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L'usage des pesticides au sein de l'Union européenne est de plus en plus réglementé, et les rodonticides actuellement disponibles sur le marché sont responsables de nombreuses intoxications secondaires chez les prédateurs des rongeurs. Il est donc crucial aujourd'hui de trouver une alternative plus écologique aux molécules commerciales. Les travaux de recherches décrits dans cette thèse s'inscrivent dans ce contexte et présentent la mise au point de nouvelles voies d'accès à des structures coumariniques et leurs études biologiques. La molécule anticoagulante ciblée se devait d'être active sur rats sensibles et résistants, et d'avoir une rémanence faible dans l'organisme. Les synthèses chimiques ont été menées conjointement avec les tests biologiques, conduisant l'ensemble des études de façon convergente vers la production d'un lead. Trois nouveaux outils moléculaires ont été mis au point et ont permis la synthèse et l'évaluation d'un grand nombre de candidats. Les deux premières en catalyse homogène, sous micro-onde, ont permis de réduire le temps réactionnel nécessaire à la synthèse de 4-hydroxycoumarine substituée sur le carbone 3. La troisième méthodologie conduit par une approche séquentielle aux mêmes types de composés à l'échelle du gramme. Cette dernière ouvre également la porte à de nombreuses possibilités réactionnelles permettant d'envisager plus de diversité. Toutes les molécules ont été évaluées in vitro, sur différentes souches d'enzymes VKORC1 et ont offert une meilleure compréhension des interactions enzyme/inhibiteur. Après cette première évaluation, des tests in vivo ont été conduits sur une sélection de composés, et ont apporté des informations cruciales sur les relations structure/activité in vivo et structure/rémanence. Le meilleur composé synthétisé à ce jour semble répondre parfaitement aux différentes contraintes liées au cahier des charges établi initialement qui se basait sur une approche singlefeeding. Une stratégie multifeeding est aujourd'hui envisagée afin de mieux correspondre à la réalité du terrain. Sur la base de celle-ci, le nombre de composés décrit dans ce manuscrit potentiellement utilisable en tant que rodonticide se retrouve largement augmenté

To reduce the ecological impact of pesticides in UE many new legislations were put in place, in other hand, most of secondary intoxications of rodent's predators are due to rodenticides available on the market. That why it’s crucial to find alternative rodenticide more eco-friendly. This work describes optimization of new coumarinics compounds synthesis and their biological studies. The new anticoagulant should be active on wild and mutant rat, and must have a low hepatic persistence in the rat body. Organic syntheses were driven with biological studies and have converged to discover the lead. Three different new molecular tools were optimized and have allowed the synthesis and the evaluation of a large number of candidates. The first two through homogeneous catalysis by using micro-waves have reduced the time needed for the alkylation…

Advisors/Committee Members: Popowycz, Florence (thesis director), Benoît, Etienne (thesis director).

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A ce jour, les anticoagulants commerciaux souffrent de deux inconvénients majeurs : leur rémanence avec, pour certains d’entre eux, une demi-vie hépatique proche des 300 jours causant des intoxications secondaires sur les prédateurs des rongeurs, ainsi que le développement de nombreuses mutations génétiques causé par l’utilisation intensive de ces composés, rendant inopérant l’utilisation de certains AVKs commerciaux. Face à ce constat, l’Union Européenne envisage d’interdire l’utilisation de tels composés. La mission prioritaire est donc de trouver un anticoagulant capable de gérer les populations de rongeurs sans affecter leurs prédateurs. Les recherches mises en avant par Adrien Montagut (Thèse 2011-2014) ont permis d’aboutir à une structure type d’anticoagulants, dérivés de la 4-hydroxycoumarine. Actuellement, AMR361 a été testé in vitro sur l’ensemble des mutations de VKORC1 et in vivo sur rats sauvages, et constitue le premier AVK développé qui répond à l’ensemble des caractéristiques du cahier des charges initial. La première partie de mon projet de thèse consistait à compléter l’étude biologique sur le noyau 4-hydroxycoumarine en amenant de la diversité fonctionnelle sur la position para du noyau aromatique. D’un point de vue biologique, l’allongement du bras espaceur sur la chaîne latérale par l’utilisation de fonctions telles que les amides ou amides inversés ou l’introduction d’un groupement diméthyle sur le pont méthylène ont été étudiés afin d’analyser les paramètres d’efficacité et de rémanence. Cependant, la plupart des composés synthétisés appartenant à la famille des 4-hydroxycoumarines font déjà l’objet d’un brevet déposé par l’entreprise Liphatech en 1999. L’étude de nouveaux noyaux, dont certains sont analogues à la 4-hydroxycoumarine, de même que la fonctionnalisation du noyau 4-hydroxycoumarine sur la partie aromatique, a permis l’accès à des structures plus diverses. Ces perspectives originales pour l’innovation ont été introduites pour contourner les brevets déjà existants.

To date, commercial anticoagulants suffer from two major inconveniences: their persistence causing secondary poisoning of rodent predators and the development of many genetic mutations caused by the intensive use of these compounds. As a result, the European Union plans to prohibit the use of such compounds. Consequently, the priority task is to find an anticoagulant that can control the rodent populations without affecting their predators. The research of Dr. Adrien Montagut (PhD, 2011-2014) have led to the structure type of an anticoagulant derived from 4-hydroxycoumarin. Currently, AMR361 was tested in vitro on all VKORC1 mutations and in vivo on wild rats. It is the first AVK developed that responds to all the characteristics of the initial specification. The first part of my PhD was to complete the biological study on 4-hydroxycoumarin core by bringing functional diversity on the para position of the aromatic ring. From a biological point of view, the lengthening of the spacer arm on the side chain by use of various…

Advisors/Committee Members: Popowycz, Florence (thesis director).

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Ιn the present dissertation, the synthesis and biological evaluation of purine homo-N-nucleosides modified with coumarins, have been developed. Τhe first cross metathesis of purine analogues using microwave irradation has been reported. Especially, the reactions in the presence of Grubbs 2nd or Hoveyda-Grubbs 2nd catalyst (2 portions), took place at 100 °C and led to the desired E-alkenes. The Wittig reactions of (purin-9-yl)-acetaldehydes were examined for the first time. Moreover, the first Wittig reactions of (purin-9-yl)ethylidenetriphenylphosphoranes were described. Notably, Z-alkenes were isolated at low temperature (-30 °C). The first (purin-9-yl)-acetaldehyde oximes and coumarinyloxy-acetaldehyde oximes were synthesized starting from the corresponding acetaldehydes. Besides, the 1,3-dipolar cycloaddition reactions of nitriloxides which formed in situ from the corresponding acetaldehyde oximes, have been developed for the first time. The reactions led to the synthesis of 3,5-isoxazolines or 3,5-isoxazoles. Additionally, the reactions of 4-hydroxycoumarin with various (purin-9-yl)-acetaldehyde derivatives were studied. Τhe desired E-isomers were synthesized. Furthermore, the expected 2:1 adducts analogous to dicoumarol according to the literature, were not isolated. Finally, the biological experiments in vitro were developed for the activity of the new compounds, as inhibitors: of lipid peroxidation, οf thrombin, of soybean lipoxygenase, of monoamine-oxidase (MAO-A and MAO-B) and of acetylo-or butyrylcholinesterase.

Σκοπός της παρούσης διδακτορικής διατριβής είναι η σύνθεση και η μελέτη τροποποιημένων με κουμαρίνες νουκλεοζιτικών παραγώγων πουρινών με πιθανό βιολογικό ενδιαφέρον. Αρχικά, αναλύονται οι πρώτες αντιδράσεις διασταυρούμενης μετάθεσης ολεφίνης πουρινικών παραγώγων. Oι αντιδράσεις παρουσία καταλύτη Grubbs 2ης γενιάς ή Hoveyda-Grubbs 2ης γενιάς σε φούρνο μικροκυμάτων στους 100 °C παρέχουν Ε-αλκένια. Περιγράφονται για πρώτη φορά οι αντιδράσεις Wittig ακεταλδεϋδών πουρινικών παραγώγων. Επίσης, αναπτύσσονται οι πρώτες αντιδράσεις Wittig υλιδίων πουρινικών παραγώγων. Μάλιστα οι αντιδράσεις δίνουν στους -30οC, εκλεκτικά Ζ-αλκένια. Από τις αντίστοιχες ακεταλδεΰδες σχηματίζονται για πρώτη φορά οι ακεταλδεϋδο-οξίμες πουρινικών και κουμαρινικών παραγώγων. Παράλληλα, μελετώνται οι πρώτες αντιδράσεις 1,3-διπολικής κυκλοπροσθήκης νιτριλοξειδίων που προκύπτουν in situ από τις αντίστοιχες ακεταλδεϋδο-οξίμες, οι οποίες οδηγούν στην παρασκευή 3,5-ισοξαζολινικών και ισοξαζολικών προϊόντων. Ακόμα, περιγράφονται οι αντιδράσεις συμπύκνωσης μεταξύ της 4-υδροξυκουμαρίνης και διαφόρων ακεταλδεϋδών πουρινικών παραγώγων. Τα επιθυμητά προϊόντα συντίθενται με Ε-στερεοχημεία. Σε αντίθεση με τη βιβλιογραφία δεν απομονώνονται τα αντίστοιχα δικουμαρινικά παράγωγα. Τέλος, εκτελούνται βιολογικά πειράματα in vitro, για την δράση των εξεταζόμενων ενώσεων ως αναστολέων: της λιπιδικής υπεροξείδωσης, της θρομβίνης, της φυτικής λιποξυγονάσης, της μονοαμινο-οξειδάσης (ΜΑΟ-Α και ΜΑΟ–Β) και της ακετυλο- και βουτυλοχολινεστεράσης.

▼ Proteins can be labeled with different tags to enable their structural and functional investigations. In addition, labeling proteins at specific sites helps in studying the conformational dynamics of these molecules. A plethora of methods is available to facilitate labeling, choice of which largely depends on the requirements and the anticipated end results. In general, the various labeling methods can be classified into four different classes based on the stage at which labeling is performed, namely post translational labeling, non-ribosomal synthesis, in vitro translation and in vivo translation. Interestingly all these techniques use different unnatural amino acids for this purpose. Protein folding is one among the many applications that requires tailoring proteins with special molecules or labels for deducing the folding pathway. Understanding the protein folding problem is a key for answering questions concerning protein behavior and thus, will provide strategies to solve protein misfolding diseases. Protein folding is one among the unsolved problems in biology and in particular understanding the in vivo behavior of proteins in the complex cytoplasm environment with a cellular density of approximately 350 to 400 mg/ml is more critical. It is evident that there is a difference in the behavior and folding of proteins in vivo and in vitro and to deduce more insights in this aspect the protein of interest is to be labeled with a sensitive probe. The in vivo translation method offers a good method of choice for labeling the protein at a specific position and monitoring its behavior. To study the ultimate goals of acquiring knowledge of the in vivo behavior and folding characteristics of proteins, the first step of establishing an efficient labeling technique is quintessential and as a starting step, this project aims to label a β-clam protein, cellular retinoic acid binding protein I (CRABP I) a 136 amino acid protein, with a sensitive unnatural fluorescent amino acid probe in vivo in E. coli cells. Advisors/Committee Members: Lila M Gierasch.