, the quaternization of position 5 of pyranosides by 1,5 C-H insertion of a Rh (II) metallo-carbene anchored on the primary position was developed

L'interaction non-covalente entre un ligand et un récepteur selon un modèle clé-serrure constitue une des bases essentielles de tout système biologique. La présence de multiples clés et serrures sur les biomolécules conduit à des interactions multivalentes. Les lectines sont très fréquemment structurées en homo-multimères et sont donc des cibles de choix pour l'étude des interactions avec des structures multivalentes glycosylées. Ligands et récepteurs multivalents peuvent obéir à plusieurs mécanismes d'association conduisant à des profils thermodynamiques et cinétiques permettant de rationnaliser les améliorations spectaculaires d'affinité souvent observées. L'utilisation de ligands de faible valence et de petite taille permet une présentation contrôlée des sucres au travers d'une structure unique bien définie. Ces glycoclusters sont des plateformes adaptées à l'étude de l'influence de la topologie de la présentation des sucres sur l'interaction. La synthèse de glycoclusters a été optimisée selon une voie convergente de glycosylation puis de couplage par CuAAC permettant la synthèse de structures multi-glycosylées telles que des calix[4]arènes de différentes conformations, des peptoïdes linéaires et cycliques ou encore des porphyrines. Ces ligands ont été évalués par quatre techniques d'analyse des interactions (HIA, ELLA, SPR, ITC) principalement en présence de la lectine PA-IL de Pseudomonas aeruginosa mais également avec la Galectine-1 humaine et la lectine d'Erythrina cristagalli (légumineuse). Des glycoclusters de seconde génération ont été ensuite été préparés avec l'objectif d'optimiser les composantes enthalpiques et entropiques de l'interaction. Les résultats indiquent que de légères modifications de la présentation des sucres peuvent induire des mécanismes d'association différents. La conception de structures rigidifiées a révélé des profils thermodynamiques contre-intuitifs qui ont pu être modélisés. Par cette étude, plusieurs ligands ont montré des affinités sans précédent pour la lectine PA-IL. Le meilleur ligand multivalent de première génération a confirmé un potentiel thérapeutique prometteur in vivo.

Les interactions protéines-carbohydrates sont à la base de nombreux processus biologiques physiologiques aussi bien que pathologiques. Ces interactions incluent la synthèse et la dégradation enzymatique des oligosaccharides, la cohésion des tissus, l'immunité, le cancer ou encore l'infection bactérienne et virale. L'inhibition de ce type d'interaction par des molécules multivalentes synthétiques telles les glycopolymères, glycodendrimères, glycoclusters, etc. fait l'objet d'études importantes depuis plusieurs décennies. L'obtention de telles molécules pourrait permettre de développer de nouvelles thérapies qui pourraient palier notamment la multi-résistance aux antibiotiques. De plus, la détection de telles interactions par des méthodes simples et faciles à mettre en oeuvre permettrait une amélioration de la compréhension de ces phénomènes, ainsi que le diagnostic rapide de la présence de microorganismes. C'est dans ce contexte, que nous avons développé une nouvelle classe de composés glycosylés multivalents à coeur triazine. Ces glycoclusters de basse valence, ont la particularité de présenter une double fonctionnalité : l'inhibition d'interactions lectine-sucre par des effets de multivalence ainsi que la détection de ces interactions. Nous présentons dans ce manuscrit, la synthèse d'une nouvelle famille de glycoclusters polysulfurés à coeur triazine portant des épitopes saccharidiques tels que D-glucose, D-galactose, D-mannose, L-fucose, ainsi que leurs évaluations biologiques réalisées sur des lectines de Pseudomonas aeuriginosa. Nous avons ainsi mis en évidence la possibilité de reconnaître et de détecter les interactions lectine-sucre dans un premier temps par association d'un cluster mixte portant un fluorophore, et de façon plus sophistiquée, grâce à un système à géométrie variable incorporant dans le scaffold même un switch photochimique variant l'arrangement des sucres dans l'espace<br>Protein-carbohydrate interactions mediate a wide range of biochemical processes. Amongst these is the process of bacterial infection, which often proceeds through carbohydrate-binding lectins involved in biofilm formation. Even if the individual associations result from weak interactions, the assembly of multiple carbohydrate-protein interactions, typically more than additive, confers to the system the required specificity and avidity for their biological functions. In order to study this « glycocluster effects », a number of scaffold systems presenting multivalent carbohydrate ligands have been prepared in the literature. Dendrimers, polymers, peptides, calixarenes, to name a few, have been used as core molecules for the synthesis of multivalent glycoconjugates. The purpose of this work is to design new glycoclusters which exhibit dual functionality: the inhibition of carbohydrate-protein interactions via a multivalency effect; and detection of the interactions via fluorescence spectroscopy. A first generation of polysulfurated glycoclusters, organized around a heteroaromatic core, was synthesized using click chemistry reactions, which provided a family of highly soluble and readily accessible clusters. The glycoclusters were evaluated for their ligand-lectin interactions, multivalency effects, thermodynamic parameters, and abilty to modulate biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa, a major causative agent of lung infections in cystic fibrosis patients. We describe a new family of ‘switchable glycoclusters’ based on photochromic behavior. They are designed to generate a modulated fluorescence signal as well as a defined change in the three-dimensional arrangement of the sugar epitopes, and may eventually provide significantly improved probes for studying the distribution, dynamics, interactions, and activities of specific lectins

Mycobacterium tuberculosis (M.tb) est le second agent infectieux le plus mortel au monde. Le traitement contre cette mycobactérie nécessite la prise quotidienne de deux à quatre médicaments par jour pendant six mois. Ces dernières années, une augmentation alarmante des cas de tuberculoses multirésistantes a été observée rendant la découverte de nouveaux traitements cruciale. Les médicaments antituberculeux actuels ciblent différents processus biologiques, mais aucune molécule n'a été développée pour cibler la biosynthèse des PIMs. Les PIMs (Phosphatidyl-myo-Inositol Mannosides) sont des constituants essentiels de la paroi cellulaire des mycobactéries et les précurseurs de deux lipoglycanes majeurs impliqués dans les interactions hôte-pathogène. L'acyltransférase PatA, qui catalyse le transfert d'un groupe palmitoyle sur la position 6 du mannose lié à l'inositol dans PIM1 et PIM2, est essentielle pour la croissance des mycobactéries. Par conséquent, dans le but de développer des inhibiteurs de PatA, nous avons réalisé la synthèse d'une bibliothèque de molécules basées sur un motif mannopyranosyle. En outre, les structures présentent différents groupes (octyle, carbonate, carbamate, phosphonate, triazole, galactoside) sur l'aglycone dans le but de mimer la partie phosphatidyle et différents groupes (fluor, sulfonamide, phosphonate) sur la position 6 du mannose afin de mimer soit le substrat soit l'état de transition tétraédrique de la réaction d'acylation. L'activité inhibitrice de ces composés sur PatA a été évaluée et les concentrations minimales inhibitrices (MIC) ont été déterminées sur M.tb<br>Mycobacterium tuberculosis (M.tb) is the second most deadly infectious agent in the world. Drug treatment requires daily dosage of two to four drugs over six months. Most recently, there has been an alarming rise of multi-drug resistant tuberculosis (TB), making the discovery of new drugs crucial. Current anti-TB drugs target diverse biological processes, but no molecules are designed to target PIMs biosynthesis. PIMs (Phosphatidyl-myo-Inositol Mannosides) are essential constituents of mycobacteria cell wall and the precursors of two major lipoglycans implicated in host-pathogen interactions. The acyltransferase PatA, catalyzing the transfer of a palmitoyl moiety to the 6-position of the mannose linked to inositol in PIM1 or PIM2, is essential for mycobacteria growth. Therefore, with the aim of developing PatA inhibitors, we synthesized a panel of molecules based on a mannopyranosyl scaffold. In addition, the structures present different groups (octyl, carbonate, carbamate, phosphonate, triazole, galactoside) on the aglycone to mimic the phosphatidyl part and different groups (fluorine, sulfonamide, phosphonate) on the 6-position of mannose in order to mimic either the substrate or the acylation tetrahedral transition state. The inhibitory activity of these compounds on PatA was evaluated and the Minimum Inhibitory Concentrations (MIC) were determined on M.tb

L’Héparane Sulfate (HS) est un polysaccharide linéaire hautement sulfaté largement présent à la surface des cellules ou dans la matrice extracellulaire des tissus animaux. L’HS est l'un des polymères les plus hétérogènes et présente une alternance de domaines fortement sulfatés (S) et faiblement sulfatés (A). L'exposition à la surface cellulaire de ces domaines SAS permet d'établir des interactions spécifiques avec des protéines basiques présentant des topologies de charges complémentaires, permettant la régulation de leurs activités biologiques. CXCL12, une protéine de la famille des chimiokines se liant aux chaînes d’HS, est l'unique ligand naturel du récepteur CXCR4. La signalisation CXCL12/CXCR4 est impliquée dans divers processus biologiques dont l'hématopoïèse, la réponse immunitaire et la migration des cellules cancéreuses et leur prolifération. La conception de glycoligands pouvant se lier spécifiquement à CXCL12 pourrait permettre de moduler son interaction avec son récepteur et donner accès à une substance thérapeutique innovante pour le traitement de plusieurs types de cancer. Nous avons ainsi imaginé la construction d’un ligand tridentate symétrique comportant une partie centrale de type fragment d’HS synthétique (dp4) dont les extrémités réductrice (ER) et non réductrice (ENR) seraient reliées à des ligands capables d'occuper une partie du site de liaison à CXCR4.Grâce à de précédents travaux sur l'IFN-γ, une cytokine se liant aux chaînes HS, notre laboratoire a déjà démontré que la préparation de mimes de SAS pouvait être obtenue en reliant deux fragments d’HS synthétiques (domaines S) par leur ER via des bras espaceurs de type PEG et de longueur différente pour mimer les domaines A. Afin d’adapter cette stratégie à la préparation de neutraligands de CXCL12 et d’une nouvelle génération de mimes de SAS, ce programme doctoral visait (i) à établir une stratégie générale de modification de l’ER et l’ENR de fragments d’HS, (ii) à établir des conditions efficaces de réactions de couplage pour (iii) synthétiser des ligands de CXCL12 ainsi que de nouveaux mimes de SAS. Nous avons sélectionné deux réactions orthogonales de couplage dans le panel de Chimie Click, à savoir la formation de triazole «CuAAC» et la «ligation oxime». Afin de déterminer la faisabilité de transformation des deux extrémités de fragments d’HS pour réaliser ces réactions de couplage, nous avons optimisé les conditions de ces modifications sur un disaccharide modèle dérivé du cellobiose. Tout d’abord, en utilisant la procédure de couplage thiol-ène décrite par notre équipe, nous avons introduit une amine sur l'ER de ce disaccharide et optimisé les conditions d’une séquence monotope transfert de diazo/CuAAC permettant la conversion sélective de cette amine en azoture puis son couplage avec des alcynes vrais. Cette séquence a également pu être appliquée à des acides aminés libres pour la préparation de dérivés organofluorés. Ensuite, l'installation d'un motif aldéhyde sur l’ENR du composé modèle a été obtenue par une séquence en trois étapes comportant une allylation décarboxylante de type Tsuji-Trost de la position O-4 de l'unité NR, une dihydroxylation de l’éther d’allyle obtenu et enfin une coupure oxydante du diol formé. En plus d'explorer la sélectivité de la coupure oxydante en faveur de diols vicinaux acycliques en présence de diols cycliques portés par le squelette saccharidique, nous avons également optimisé les conditions de la réaction de formation d’oximes pour obtenir une seconde procédure monotpe de coupure oxydante/formation d’oxime pour la modification rapide de l’ENR de fragments d’HS. Cette stratégie de fonctionnalisation sélective de l’ER et l’ENR d’oligosaccharides a été implémentée dans notre voie actuelle de synthèse de fragments d’HS : elle a été appliquée de manière représentative à un fragment tétrasaccharidique d’HS qui permettra la préparation de neutraligands de CXCL12 et de mimes de SAS<br>Heparan sulfate (HS) is a class of linear and highly sulfated polysaccharides widely present in animal tissues, onto the cell surface or into the extracellular matrix. HS is one of the most heterogeneous polymers and presents an alternation of highly sulfated domains (S domains) and weakly sulfated one (A domains). Exposition of those SAS domains at the cell surface permits the establishment of specific interactions with proteins displaying complementary charge topologies, leading to the regulation of their biological activities.CXCL12, a HS-binding protein, member of the chemokine family of pro-inflammatory mediators, is the unique natural ligand of CXCR4 receptor. CXCL12/CXCR4 signaling is involved in several biological processes, including hematopoiesis, immune response and cancer metastasis. The design of HS type ligands that could bind specifically to CXCL12 to block or modulate its interaction with its receptor should give access to therapeutic substance being able to modulate its activity and allow treatment of several cancer types. To this aim, we planed to construct a symmetric tridentate ligand of CXCL12 in which the reducing end (RE) and non-reducing end (NRE) of a short synthetic HS fragment (dp4) would be connected to ligands able to occupy part of the CXCR4 binding site. Thanks to previous investigation onto IFN-γ, a cytokine that binds tightly to HS chains, our lab already demonstrated that the preparation of SAS mimics should be reached by connecting two synthetic HS fragments (S domains) by their RE through a PEG-type spacer differing in length to mimic internal A domain. To adapt this strategy to the preparation of CXCL12 neutraligands and new type of SAS mimics, this PhD program aimed (i) to establish a general strategy of modification of the HS fragments RE and NRE, (ii) to setup efficient conditions of ligation reactions for (iii) the preparation of CXCL12 neutraligands as well as a second generation of SAS mimics. We selected our two orthogonal ligation reactions into the Click Chemistry panel: “the CuAAC” triazole formation and the “oxime ligation”. In order to setup the practicability of this strategy of transformation of the two HS fragments ends, we optimized reaction conditions onto model disaccharide derived from cellobiose. On one hand, by using thiol-ene coupling procedure reported by our lab, we introduced an amino group to the RE of this disaccharide and optimized reactions conditions of a one-pot diazotransfer reaction/CuAAC sequence, allowing the selective conversion of this amino group into azide and its coupling with alkyne derivatives. To demonstrate the robustness of this sequence, we applied it to the direct modification of free amino acids for the preparation of organofluorine derivatives. On the other hand, the installation of an aldehyde motif onto the NRE of the model compound was obtained via a three steps sequence involving a Tsuji-Trost decarboxylative allylation of the position O-4 of the NRE unit, dihydroxylation of the resulting allyl ether and finally oxidative cleavage of the formed diol. Besides exploring the possibility of the selectivity of the oxidative cleavage in favor of vicinal acyclic diols without affecting cyclic diols of the disaccharide backbone, we also optimized the reaction conditions of oxime ligation to obtain a second one-pot procedure of oxidative cleavage/oxime ligation for the rapid modification of the NRE of HS fragments. This strategy of functionalization of the RE and NRE of oligosaccharides was implemented into our current synthetic pathway of preparation of HS fragments: a tetrasaccharidic HS fragment was representatively modified using this strategy for the synthesis of CXCL12 neutraligands and SAS mimics

La production de molécules à haute valeur ajoutée à partir de ressources biologiques implique souvent la transformation chimique des matières biosourcées, afin de permettre leur conjugaison à une plateforme moléculaire ou un médicament. L’apparition de techniques de conjugaison bioorthogonales et de l’ingénierie métabolique de glycanes offre de nouvelles opportunités d’élaboration de polysaccharides pour diverses applications industrielles. Ce projet interdisciplinaire vise à établir une preuve de concept utilisant l’ingénierie métabolique de lipopolysaccharides. La méthode de marquage bactérien, développée au laboratoire, consiste en la mise en culture de bactéries en présence de sucres modifiés, conduisant à l’incorporation de ces sucres lors de la biosynthèse des polysaccharides de surface. Différents analogues de Kdo, ainsi que des sondes pour les détecter, ont été synthétisés lors de ces travaux de thèse. Une bonne incorporation de ces analogues étant primordiale, des souches de bactéries modèles ont été modifiées génétiquement afin d’augmenter le taux d’incorporation. Cette approche pourra être exploitée comme stratégie simple et rapide de production de nouveaux vaccins glycoconjugués bien définis ciblant le choléra, une maladie qui demeure une préoccupation sanitaire majeure<br>The production of high-added-value molecules from biological resources often involves the chemical transformation of the bio-sourced material to allow its conjugation to a molecular platform, a drug or a carrier. The advent of bioorthogonal conjugation techniques together with metabolic glycan engineering offers new opportunities for the elaboration of bio-sourced polysaccharides for various industrial applications. This interdisciplinary project aims at establishing a proof of concept, via the adaptation of metabolic lipopolysaccharide engineering. The bacterial labeling methodology, developed in the laboratory, relies on the culture of bacteria in the presence of modified sugars, which are further incorporated into surface polysaccharides during their biosynthesis. Different Kdo analogs, as well as probes to detect them, were thus synthesized during this PhD work. A good incorporation of these analogues being primordial, strains of model bacteria were genetically modified in order to increase the rate of incorporation. This methodology may be exploited as a straightforward and efficient strategy to produce new, well-defined glycoconjugate vaccines targeted against cholera, a diarrheal disease remaining a major public health concern

Les oligosaccharides et les glycoconjugués jouent des rôles essentiels dans de nombreux processus biologiques. Cependant, leur synthèse est plus complexe que la majorité des autres biomolécules. Le principal défi réside souvent dans la formation de la liaison glycosidique. Il est donc toujours nécessaire de développer des réactions de glycosylation efficaces et totalement stéréosélectives, utilisant de nouveaux donneurs et permettant d'accéder à des structures glycosidiques à différentes échelles. Ces réactions sont d'autant plus intéressantes si elles utilisent des promoteurs peu chers, peu toxiques et peu dangereux pour l'environnement, comme des sels de fer. Dans ce cadre, la formation directe de b-glycosides de la N-acétyl-D-glucosamine par catalyse au triflate de fer(III) a été étudiée. Cette glycosylation peut être réalisée sous irradiation micro-ondes ou en flux continu. Les conditions d'activation sous micro-ondes ont ensuite été étendues à la synthèse de motifs de N-glycanes complexes. Cette synthèse consiste en une étape de polyglycosylation au triflate de fer(III), combinée à une étape d'introduction d'un lien moléculaire, via une nouvelle glycosylation ou une réaction de la chimie click. Enfin, une a-mannosylation utilisant le triflate de fer(III) a été découverte et mise au point. Cette glycosylation, réalisée sous activation micro-ondes, est totalement stéréosélective, même en l'absence de groupement participant<br>Oligosaccharides and glycoconjugates are involved in numerous biological events. However, their synthesis is generally more complex than for other biomolecules. The main challenge is often the generation of the glycosidic bond. For this reason, it is still important to develop efficient and stereoselective glycosylations, which afford glycosides in significant amounts using new donors. These reactions are even more attractive if the promoter used is cheap, non-toxic and environmentally friendly, like iron salts. In this context, the direct synthesis of b-glycosides of N-acetyl-D-glucosamine using catalytic iron triflate(III) has been developed. This glycosylation can be performed under microwave irradiation or in continuous flow. The microwave-assisted conditions were then extended to the synthesis of complex N-glycan mimics. This synthesis is based on a polyglycosylation reaction using an iron(III) triflate catalysis coupled to another glycosylation or a click reaction to introduce a functionalized linker. Finally, an a-mannosylation promoted by iron(III) triflate has been developed. This glycosylation, performed under microwave irradiation, is completely stereoselective, even without neighbouring group participation

Ce travail de thèse a pour objectif la simplification de la préparation d’un nouveau type d’inhibiteur d’entrée du VIH conçu, synthétisé et validé dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire, l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble et l’Institut Pasteur de Paris. Ce prototype est constitué d’un mime fonctionnel de CD4 lié de façon covalente à un fragment dodécasaccharidique d’Héparane Sulfate dont la synthèse est complexe. Nous avons donc proposé de préparer des oligomaltosides sulfatés afin de déterminer si ils pouvaient se comporter comme des mimes d’Héparane Sulfate. Dans un premier temps, nous avons mis au point la synthèse d’un précurseur trisaccharidique oligomérisable à partir de maltotriose, un trisaccharide biosourcé commercial. Au cours de ce travail, nous avons résolu trois points particulièrement délicats : l’allylation de l’extrémité réductrice du maltotriose, l’installation d’un groupement paraméthoxybenzylidène en position O-4ᴵᴵᴵ et O-6ᴵᴵᴵ et la protection sélective des positions O-6ᴵ et O-6ᴵᴵ par un groupement silylé. Les optimisations menées nous ont permis de limiter la formation de produits secondaires, d’augmenter le rendement de chaque étape. La synthèse définitive du trisaccharide oligomérisable comprend 8 étapes, a un bon rendement global de 44 % et peut être menée sans problème à des échelles allant jusqu’à 10 g. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les réactions de glycosylation α(1→4) visant à oligomériser la brique maltotrioside : nous avons constaté qu'une activation des donneurs sous forme de N-phényltrifluoroacétimidate (PTFA) est un meilleur choix que sous forme de trichloroacétimidate (TCA). En effet, ces derniers subissent une réaction parasite du réarrangement de l’imidate en trichloroacétamide. Nous avons aussi observé que le groupement benzoyle (Bz) en position O-6ᴵᴵᴵ du donneur est préférable à l’acétyle (Ac) qui est moins stable dans les conditions acides et basiques. Ensuite, nous avons synthétisé différents donneurs PTFA possédant différents groupements protecteurs en position O-6ᴵ (TBDPS, Bn, pNO2Bz, Piv, Ac et Bz). Nos études de glycosylation avec ces différents donneurs nous ont permis de conclure qu'un groupement TBDPS en position O-6ᴵ permet d'obtenir de hauts rendements et une totale stéréosélectivité 1,2-cis dans les réactions de glycosylation et, de plus, est parfaitement indiqué comme groupement protecteur dans les étapes de diversifications ultérieures. Pour finir, nous avons optimisé différents paramètres comme : le promoteur, la température, l’ordre d’addition des réactifs, le type de tamis moléculaire, l’effet de solvant, le rapport donneur/accepteur, la concentration de l’accepteur et l’échelle de la réaction. Les conditions optimisées nous ont permis d’accéder efficacement, avec de bons rendements et une stéréosélectivité α totale, aux hexa, nona et dodecasaccharide protégés ciblés. Dans un troisième temps, nous avons réussi à réaliser les étapes de déprotection et fonctionnalisation des oligomaltosides synthétisés : débenzoylation et désilylation chimiosélective (hexa et nonasaccharide), sulfatations (hexa et nonasaccharides), puis déprotection des groupements protecteurs résiduels (hexasaccharides). La finalisation de ce projet impliquera de sulfater les nonasaccharides et de déprotéger les groupements protecteurs résiduels, puis d'introduire un espaceur fonctionnalisé sur tous les membres de la chimiothèque ainsi obtenue (hexa et nonasaccharides) et enfin de réaliser l'hydrogénolyse finale des groupements benzyles pour conduire aux oligomaltosides sulfatés libres dont les activités biologiques seront déterminées en collaboration avec nos partenaires<br>This work aims at simplifying the preparation of a new type of HIV entry inhibitor, conceived, synthesized and validated within a collaboration between our group, the "Institut de Biologie Structurale" (Grenoble) and the Institut Pasteur (Paris). This prototype is composed of a CD4 functional mimetic linked to a dodecasaccharide fragment of Heparan Sulfate, whose synthesis is complex. In order to determine if Heparan Sulfate may be replaced by simpler sulfated oligosaccharides, we decided to prepare a set of sulfated oligomaltosides. To this goal, we first optimized the synthesis of an oligomerizable maltotrioside building block in eight steps and 44% global yield from maltotriose, a commercial and biosourced trisaccharide. In this work, we had to address three major points: the allylation of the reducing end of maltotiose, the introduction of a paramethoxybenzylidene group between positions O-4ᴵᴵᴵ and O-6ᴵᴵᴵ and the selective protection of the remaining primary positions O-6ᴵ and O-6ᴵᴵ by a silylated protecting group. Each step has been optimized to minimize the amount of secondary products and thus to enhance its yield. The resulting synthesis was thus shown to be highly reproducible up to ten grams scale. Then, glycoside acceptors and donors were prepared from the oligomerizable maltotrioside building block and we studied their behaviors in glycosylation reactions. We found that trichloroacetimidate activation led to poor glycosylation yields, due to the competitive formation of trichloroacetamidyl glycoside rearrangement product. Gratifyingly, N-phenyltrifluroacetimidate activation solved the rearrangement problem. We demonstrate that benzoyl group (Bz) at position O-6ᴵᴵᴵ in the donor should be preferred to acetyl (Ac) which is less stable both in acidic or basic conditions. Then, we synthesized various PTFA donors bearing different protecting groups at O-6ᴵ position (TBDPS, Bn, pNO2Bz, Piv, Ac et Bz) in order to study their influence on the yields and stereochemical outcome of the glycosylation reactions. We concluded that TBDPS represent the best compromise for efficient glycosylation and later protecting group manipulation strategies. Then we optimized various reaction parameters: promotor nature, temperature, reagents addition order, molecular sieve type, solvent nature, donor/acceptor ratio, concentrations and scale of the reaction. The optimized conditions allowed efficient access, in high yields and full α stereoselectivity, to the targeted protected hexa, nona and dodecasaccharides. Then we validated the deprotection and functionnalization steps: chimioselective debenzoylation and desilylation (hexa and nonasaccharide), sulfations (hexa and nonasaccharides), the final deprotection of the residual protecting groups (hexasaccharides)

Les 3-amino-3-désoxyglycosides (ADGi) constituent une classe essentielle de glycosides, présents dans la structure de nombreux composés bioactifs importants. Les 3-amino-3-désoxyglycals (ADGa) sont des donneurs prometteurs pour la synthèse de ces ADGi. La partie glycal des ADGa permet de les envisager à la fois comme donneurs de 2-désoxy-ADGi par glycosylation en présence d’un accepteur, ou de 1,2-trans-ADGi via une séquence époxydation/glycosylation. Ces travaux de thèse ont été consacrés au développement d’une nouvelle voie d’accès à ces ADGa, mettant à profit deux réactions clés : un réarrangement de Ferrier, suivi d’une réaction d’aza-Wacker (AW) en conditions oxydantes avec un lien amovible de type carbamate. Cette réaction d’AW permet, en une seule étape, de former la liaison C3-N et de regénérer le glycal. En modifiant des conditions issues de la littérature utilisant la 1,4-benzoquinone (p-BQ), nous avons obtenu les ADGa correspondant aux séries D-Glucal, D-Galactal, L-Rhamnal et L-Fucal, en utilisant le DMF comme solvant. Les ADGa étant obtenus avec des protections orthogonales, une preuve de concept de leur déprotection sélective a pu être réalisée sur l’ADGa modèle. Finalement, l’ADGa dérivé du D-Galactal a été engagé dans une séquence d’époxydation / glycosylation pour la synthèse d’un disaccharide avec d’excellents rendements et sélectivités. L’utilisation du DMF comme solvant nous a ensuite permis de définir des conditions pour cette cyclisation d’AW en utilisant le dioxygène de l’air comme réoxydant du Pd (0). La sélectivité de l’étape d’amidopalladation a également été étudiée pour les deux systèmes. Après deutération des adduits de Ferrier, nous avons démontré que l’amidopalladation était trans dans les deux systèmes réoxydants, en partant des carbamates dérivés du D-Glucal et du D-Galactal. Finalement, deux sous-produits d’intérêts ont pu être étudiés. Le premier, obtenu lors de l’optimisation avec la p-BQ, correspond formellement à une fonctionnalisation 1,3 du carbamate modèle, et ses conditions de synthèse ont été optimisées. Le second est un dérivé d’hexa-2,4-diènal, qui a pu être isolé et pleinement caractérisé<br>3-Amino-3-deoxyglycosides (ADGi) constitute an essential class of glycosides found in the structure of several important bioactive compounds. 3-Amino-3-deoxyglycals (ADGa) are promising donors for these ADGi. The glycal moiety allows ADGa to serve as donors of 2-deoxy-ADGi by glycosylation in the presence of an acceptor, or as donors of 1,2-trans-ADGi through an epoxidation / glycosylation sequence. This thesis work focuses on developing a new synthetic route for these ADGa, taking advantage of two key reactions: a Ferrier reaction followed by an aza-Wacker (AW) reaction in oxidizing conditions with carbamate type tether. This AW step enables C3-N bond formation and glycal reformation in a single step. Based on modified conditions from the literature using 1,4-benzoquinone (p-BQ), we obtained ADGa corresponding to the D-Glucal, D-Galactal, L-Rhamnal, and L-Fucal series, using DMF as the solvent. These ADGa were obtained orthogonally protected, and a proof of concept for their selective deprotection was demonstrated on the model ADGa. Finally, the ADGa derived from D-Galactal was subjected to an epoxidation / glycosylation sequence to synthesize a disaccharide with excellent yield and selectivity. The use of DMF as a solvent also allowed us to establish conditions for the AW cyclization, using dioxygen from the air as a reoxidant for Pd(0). The selectivity of the amidopalladation step was then examined for the two systems. After deuteration of the Ferrier adducts, we demonstrated that amidopalladation proceeded trans in both reoxidizing systems, starting from carbamates derived from D-Glucal and D-Galactal. Finally, two by-products of interest were studied. The first is a formal 1,3-functionalization of the model carbamate, and the reaction conditions for its synthesis were optimized. The second is a hexa-2,4-dienal derivative, which was isolated and fully characterized

Les interactions des glucides sont impliquées dans plusieurs processus biologiques normaux ou bien pathologiques (la communication cellulaire, l'adhésion et l'entrée de pathogènes dans la cellule ou encore de carcinomes métastatiques). Souvent, ces interactions ont une forte spécificité mais une affinité faible. In vivo, cette faible affinité est résolue par la présentation de copies multiples des ligands glucidiques à des multiméres de récepteurs protéiques (lectines). Globalement, l'interaction observée est alors largement supérieure à la somme des interactions individuelles. Ce phénomène est connu comme « l'effet cluster glycosidique ». Ces interactions ont encouragées le développement des recherches interdisciplinaires dans les domaines de la glycochimie et de la glycobiologie. Les nanoparticules d'or, fonctionnalisées avec des glucides (glyco-nanoparticules, GNPs) constituent un nouvel outil pour étudier ce phénomène. Leur synthèse est assez simple, et ils montrent plusieurs propriétés physicochimiques comme la modification de la densité de présentation, le control de la taille de la particule, et ils ont aussi des propriétés électroniques, magnétiques et optiques, liées aux effets quantums. Nous présentons la synthèse et la caractérisation des GNPs fonctionnalisées avec du mannose et du galactose dans le but d'étudier les interactions avec des protéines multivalentes (les lectines Con A, BclA et PA-IL), en utilisant des techniques biophysiques comme la résonance plasmonique de surface, et le microcalorimétrie isotherme de titration. Ces techniques ont montrées que l'affinité des lectines varie avec la densité de présentation des ligands chez les GNPs. Les GNPs sont un outil novateur pour développer des nouvelles méthodes de diagnostiques ou thérapeutiques dans les domaines de la glycobiologie, des biotechnologies et de la science des matériaux.