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Foldamers are artificial folded molecular architectures inspired by the structures and functions of natural biopolymers. Folding is the process selected by nature to control the conformation of its molecular machinery to carry out chemical functions and mechanical tasks, such as en-zyme catalysis, duplication in nucleic acids, force generation,... During the last decade of research on foldamers, synthetic oligomers able to adopt well- defined and predictable folded conformations, such as helices, have been proposed. Recent progress has shown that stepwise chemical synthesis and molecular design based on aromatic oligoamide backbones enable to produce large helically folded molecular architectures. The shape and stiffness of the backbone, local conformational preferences, specific interactions between distant monomers in sequences, as well as the action of external parameters such as the solvent or the presence of ions, can be combine to induce folding tendency. A remarkable aspect of these architectures is that they can give rise to folded patterns that have no in natural counterparts biopolymer structures. For instance, helices whose diameter varies along the se-quence, helices possessing a handedness inversion centre, herringbone helices have been reported. While the structures of these helical molecules have been well characterized in the solid state by X-ray crystallography, much less is known about their dynamic behavior in solution. Their mechanochemical properties are unknown. The objective of the project is to synthesize various helical nanorchitectures based on an oli-goamide aromatic backbone and to obtain a detailed picture of their dynamical conformation in solution, as well as, their mechanochemical properties, by AFM-based single molecule force spectroscopy.; Les foldamères sont des architectures moléculaires synthétiques repliées, inspirées par les structures et les fonctions des biopolymères naturels. Le repliement est un processus sélectionné par la nature pour contrôler la conformation de sa machinerie moléculaire afin de réaliser des tâches chimiques ou mécaniques. Durant les dix dernières années de recherche sur les foldamères, des oligomères synthétiques, capables d'adopter des conformations repliées bien définies et prévisibles, comme des hélices, ont été proposés. Les progrès récents ont montré que la synthèse chimique par étapes et le design moléculaire basé sur un squelette oligoamide aromatique permettaient de produire des architectures moléculaires repliées de manière hélicoïdale. La forme du squelette et sa rigidité, des préférences conformationnelles locales, des interactions spécifiques entre monomères éloignés dans une séquence, ainsi que l'action de paramètres externes comme le solvant, ou la présence d'ions peuvent être combinés pour induire une tendance au repliement. Ces architectures sont remarquables car elles peuvent donner lieu à des motifs de repliement qui n'ont pas d'équivalent dans les structures des biopolymères naturels. Par exemple, des hélices dont le diamètre varie le long de la séquence, ou des hélices possédant un centre d'inversion du pas, des hélices en chevrons,... ont été rapportées. Alors que les structures de ces molécules hélicoïdales ont été abondamment caractérisées à l'état solide par cristallographie des rayons X, leur comportement en solution, et surtout le comportement dynamique, est très peu connu. Leurs propriétés mécano-chimiques sont quant à elles inconnues à ce jour. L'objectif du projet est de synthétiser différentes molécules synthétiques hélicoïdales de type oligoamide aromatique et d'obtenir une description détaillée de leur conformation dynamique en solution, ainsi que de leurs propriétés mécano-chimiques, par spectroscopie de force sur molécule unique basée sur l'AFM.

Le développement de nouveaux médicaments a été une recherche constante et progressive au fil du temps. Les maladies à incidence élevée et les carences de traitement, telles que le cancer et les infections fongiques, ont désormais une pertinence significative et nécessitent des recherches constantes afin de développer de nouveaux médicaments pour les traiter. De cette manière, ces travaux visaient à développer de nouvelles méthodologies de synthèse pour obtenir des molécules bioactives basées sur le noyau quinolinique, ainsi qu’à évaluer l’activité biologique de celles-ci contre les souches tumorales et les souches de champignons de levure et de dermatophiles. A partir des résultats, il est possible de conclure que les méthodologies développées ont permis la synthèse de 9 quinoléines dont les structures ont été identifiées par RMN et spectroscopie de masse. Les quinoléines étudiées ont montré une activité antitumorale. De plus, dans les études sur le mécanisme de la mort, la plupart des molécules ont induit la mort cellulaire par apoptose. Il est possible de mettre en évidence les quinolines Q11 et Q12 en relation avec l'activité cytotoxique contre les lignées tumorales et avec d'excellents indices de sélectivité (IS) supérieurs à 10 pour Q11 et compris entre 1,5 et 3 pour Q12. En ce qui concerne les valeurs ADMET, les simulations in silico ont montré que la plupart des quinoléines étudiées présentaient une probabilité élevée de biodisponibilité orale, de pénétration de la barrière hémato-encéphalique sans constituer de substrat pour la glycoprotéine P, ce qui représente des caractéristiques très souhaitables. Enfin, l'évaluation de l'activité antifongique a permis de constater que les quinoléines présentaient une activité antifongique contre les levures et les dermatophiles. La quinoléine Q11 était active contre pratiquement toutes les souches testées avec une CMI de 50 μg / mL et une IS de 2. Déjà pour les dermatophiles, les quinoléines les plus actives étaient les Q13 et Q14, qui obtenaient des CMI de 12,5 à 25 μg / ml et de 50 μg / ml respectivement. En ce qui concerne l'IS, les quinolines Q13 et Q14 ont également obtenu d'excellents résultats avec des valeurs d'IS de 12 et 6, respectivement. O desenvolvimento de novos fármacos tem sido uma busca constante e progressiva ao longo do tempo. Doenças com alta incidência e deficiências no tratamento como o câncer e infecções causadas por fungos tem alcançado significativa relevância e carecem de pesquisas constantes a fim de desenvolver novos medicamentos para trata-las. Desta maneira, este trabalho buscou desenvolver novas metodologias sintéticas para obtenção de moléculas bioativas baseadas no núcleo quinolínico, assim como avaliar a atividade biológica das mesmas frente a linhagens tumorais e cepas de fungos leveduriformes e dermatófilos. A partir dos resultados é possível concluir que as metodologias desenvolvidas possibilitaram a síntese 9 quinolinas cujas estruturas foram identificadas através de RMN e espectroscopia de massas. As quinolinas estudadas apresentaram atividade antitumoral, levando-se em consideração a potência e eficácia das moléculas testadas. Além disso nos estudos de mecanismo de morte, a maioria das moléculas induziu a morte celular através de apoptose. É possível destacar as quinolinas Q11 e Q12 quanto a atividade citotóxica frente as linhagens tumorais e ótimos índices de seletividade (SI) superiores a 10 para Q11 e entre 1,5-3 para a Q12. Quanto aos valores ADMET, as simulações in silico demonstraram que a maioria das quinolinas em estudo tem grande probabilidade de biodisponibilidade oral, permeação da barreira hemato-encefálica sem ser substrato para glicoproteina-P, o que representa carcterísticas muito desejáveis. Por fim, a partir da avaliação da atividade antifúngica foi possível observar que as quinolinas apresentam atividade antifúngica frente a leveduras e dermatófilos. A quinolina Q11 foi ativa frente a praticamente todas as cepas de cândica testadas com CIM de 50 μg/mL e com SI de 2. Já frente a dermatófilos as quinolinas mais ativas foram a Q13 e Q14 que obtiveram CIM de 12,5 a 25 μg/mL e 50 μg/mL respectivamente. Quanto ao SI as quinolinas Q13 e Q14 também alcançaram resultados excelentes com valores de SI de 12 e 6 respectivamente. The development of new drugs has been a constant and progressive search over time. Diseases with high incidence and deficiencies in treatment such as cancer and fungal infections have reached significant relevance and require constant research in order to develop new drugs to treat them. In this way, this work sought to develop new synthetic methodologies to obtain bioactive molecules based on the quinolinic nucleus, as well as to evaluate the biological activity of the same against tumoral strains and yeast and dermatophile fungi strains. From the results it is possible to conclude that the methodologies developed allowed the synthesis of 9 quinolines whose structures were identified through NMR and mass spectroscopy. The quinolines studied showed antitumor activity. Furthermore, in the death mechanism studies, most molecules induced cell death through apoptosis. It is possible to highlight the Q11 and Q12 quinolines in relation to cytotoxic activity against tumor lines and excellent selectivity indexes (SI) higher than 10 for Q11 and between 1.5-3 for Q12. As for the ADMET values, the in silico simulations demonstrated that most of the quinolines under study have a high probability of oral bioavailability, permeation of the blood-brain barrier without being substrate for P-glycoprotein, which represents very desirable characteristics. Finally, from the evaluation of the antifungal activity it was possible to observe that the quinolines present antifungal activity against yeasts and dermatophiles. Quinoline Q11 was active against virtually all strains tested with MIC of 50 μg / mL and SI of 2. Already to dermatophiles the most active quinolines were Q13 and Q14, which obtained MICs of 12.5 to 25 μg / ml and 50 μg / ml respectively. As for SI, quinolines Q13 and Q14 also achieved excellent results with SI values of 12 and 6, respectively.

The thesis objective is to identify the support acidity effects of sulfide catalysts in hydrodenitrogenation (HDN) reactions in order to improve the HDN catalysts.Kinetic data obtained from quinoline and indole HDN, over NiMo(P)/Al2O3 and NiMo(P)/ASA catalysts were analyzed by a Langmuir-Hinshelwood kinetic model, including liquid-vapor mass transfer, in order to estimate kinetic and adsorption parameters. Kinetic modeling results indicated that the NiMo(P)/ASA catalyst favored the hydrogenation of 1,2,3,4-tetrahydroquinoline into decahydroquinoline, which is the rate limiting step of quinoline HDN. However, the promoting effect of the NiMo(P)/ASA in hydrogenation steps of indole HDN was not evidenced. In quinoline and indole HDN, the NiMo(P)/ASA showed a strong promoting effect in N-removal reactions. Nitrogen compounds adsorb more strongly over NiMo(P)/ASA. Characterization by Infra-Red spectroscopy of CO suggested that these results might be related to the modification of the electronic properties of promoted NiMoS phase due to higher acidity of ASA.The HDN of quinoline-indole mixture showed a strong inhibiting effect of quinoline on indole HDN whereas the inhibiting effect of indole on quinoline HDN was negligible over NiMo(P)/Al2O3 and more important over NiMo(P)/ASA. The HDN of a mixture of Straight Run and Coker Gas Oil allowed an access to the HDN mechanism and comparison of reactivity towards HDN of different compounds. The HDN of neutral compounds was inhibited by the stronger adsorption of basic compounds. Carbazole-type and quinoline-type compounds were refractory. The NiMo(P)/ASA likely favored more cracking reactions and as well showed a faster deactivation rate than the Al2O3 counter catalyst, L'objectif de la thèse est d'identifier les effets de l'acidité de catalyseurs sulfures supportés en hydrodésazotation (HDN) afin d'améliorer les performances catalytiques.Un modèle cinétique de Langmuir-Hinshelwood y compris le transfert de masse liquide-vapeur a été utilisé pour analyser les données cinétiques obtenues à partir de l'HDN de la quinoléine et de l'indole sur NiMo(P)/Al2O3 et NiMo(P)/ASA. Les résultats de la modélisation cinétique a montré que le NiMo(P)/ASA a favorisé l'hydrogénation du 1,2,3,4-tétrahydroquinoléine en decahydroquinoléine, qui est l'étape limitant de vitesse de l'HDN de la quinoléine. Cependant, l'effet de promotion du NiMo(P)/ASA pour les étapes d'hydrogénation de l'HDN de l'indole n'a pas été mis en évidence. En plus, le NiMo(P)/ASA a favorisé fortement les réactions d'élimination de l'atome d'azote. Les composés azotés adsorbent plus fortement sur NiMo (P)/ASA. La caractérisation par spectroscopie infrarouge de CO a suggéré que ces résultats pourraient être liés à la modification des propriétés électroniques de la phase NiMoS due à l'acidité plus élevée de l'ASA.La quinoléine est un fort inhibiteur pour l'HDN de l'indole alors que l'effet inhibiteur de l'indole sur l'HDN de la quinoléine était négligeable sur NiMo(P)/Al2O3 et plus important sur NiMo(P)/ASA. L'HDN d'un mélange de Straight Run et Coker Gazole a permis d'évaluer le mécanisme réactionnel et de comparer la réactivité vers HDN de différents composés. L'HDN des composés neutres a été inhibée par une adsorption forte des composés basiques. Les composés de type carbazole et quinoléine étaient réfractaires. Le NiMo(P)/ASA a probablement favorisé plus les craquages et montré une désactivation plus rapide que le NiMo(P)/Al2O3

2-n-propylquinoline is presently a drug-candidate for the treatment of visceral leishmaniosis in pre-clinical development. As this compound is in an oily state, it needs to be formulated and the objectives of this study are: to prepare a formulation; to demonstrate that the new salted formulation did not alter the activity of the active ingredient; and finally, that this activity was quite good compared to the reference oral drug, miltefosine. Therefore, a 2-n-propylquinoline formulation, as camphorsulfonic salt, was prepared and characterised. On the Leishmania donovani / Balb/c mice model, a treatment by oral route at 60 mu moles/kg/day for ten consecutive days with this formulation was compared to 2-n-propylquinoline alone and to miltefosine, the oral reference drug. The salt formulation did not alter the activity of the 2-n-propylquinoline. The formulation reduced the parasite burden of 76 % compared to 89 % for miltefosine (not significant). The characteristics of this formulation results in a suitable drugability of 2-n-propylquinoline for further studies.

Ce travail porte sur une extension des voies de synthèse de dérivés de benzoquinoléines à partir de naphtamides en utilisant le réactif de Vilsmeir dissout dans l'oxychlorure de phosphore. L’exploitation pratique de cette méthode, développée auparavant par Otto Meth-Cohn et Davidr dans la préparation de dérivés quinoliniques, nous a permis de synthétiser des naphtamides qui génèrent, avec de bons rendements, des structures benzoquinoléiques stables. La caractérisation au moyen de techniques spectroscopiques usuelles des produits synthétisés est particulièrement mise en relief dans cet article.

The G protein-coupled receptors represent the largest familly of membrane receptors. Among them,we choose to study two related receptors: prokineticin receptors 1 and 2. These two receptors have peptidic hormone ligands, divided in two sub-groups: prokineticins 1 and 2. Both prokineticins are involved in many physiological processes by binding to their receptors PKR1 and PKR2. It has recently been shown that prokineticin 2 could stimulate proliferation and differentiation of cardiac progenitor cells. It was also reported that activation of PKR1 protects cardiomyocytes and cardiac progenitor cells from apoptosis. To investigate these effects we synthesized non-peptidic receptor PKR1. We continued pharmacodulation studies of a first familly of compounds and developped a second familly of original potential agonists, determined by molecular modeling studies. A fluorescent probe was synthesized to access the binding of novel compounds. During this work we discovered a new multi-component reaction for the synthesis of a polyfunctional dihydrpyrrol compound. We then interested in the mechanism and its chemical limitation in order to form new functionalized heterocycles.; Les récepteurs couplés aux protéines G représentent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Parmi eux, nous avons choisi d’étudier deux récepteurs apparentés : les récepteurs de la prokinéticine 1 et 2. Ces deux récepteurs ont pour ligands des hormones de nature peptidique, divisées en deux sous-groupes : les prokinéticines 1 et 2. Ces deux prokinéticines sont impliquées dans plusieurs processus physiologiques en se liant à leurs récepteurs PKR1 et PKR2. Il a été récemment montré que la prokinéticine 2 pouvait stimuler la prolifération et la différenciation des cellules souches progénitrices cardiaques, via les récepteurs PKR1 et PKR2. Il a également été reporté que l’activation de PKR1 protège les cardiomyocytes et les cellules progénitrices cardiaques de l’apoptose. Afin d’étudier ces effets nous avons synthétisé des agonistes non-peptidiques du récepteur PKR1. Nous avons donc poursuivi les études de pharmacomodulation d’une première famille de composés et développé une seconde famille d’agonistes potentiels originaux, déterminée par des études de modélisation moléculaire. Une sonde fluorescente a été synthétisée afin d’évaluer la liaison de nouveaux composés. Au cours de ces travaux nous avons découvert une nouvelle réaction multi-composante permettant la synthèse d’un composé dihydropyrrole polyfonctionnel. Nous nous sommes alors intéressés à son mécanisme et à sa limitation chimique dans le but de former de nouveaux hétérocycles fonctionnalisés.

The G protein-coupled receptors represent the largest familly of membrane receptors. Among them,we choose to study two related receptors: prokineticin receptors 1 and 2. These two receptors have peptidic hormone ligands, divided in two sub-groups: prokineticins 1 and 2. Both prokineticins are involved in many physiological processes by binding to their receptors PKR1 and PKR2. It has recently been shown that prokineticin 2 could stimulate proliferation and differentiation of cardiac progenitor cells. It was also reported that activation of PKR1 protects cardiomyocytes and cardiac progenitor cells from apoptosis. To investigate these effects we synthesized non-peptidic receptor PKR1. We continued pharmacodulation studies of a first familly of compounds and developped a second familly of original potential agonists, determined by molecular modeling studies. A fluorescent probe was synthesized to access the binding of novel compounds. During this work we discovered a new multi-component reaction for the synthesis of a polyfunctional dihydrpyrrol compound. We then interested in the mechanism and its chemical limitation in order to form new functionalized heterocycles., Les récepteurs couplés aux protéines G représentent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Parmi eux, nous avons choisi d’étudier deux récepteurs apparentés : les récepteurs de la prokinéticine 1 et 2. Ces deux récepteurs ont pour ligands des hormones de nature peptidique, divisées en deux sous-groupes : les prokinéticines 1 et 2. Ces deux prokinéticines sont impliquées dans plusieurs processus physiologiques en se liant à leurs récepteurs PKR1 et PKR2. Il a été récemment montré que la prokinéticine 2 pouvait stimuler la prolifération et la différenciation des cellules souches progénitrices cardiaques, via les récepteurs PKR1 et PKR2. Il a également été reporté que l’activation de PKR1 protège les cardiomyocytes et les cellules progénitrices cardiaques de l’apoptose. Afin d’étudier ces effets nous avons synthétisé des agonistes non-peptidiques du récepteur PKR1. Nous avons donc poursuivi les études de pharmacomodulation d’une première famille de composés et développé une seconde famille d’agonistes potentiels originaux, déterminée par des études de modélisation moléculaire. Une sonde fluorescente a été synthétisée afin d’évaluer la liaison de nouveaux composés. Au cours de ces travaux nous avons découvert une nouvelle réaction multi-composante permettant la synthèse d’un composé dihydropyrrole polyfonctionnel. Nous nous sommes alors intéressés à son mécanisme et à sa limitation chimique dans le but de former de nouveaux hétérocycles fonctionnalisés.

Actualisation de la bibliographie au 01/09/2013; This work focuses mainly on the development of novel gold-catalyzed reactions. The p-Lewis acid character of this metal allows it to activate unsaturated carbon-carbon bonds (and especially alkynes) towards nucleophilic attacks. Varying the features of the pi-electrophile and those of the nucleophile opens routes to numerous transformations. This manuscript presents the new transformations that have been developed by choosing novel alkyne-nucleophile systems. The reactivity of propargylic hydroxypyridines in the presence of a metallic electrophilic catalyst has been studied (chapter 2). A method affording novel heterocyclic structures has been developed. Propargylic substitution of the alkyne is an important parameter in gold- or copper-catalyzed oxidative reactions. A leaving group at this position can highlight a new reactivity of the catalytic system (chapter 3). When this position carries an acetate group, the rearrangement of the propargylic ester and the oxidative addition, both gold-catalyzed, compete. A synthetic method to access quinolines has been developed from the reactivity of such substrates (chapitre 4). Enventually, a new gold-catalyzed hydroarylation of alkynes has been developed (chapitre 5). An original 6-exo cyclisation has been used. This method afforded a novel approach to dihydroquinolines that proved to rearrange photochemically into indoles.; Ces travaux de thèse portent principalement sur le développement de nouvelles réactions catalysées par l'or. Ce métal possède un caractère pi-acide de Lewis qui lui permet d'activer des insaturations carbonées et notamment des alcynes vis-à-vis d'attaques de nucléophiles. La variation du type d'insaturation carbonée et des propriétés du nucléophile ouvrent la voie à de nombreuses transformations. Ce manuscrit présente les nouvelles transformations qui ont été développée en choisissant des systèmes alcyne-nucléophile originaux. La réactivité d'hydroxypyridines propargyliques en présence d'un catalyseur métallique électrophile a été étudiée (chapitre 2). Une méthode de synthèse de nombreuses structures hétérocycliques inédites a pu être développée. La substitution en position propargylique est un paramètre important en conditions de catalyse oxydante à l'or ou au cuivre. Lorsqu'un groupement partant substitue cette position, une nouvelle réactivité peut être mise en évidence (chapitre 3). Si cette position est substituée par un acétate, le réarrangement de l'ester propargylique et l'addition oxydante de l'azoture entrent en compétition. Une méthode de synthèse de quinoléines a pu être développée à partir de la réactivité de tels substrats (chapitre 4). Finalement, une nouvelle réaction d'hydroarylation d'alcynes catalysée par l'or a été développée (chapitre 5). Elle donne accès à des dihydroquinoléines et des indoles diversement substitués après un réarrangement photochimique.

This work focuses mainly on the development of novel gold-catalyzed reactions. The p-Lewis acid character of this metal allows it to activate unsaturated carbon-carbon bonds (and especially alkynes) towards nucleophilic attacks. Varying the features of the pi-electrophile and those of the nucleophile opens routes to numerous transformations. This manuscript presents the new transformations that have been developed by choosing novel alkyne-nucleophile systems. The reactivity of propargylic hydroxypyridines in the presence of a metallic electrophilic catalyst has been studied (chapter 2). A method affording novel heterocyclic structures has been developed. Propargylic substitution of the alkyne is an important parameter in gold- or copper-catalyzed oxidative reactions. A leaving group at this position can highlight a new reactivity of the catalytic system (chapter 3). When this position carries an acetate group, the rearrangement of the propargylic ester and the oxidative addition, both gold-catalyzed, compete. A synthetic method to access quinolines has been developed from the reactivity of such substrates (chapitre 4). Enventually, a new gold-catalyzed hydroarylation of alkynes has been developed (chapitre 5). An original 6-exo cyclisation has been used. This method afforded a novel approach to dihydroquinolines that proved to rearrange photochemically into indoles., Ces travaux de thèse portent principalement sur le développement de nouvelles réactions catalysées par l'or. Ce métal possède un caractère pi-acide de Lewis qui lui permet d'activer des insaturations carbonées et notamment des alcynes vis-à-vis d'attaques de nucléophiles. La variation du type d'insaturation carbonée et des propriétés du nucléophile ouvrent la voie à de nombreuses transformations. Ce manuscrit présente les nouvelles transformations qui ont été développée en choisissant des systèmes alcyne-nucléophile originaux. La réactivité d'hydroxypyridines propargyliques en présence d'un catalyseur métallique électrophile a été étudiée (chapitre 2). Une méthode de synthèse de nombreuses structures hétérocycliques inédites a pu être développée. La substitution en position propargylique est un paramètre important en conditions de catalyse oxydante à l'or ou au cuivre. Lorsqu'un groupement partant substitue cette position, une nouvelle réactivité peut être mise en évidence (chapitre 3). Si cette position est substituée par un acétate, le réarrangement de l'ester propargylique et l'addition oxydante de l'azoture entrent en compétition. Une méthode de synthèse de quinoléines a pu être développée à partir de la réactivité de tels substrats (chapitre 4). Finalement, une nouvelle réaction d'hydroarylation d'alcynes catalysée par l'or a été développée (chapitre 5). Elle donne accès à des dihydroquinoléines et des indoles diversement substitués après un réarrangement photochimique.

As the development of metagenomic technologies in the past ten years, it is unquestionned that microorganisms encompass the largest resource of metabolic and genetic diversity in the world. Actually, one gramme of soil contains more than 109 bacteria and 103-104 species. Some of their members are able to carry out enzymatic reactions leading to the complete degradation of pollutants (such as quinoline). So, the biodegradation of some highly toxic or organic compounds by microorganisms will be a general trend for pollutant treatment. However, the huge reservoir of molecules and enzymes from microorganisms still need to be explored because more than 99% of microorganisms cannot be cultivated in vitro.My work was based on collaboration between the University SJTU and Ecole Centrale de Lyon. Our partners at the University SJTU have built a laboratory scale denitrification reactor which was capable of degrading quinoline by removing the chemical oxygen demand. A new tool called "Genefish" has been developed in our laboratory as an alternative method for metagenomics which aims to discover novel industrial or environmental genes of interest. Following the early work in our laboratory, my thesis is presented here in two parts.In the first part, we set up a quinoline microcosm experiment both under aerobic and anaerobic condition using reference soil extensively studied in the laboratory at Ecole Centrale de LYON. This work aimed to reveal the potential bacterial diversity and even genes responsible for quinoline degradation. We used RISA(Ribosomal intergenic Spacer analysis) to analyze the bacteria community structure changes and GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) was also used to detect the quinoline degradation and reveal potential quinoline metabolic pathways under aerobic and anaerobic condition. Results showed great bacteria community structure changes and high quinoline degradation activity after the quinoline addition under aerobic condition. The future work is to investigate the bacteria community which may be responsible for quinoline degradation using the technique of NGS (Next Generation Sequencing).The second object of my thesis was to use the Genefish tool to capture targeted genes (the bcr gene responsible for the quinoline degradation in the wastewater treatment bioreactor) from the soil metagenome. The aim was to construct an E.coli strain containing a capture plasmid and Red system for capturing targeted genes from metagenomic DNA by homologous recombination. The capture plasmid includes a toxic cassette consisting of two suicide genes which can be activated by chemical induction, finally support the positive recombinants selection. It also contains two multiply cloning sites in which highly conserved sequences were inserted and works as the bait during recombination. We have tested the capacity of Genefish to capture the PCR products of bcr gene; the efficiency was low because of the persistence of several copies of the capture plasmid into the Genefish strain after recombination events. So, three strategies were tried to improve the recombination efficiency: co-electroporation, plasmid segregation and mono-copy capture plasmid construction. Finally, the strategy of plasmid segregation works but the recombination efficiency was still low maybe caused by the uncertain model of homologous recombination. The further research will focus on the transfer of the toxic cassette and homologous arms into the host strain chromosome, this new strategy will exclude the bad effect of low copy number capture plasmid, uncertain model of λ Red induced homologous recombination and the homologous arms site in the capture plasmid which are the most important factors influencing the homologous recombination efficiency in Genefish., Grâce au développement des technologies de métagénomique au cours des dix dernières années, il a été constaté que les micro-organismes représentent la plus grande ressource de diversité métabolique et génétique sur Terre. En effet, un gramme de sol contient 109 cellules bactériennes et 103-104 différentes espèces bactériennes. Certaines sont en mesure de réaliser des réactions enzymatiques conduisant à la dégradation complète de certains polluants toxiques pour l'environnement comme les composés organiques tels que la quinoléine. Cependant, l'immense réservoir de molécules et enzymes microbiennes n'a pas encore été exploité, car plus de 99% d'entre elles ne sont, pour l'instant, pas cultivables in vitro. Mon travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'Université SJTU (Shanghai Jiao Tong Université en Chine) et le groupe de G. M.E (Génomique Microbienne Environmentale) du laboratoire Ampère à l'Ecole Centrale de Lyon. Nos partenaires à l'Université SJTU ont construit un réacteur de dénitrification à l'échelle du laboratoire capable de dégrader la quinoléine en retirant la demande chimique en oxygène. Un nouvel outil appelé "Genefish" a été developpé dans notre laboratoire comme une méthode alternative de la métagénomique pour aider à la découverte de nouveaux gènes d'intérêt industriel ou environnemental. A la suite des premiers travaux réalisés dans notre laboratoire, ma thèse présentée ici comporte deux parties.Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le potentiel de dégradation de la quinoléine présente dans les bactéries d'un sol de référence largement étudié au laboratoire. Pour cela nous avons mis en place des expériences de microcosme qui visent à révéler la diversité potentielle des bactéries responsables de la dégradation de la quinoléine. Des analyses comparatives des profils RISA (Ribosomal Intergenic Spacer analysis) nous ont permis de mettre en évidence des changements dans la structure de la communauté des bactéries du sol incubé en conditions aérobie et anaérobie en présence de quinoléine. La dégradation de la quinoléine a été confirmée par technique de GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Les travaux futurs seront de vérifier la communauté de bactéries responsables de la dégradation de quinoléine en utilisant la technique de NGS (Next Generation Sequencing).Le deuxième objectif de ma thèse a été d'utiliser Genefish dont la finalité est de capturer des gènes ciblés (le gène bcr qui serait responsable de la degradation de quinoléine dans le réacteur de nos partenaires) dans l'ADN métagénomique extrait du sol. Genefish consiste à élaborer une souche d'E.coli incluant un plasmide de capture permettant de pêcher les gènes recherchés dans un échantillon d'ADN metagénomique par recombinaison homologue. Le plasmide de capture comprend une cassette de deux gènes toxiques pour la souche qui activés par induction chimique vont permettre la sélection positive directe des clones recombinants, et deux sites multiples de clonage dans lesquels sont insérées les zones de recombinaison qui vont jouer le rôle d'hameçons. Nous avons testé la capacité de Genefish à capturer des produits PCR du gène bcr, l'efficacité de recombinaison reste faible à cause de la persistance de plusieurs copies du plasmide suicide dans la cellule après l' évenement de recombinaison. Par conséquent, trois stratégies ont été essayées pour améliorer l'efficacité: la co-électroporation, la ségrégation de plasmide et la construction de plasmide suicide en mono-copie. Finalement, la stratégie de la ségrégation plasmidique fonctionne mais l'efficacité de recombinaison est encore trop faible peut-être due à l'incertitude des modèles de recombinaison homologue. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration des fréquences de recombinaison par transfert de fragments du plasmide de capture dans le chromosome de la souche Genefish.

Cancer development is associated with dysfunctions in cell cycle progression or apoptosis. The identification of cellular agents involved in this disease, and the elucidation of mechanisms responsible for these dysfunctions provide the basis for the development of novel anti-cancer drugs.Thus, Pim kinases and Bcl-2 anti-apoptotic proteins which are overexpressed in many malignancies and contribute significantly to chemoresistance are of great interest for the development of targeted cancer therapy. Pim kinases (Pim-1,-2 and -3) belong to a family of serine / threonine kinases which play a key role in cell survival, proliferation and differenciation. Although all protein kinases share ATP as a common substrate, the structure of the ATP-binding pocket of Pim kinases is unique and offers an opportunity for a selective inhibition. Taking account of these specificities, we were interested in the synthesis of novel selective ATP competitive Pim kinase inhibitors. Among the other agents involved in tumorigenesis, Bcl-2 family proteins, which govern apoptosis (or programmed cell death), are subject of a recent interest. These proteins are divided in two classes depending on their function : pro-apoptotic and anti-apoptotic members that are overexpressed in a variety of cancers. In a preliminary work in the laboratory, alkoxyquinoline trimers have demonstrated micromolar inhibition against antiapoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-xL. Therefore, we carried on this structure-activity relationship study with the synthesis of novel analogues., La formation de cancers est liée à des dérèglements de la progression du cycle cellulaire ou de l’apoptose. L’identification des acteurs cellulaires mis en jeu dans la maladie et l’élucidation des mécanismes responsables de ces dysfonctionnements sont à la base de nouveaux traitements anticancéreux. Ainsi, en vue du développement de thérapies ciblées, les kinases Pim et les protéines anti-apoptotiques de la famille des Bcl-2, surexprimées dans de nombreux types de cancers et associées à des phénomènes de chimiorésistance, constituent des cibles pertinentes. Les kinases Pim (Pim-1,-2 et -3) sont une famille de sérine / thréonine kinases qui jouent un rôle fondamental dans les processus de survie, de prolifération ou de différenciation cellulaire. Bien qu’elles possèdent un substrat commun avec les autres protéines kinases, l’ATP, des différences structurales permettent de les différencier et de les inhiber sélectivement. En tenant compte de ces spécificités, nous nous sommes intéressés à la synthèse de nouveaux inhibiteurs sélectifs des kinases Pim, compétitifs de l’ATP. Parmi les autres agents impliqués dans la formation de tumeurs, les protéines de la famille des Bcl-2, responsables du phénomène d’apoptose ou mort cellulaire programmée, font l’objet d’un domaine d’étude récent. Elles se classent en deux familles selon leur fonction : les protéines pro-apoptotiques et les protéines anti-apoptotiques dont la surexpression est observée dans de nombreux cancers. Nous avons poursuivi l’étude de relations structure-activité initiée au laboratoire à partir de trimères d’alkoxyquinoléines, inhibiteurs micromolaires des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-xL, en préparant de nouveaux analogues.

Apoptosis or programmed cell death is a genetically and complex process required for normal development. It is involved in maintenance of tissue homeostasis and removal of damaged or infected cells. Proteins of the Bcl-2 (B-cell lymphoma) family play a critical role in the regulation of apoptosis. Based on their function, these proteins can be divided into two groups : pro-apoptotic and anti-apoptotic members. Protein-protein interactions determine life-or-death of a cell by controlling the release of mitochondrial apoptogenic factors. Anti-apoptotic proteins are overexpressed in many human cancers and often associated with resistance to conventional forms of therapies. So, there is a considerable need to develop agents that specifically target these proteins in order to restore apoptosis in tumours. We were interested in the preparation of quinoline trimers which could inhibit anti-apoptotic proteins of the Bcl-2 family. In the first part of this manuscript, members of the Bcl-2 protein family are described as well as inhibitors of anti-apoptotic proteins. The second part of this work develops the synthesis of our quinolein derivatives. The key step is a Suzuki cross-coupling, involving preparation of various diversely substituted monomers. Biological evaluation of these new compounds is in progress., L'apoptose, ou mort cellulaire programmée est un processus complexe génétiquement contrôlé, essentiel au développement de l'organisme. Il permet notamment le maintien de l'homéostasie tissulaire et l'élimination des cellules endommagées ou infectées. Les protéines de la famille des Bcl-2 (B-cell lymphoma), qui jouent un rôle important dans la régulation de l'apoptose, peuvent se classer en deux catégories selon leur fonction : les protéines proapoptotiques et les protéines anti-apoptotiques. Ces protéines interagissent et déterminent le devenir de la cellule en contrôlant la libération de facteurs apoptotiques depuis la mitochondrie. Les protéines anti-apoptotiques sont surexprimées dans de nombreux types de cancers et sont souvent associées à des phénomènes de résistance aux traitements conventionnels. Elles représentent donc une cible de choix pour l'élaboration de nouveaux traitements visant à rétablir l'apoptose dans les tumeurs. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de trimères de quinoléines, inhibiteurs potentiels des protéines anti-apoptotiques. La première partie de ce travail est une étude bibliographique présentant les protéines de la famille des Bcl-2, leur mode d'action et les inhibiteurs décrits dans la littérature. Dans une deuxième partie, la synthèse des trimères envisagés est présentée. L'étape clé de la préparation de ces molécules est un couplage pallado-catalysé de type Suzuki, nécessitant la synthèse préalable de différents monomères diversement substitués. L'activité biologique de ces nouveaux composés est en cours d'évaluation, et les résultats obtenus nous permettront d'établir une première étude de relation structure-activité.

In Alzheimer's disease, ZnII, CuII and FeIII metal ions interact with the _-amyloid peptide (Ab) to precipitate Ab and generate the toxic H2O2 species. A therapeutic strategy consists in chelating these metal ions with heterocyclic ligands covalently linked to improve their affinity for metal ions. The Cyclo-bi-Phen reduces the amyloid plaques load in transgenic mice mimicking Alzheimer's disease. A second series was designed on the clioquinol model, a quinoline derivative active in vitro and in vivo. More than 20 polyquinoline ligands were synthesized. They display a high affinity for CuII and ZnII. They also inhibit Ab precipitation and H2O2 production due to metal ions in vitro.; Les ions métalliques ZnII, CuII et FeIII interagissent avec le peptide b-amyloïde (Ab) dans la maladie d'Alzheimer. Ils participent à la précipitation d'A_ et à sa toxicité via la production d'H2O2. Une stratégie thérapeutique consiste à chélater ces ions métalliques par des ligands hétérocycliques reliés de façon covalente afin d'augmenter leur affinité pour ces ions. Parmi eux, la Cyclo-bi-Phen diminue les plaques amyloïdes de souris transgéniques modélisant la maladie d'Alzheimer. Une nouvelle série a été établie à partir du clioquinol, un ligand quinoléine actif in vitro et in vivo. Plus de 20 dérivés polyquinoléine ont été synthétisés et possèdent une forte affinité pour ZnII et CuII. Des tests in vitro sur Ab en présence d'ions métalliques ont révélé qu'ils inhibent la précipitation d'Ab et la production d'H2O2 par ces systèmes.

Ten 2-substituted quinoline alkaloids isolated from a plant used for treatment of New World cutaneous leishmaniasis have antileishmanial in vitro activities against the extracellular forms of Leishmania spp. BALB/c mice infected with Leishmania amazonensis PH8 or H-142 or Leishmania venezuelensis were treated 1 day after the parasitic infection with a quinoline alkaloid (100 mg/kg of body weight per day) or with reference drug N-methylglucamine antimonate (Glucantime) (56 mg of pentavalent antimony [Sbv] per kg per day) for 14 days. Lesion development was the criterium used to assess disease severity. Two three-carbon chain quinolines [2-n-propylquinoline and 2-(1',2'-trans-epoxypropyl)quinoline (chimanine D)] were more potent than N-methylglucamine antimonate against L. amazonensis PH8, and five quinoline alkaloids [2-(3,4-methylenedioxyphenylethyl)quinoline, cusparine, 2-(3,4-dimethoxyphenylethyl)quinoline, 2-(E)-prop-1'-enylquinoline (chimanine B), and skimmianine] were as effective as the reference drug. Single treatment near the site of infection, 14 days after infection with L. amazonensis, with 2-n-propylquinoline or chimanine B reduced the severity of lesions but less notably than N-methylglucamine antimonate. 2-n-Propylquinoline exhibited significant activity against the virulent strain L. venezuelensis. The active products did not show any apparent toxicities during the experiment. This study is, to our knowledge, the first to show the activity of 2-substituted quinoline alkaloids for experimental treatment of New World cutaneous leishmaniasis. Further investigations of these compounds might yet prove helpful for the development of new antileishmanial drugs.