Développement d'un tandem multicatalytique méthylénation - couplage de Heck et Approche synthétique de l'Hodgsonox

Cette thèse comprend deux parties distinctes, dans lesquelles seront décrits tout d’abord, le développement d’un procédé multicatalytique en un seul pot d’une réaction de méthylénation suivie d’un couplage de Heck, puis dans un second temps, une étude vers la synthèse de l’Hodgsonox. Le premier thème de la thèse correspond à la mise en place d’un procédé en un seul pot, basé sur la méthodologie de méthylénation catalysée par un métal de transition, développée au sein du groupe du Pr. Lebel, et sur des couplages de Heck. Différentes études de compatibilité des réactifs mis en présence sont abordées, ainsi que le choix des conditions optimales (Pd(OAc)2 et P(o-tol)3) pour la réalisation d’un tel système qui ne requiert aucun isolement du produit intermédiaire. Il a été démontré que la présence de triphénylphosphine en excès inhibe la réaction de couplage de Heck, ce qui a finalement orienté notre choix vers les sels de cuivre pour la catalyse de la réaction de méthylénation. Le tandem séquentiel a ensuite été appliqué à la synthèse de divers stilbènes, notamment des composés dérivés du Resvératrol, molécule d’intérêt thérapeutique pour les maladies cardiovasculaires, et à la synthèse d’indanes substitués, avec un couplage intramoléculaire, avec de bons rendements. La deuxième partie de cette thèse traite de l’étude menée vers la synthèse de l’Hodgsonox. Cette molécule correspond à une nouvelle classe de sesquiterpènes tricycliques, comportant un dihydropyrane doté d’une fonction éther diallylique. Cette molécule représente un défi synthétique pour le groupe du Pr. Lebel, qui envisage de synthétiser les deux doubles liaisons terminales au moyen de la méthodologie de méthylénation développée au sein du groupe. L’Hodgsonox, dont la biosynthèse utilise la voie MEP, a un potentiel insecticide pour la croissance de la larve de la mouche verte d’Australie, Lucilia cuprina. La synthèse envisagée au cours de ces travaux est basée sur la formation préalable d’un cycle à 5 chaînons, comportant 3 centres stéréogéniques, puis sur la cyclisation du cycle pyranique au moyen d’une réaction d’insertion dans un lien O H. Un dédoublement cinétique dynamique sur une δ butyrolactone substituée permet de fixer la stéréochimie relative de deux centres chiraux dès la première étape. Le cycle à 5 chaînons est ensuite formé par métathèse après 6 étapes avec un rendement de 37%. Une addition conjuguée suivie d’une réaction de Saegusa et d’une réaction d’hydrosilylation introduit le groupement isopropyle de manière syn. Après mise en place d’un groupement céto-ester, un transfert de groupement diazonium permet de préparer le précurseur pour la réaction d’insertion dans un lien O-H. Le bicycle correspondant à la structure de base de l’Hodgsonox a été préparé au moyen de 16 étapes linéaires avec un rendement global de 12%.

Approches algorithmiques pour l’inférence d’histoires de duplication en tandem avec inversions et délétions pour des familles multigéniques

[Français] Une fraction importante des génomes eucaryotes est constituée de Gènes Répétés en Tandem (GRT). Un mécanisme fondamental dans l’évolution des GRT est la recombinaison inégale durant la méiose, entrainant la duplication locale (en tandem) de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents. Différents algorithmes ont été proposés pour inférer une histoire de duplication en tandem pour un cluster de GRT. Cependant, leur utilisation est limitée dans la pratique, car ils ne tiennent pas compte d’autres événements évolutifs pourtant fréquents, comme les inversions, les duplications inversées et les délétions. Cette thèse propose différentes approches algorithmiques permettant d’intégrer ces événements dans le modèle de duplication en tandem classique. Nos contributions sont les suivantes: • Intégrer les inversions dans un modèle de duplication en tandem simple (duplication d’un gène à la fois) et proposer un algorithme exact permettant de calculer le nombre minimal d’inversions s’étant produites dans l’évolution d’un cluster de GRT. • Généraliser ce modèle pour l’étude d’un ensemble de clusters orthologues dans plusieurs espèces. • Proposer un algorithme permettant d’inférer l’histoire évolutive d’un cluster de GRT en tenant compte des duplications en tandem, duplications inversées, inversions et délétions de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents.

Développement d'une nouvelle méthodologie d'oléfination catalysée par les complexes de cuivre : applications dans des réactions en tandem

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude pilote des effets du Tandem Forsus Maxillary Corrector sur la croissance des maxillaires

Objectif : Récemment, un nouvel appareil issu de la technologie du Forsus™ et visant à corriger les malocclusions de classe III a été mis sur le marché et se popularise dans la pratique orthodontique : le Tandem Forsus Maxillary Corrector (TFMC). L’objectif de la présente étude est de mesurer les effets squelettiques, l’influence réelle sur la croissance, et les effets dento-alvéolaires du port du TFMC. Matériel et méthodes : 14 patients présentant une malocclusion de classe III (âge moyen de 9 ans 6 mois) traités par le même orthodontiste ont participé à cette étude prospective. Le groupe consiste en 10 garçons et 4 filles. Le Tandem Forsus Maxillary Corrector est porté de 12 à 14 heures par jour jusqu’à l’obtention d’une surcorrection du surplomb horizontal et une relation dentaire de classe I. Le traitement est généralement d’une durée de 8 à 9 mois. Des radiographies céphalométriques latérales prises avant (T1) et après (T2) le traitement ont été analysées afin de déterminer les changements dentaires et squelettiques. Les résultats ont été comparés à un groupe contrôle composé de 42 enfants provenant du Centre de croissance de l’Université de Montréal. Les radiographies ont été tracées et analysées de manière aveugle à l’aide du logiciel Dolphin Imaging (ver 11.0, Patterson Dental, Chatsworth, California). L’erreur sur la méthode a été évaluée avec la formule de Dahlberg, le coefficient de corrélation intra-classe et l’indice de Bland-Altman. L’effet du traitement a été évalué à l’aide du test t pour échantillons appariés. L’effet de la croissance pour le groupe contrôle a été calculé à l’aide d’un test t pour échantillons indépendants. Résultats : L’utilisation du TFMC produit un mouvement antérieur et une rotation antihoraire du maxillaire. De plus, il procline les incisives supérieures et rétrocline les incisives inférieures. Une rotation antihoraire du plan occlusal contribue aussi à la correction de la malocclusion de classe III. Par contre, le TFMC ne semble pas avoir pour effet de restreindre la croissance mandibulaire. Conclusion : La présente étude tend à démontrer que le port de l’appareil TFMC a un effet orthopédique et dento-alvéolaire significatif lors du traitement correctif des malocclusions modérées de classe III.

Devenir environnemental des antidépresseurs dans les rejets urbains par chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem

Les troubles reliés à la dépression, l’épuisement professionnel et l’anxiété sont de plus en plus répandus dans notre société moderne. La consommation croissante d’antidépresseurs dans les différents pays du monde est responsable de la récente détection de résidus à l’état de traces dans les rejets urbains municipaux. Ainsi, ces substances dites « émergentes » qui possèdent une activité pharmacologique destinée à la régulation de certains neurotransmetteurs dans le cerveau suscitent maintenant de nombreuses inquiétudes de la part de la communauté scientifique. L’objectif principal de ce projet de doctorat a été de mieux comprendre le devenir de plusieurs classes d’antidépresseurs présents dans diverses matrices environnementales (i.e. eaux de surfaces, eaux usées, boues de traitement, tissus biologiques) en développant de nouvelles méthodes analytiques fiables capables de les détecter, quantifier et confirmer par chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-QqQMS, LC-QqToFMS). Une première étude complétée à la station d’épuration de la ville de Montréal a permis de confirmer la présence de six antidépresseurs et quatre métabolites N-desmethyl dans les affluents (2 - 330 ng L-1). Pour ce traitement primaire (physico-chimique), de faibles taux d’enlèvement (≤ 15%) ont été obtenus. Des concentrations d’antidépresseurs atteignant près de 100 ng L-1 ont également été détectées dans le fleuve St-Laurent à 0.5 km du point de rejet de la station d’épuration. Une seconde étude menée à la même station a permis l’extraction sélective d’antidépresseurs dans trois tissus (i.e. foie, cerveau et filet) de truites mouchetées juvéniles exposées à différentes concentrations d’effluent dilué traité et non-traité à l’ozone. Un certain potentiel de bioaccumulation dans les tissus (0.08-10 ng g-1) a été observé pour les spécimens exposés à l’effluent non-traité (20% v/v) avec distribution majoritaire dans le foie et le cerveau. Une intéressante corrélation a été établie entre les concentrations de trois antidépresseurs dans le cerveau et l’activité d’un biomarqueur d’exposition (i.e. pompe N/K ATPase impliquée dans la régulation de la sérotonine) mesurée à partir de synaptosomes de truites exposées aux effluents. Une investigation de l’efficacité de plusieurs stations d’épuration canadiennes opérant différents types de traitements a permis de constater que les traitements secondaires (biologiques) étaient plus performants que ceux primaires (physico-chimiques) pour enlever les antidépresseurs (taux moyen d’enlèvement : 30%). Les teneurs les plus élevées dans les boues traitées (biosolides) ont été obtenues avec le citalopram (1033 ng g-1), la venlafaxine (833 ng g-1) et l’amitriptyline (78 ng g-1). Des coefficients de sorption expérimentaux (Kd) calculés pour chacun des antidépresseurs ont permis d’estimer une grande sorption des composés sertraline, desméthylsertraline, paroxetine et fluoxetine sur les solides (log Kd > 4). Finalement, un excellent taux d’enlèvement moyen de 88% a été obtenu après ozonation (5 mg L-1) d’un effluent primaire. Toutefois, la caractérisation de nouveaux sous-produits N-oxyde (venlafaxine, desmethylvenlafaxine) par spectrométrie de masse à haute résolution (LC-QqToFMS) dans l’effluent traité à l’ozone a mis en lumière la possibilité de formation de multiples composés polaires de toxicité inconnue.

Analyse des agents de chimiothérapie par extraction sur phase solide automatisée couplée à la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-ESI-MS/MS)

Les dernières décennies ont été marquées par une augmentation du nombre des cas de cancers, ce qui a subséquemment conduit à une augmentation dans la consommation des agents de chimiothérapie. La toxicité et le caractère cancérogène de ces molécules justifient l’intérêt crucial porté à leur égard. Quelques études ont fait l’objet de détection et de quantification des agents de chimiothérapie dans des matrices environnementales. Dans ce projet, une méthode utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) précédée d’une extraction sur phase solide (SPE) automatisée ou en ligne a été développée pour la détection et la quantification d’un groupe de six agents de chimiothérapie. Parmi ceux-ci figurent les plus utilisés au Québec (gemcitabine, méthotrexate, cyclophosphamide, ifosfamide, irinotécan, épirubicine) et présentant des propriétés physico-chimiques et des structures chimiques différentes. La méthode développée a été validée dans une matrice réelle représentant l’affluent d’une station d’épuration dans la région de Montréal. Deux des six composés cytotoxiques étudiés en l’occurrence (cyclophosphamide et méthotrexate) ont été détectés dans huit échantillons sur les neuf qui ont été recensés, essentiellement au niveau de l’affluent et l’effluent de quelques stations d’épuration de la région de Montréal. Les résultats des analyses effectuées sur les échantillons réels ont montré qu’il n’y avait pas de différence significative dans la concentration entre l’affluent et l’effluent, et donc que les systèmes d’épuration semblent inefficaces pour la dégradation de ces molécules.

Assessment of Tandem Mass Spectrometry and High Resolution Mass Spectrometry for the Analysis of Bupivacaine in Plasma

Triple quadrupole mass spectrometers coupled with high performance liquid chromatography are workhorses in quantitative bioanalyses. It provides substantial benefits including reproducibility, sensitivity and selectivity for trace analysis. Selected Reaction Monitoring allows targeted assay development but data sets generated contain very limited information. Data mining and analysis of non-targeted high-resolution mass spectrometry profiles of biological samples offer the opportunity to perform more exhaustive assessments, including quantitative and qualitative analysis. The objectives of this study was to test method precision and accuracy, statistically compare bupivacaine drug concentration in real study samples and verify if high resolution and accurate mass data collected in scan mode can actually permit retrospective data analysis, more specifically, extract metabolite related information. The precision and accuracy data presented using both instruments provided equivalent results. Overall, the accuracy was ranging from 106.2 to 113.2% and the precision observed was from 1.0 to 3.7%. Statistical comparisons using a linear regression between both methods reveal a coefficient of determination (R2) of 0.9996 and a slope of 1.02 demonstrating a very strong correlation between both methods. Individual sample comparison showed differences from -4.5% to 1.6% well within the accepted analytical error. Moreover, post acquisition extracted ion chromatograms at m/z 233.1648 ± 5 ppm (M-56) and m/z 305.2224 ± 5 ppm (M+16) revealed the presence of desbutyl-bupivacaine and three distinct hydroxylated bupivacaine metabolites. Post acquisition analysis allowed us to produce semiquantitative evaluations of the concentration-time profiles for bupicavaine metabolites.

In Vitro Ketamine CYP3A Mediated Metabolism Study using Mammalian Liver S9 Fractions, cDNA Expressed Enzymes and Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry

Ketamine is widely used in medicine in combination with several benzodiazepines including midazolam. The objectives of this study were to develop a novel HPLC-MS/SRM method capable of quantifying ketamine and norketamine using an isotopic dilution strategy in biological matrices and study the formation of norketamine, the principal metabolite of ketamine with and without the presence of midazolam, a well-known CYP3A substrate. The chromatographic separation was achieved using a Thermo Betasil Phenyl 100 x 2 mm column combined with an isocratic mobile phase composed of acetonitrile, methanol, water and formic acid (60:20:20:0.4) at a flow rate of 300 μL/min. The mass spectrometer was operating in selected reaction monitoring mode and the analytical range was set at 0.05–50 μM. The precision (%CV) and accuracy (%NOM) observed were ranging from 3.9–7.8 and 95.9.2–111.1% respectively. The initial rate of formation of norketamine was determined using various ketamine concentration and Km values of 18.4 μM, 13.8 μM and 30.8 μM for rat, dog and human liver S9 fractions were observed respectively. The metabolic stability of ketamine on liver S9 fractions was significantly higher in human (T1/2 = 159.4 min) compared with rat (T1/2 = 12.6 min) and dog (T1/2 = 7.3 min) liver S9 fractions. Moreover significantly lower IC50 and Ki values observed in human compared with rat and dog liver S9 fractions. Experiments with cDNA expressed CYP3A enzymes showed the formation of norketamine is mediated by CYP3A but results suggest an important contribution from others isoenzymes, most likely CYP2C particularly in rat.

Plasmodium vivax lineages: geographical distribution, tandem repeat polymorphism, and phylogenetic relationship

Background: Multi-drug resistance and severe/ complicated cases are the emerging phenotypes of vivax malaria, which may deteriorate current anti-malarial control measures. The emergence of these phenotypes could be associated with either of the two Plasmodium vivax lineages. The two lineages had been categorized as Old World and New World, based on geographical sub-division and genetic and phenotypical markers. This study revisited the lineage hypothesis of P. vivax by typing the distribution of lineages among global isolates and evaluated their genetic relatedness using a panel of new mini-satellite markers. Methods: 18S SSU rRNA S-type gene was amplified from 420 Plasmodium vivax field isolates collected from different geographical regions of India, Thailand and Colombia as well as four strains each of P. vivax originating from Nicaragua, Panama, Thailand (Pak Chang), and Vietnam (ONG). A mini-satellite marker panel was then developed to understand the population genetic parameters and tested on a sample subset of both lineages. Results: 18S SSU rRNA S-type gene typing revealed the distribution of both lineages (Old World and New World) in all geographical regions. However, distribution of Plasmodium vivax lineages was highly variable in every geographical region. The lack of geographical sub-division between lineages suggests that both lineages are globally distributed. Ten mini-satellites were scanned from the P. vivax genome sequence; these tandem repeats were located in eight of the chromosomes. Mini-satellites revealed substantial allelic diversity (7-21, AE = 14.6 +/- 2.0) and heterozygosity (He = 0.697-0.924, AE = 0.857 +/- 0.033) per locus. Mini-satellite comparison between the two lineages revealed high but similar pattern of genetic diversity, allele frequency, and high degree of allele sharing. A Neighbour-Joining phylogenetic tree derived from genetic distance data obtained from ten mini-satellites also placed both lineages together in every cluster. Conclusions: The global lineage distribution, lack of genetic distance, similar pattern of genetic diversity, and allele sharing strongly suggested that both lineages are a single species and thus new emerging phenotypes associated with vivax malaria could not be clearly classified as belonging to a particular lineage on basis of their geographical origin.

Tandem Learning Plus : un proyecto europeo en Toledo.

Se trata de un intento de acercar al alumno al estudio del idioma extranjero a través del intercambio de alumnos entre Toledo y Belfast, se trata la necesidad de la práctica del idioma entre alumnos de los diferentes centros como medio de asentar los conocimientos del idioma. Se concluye con la reflexión de las ventajas del intercambio cultural .

Synthesis of fused cyclic systems containing medium-sized rings through tandem ROM-RCM of norbornene derivatives embedded in a carbohydrate template

A general approach for the synthesis of fused cyclic systems containing medium-sized rings (7-9) has been developed. The key steps involve a diastereoface-selective Diels-Alder reaction of the dienophiles 4a-d attached to a furanosugar with cyclopentadiene and ring opening (ROM)-ring closing metathesis (RCM) of the resulting norbornene derivatives 10a-d and 11a-d. Diels-Alder reaction of the dienophiles 4a-d with cyclopentadiene in the absence of a catalyst produced 10a-d as the major product arising through addition of the diene to the unhindered Si-face. The most interesting and new aspect of the Diels-Alder reaction of these dienophiles is the accessibility of the Re-face that was blocked by the alkenyl chains under Lewis acid catalysis producing the diastereoisomers 11a-d exclusively. The reversal of facial selectivity from an uncatalyzed reaction to a catalyzed one is unprecedented. The observed stereochemical dichotomy is attributed to rotation of the enone moiety along the or bond linking the sugar moiety during formation of the chelate 13. This makes the Re-face of the enone moiety in 4a-d unhindered. Diels-Alder reaction of the carbocyclic analogue 15 under Lewis acid catalysis produced a 1: 1 mixture of the adducts 16 and 17 confirming the participation of sugar ring oxygen in chelate formation. Finally ROM-RCM of 10a-d and 11a-d with Grubbs' catalyst afforded the cis-syn-cis and cis-anti-cis bicyclo-annulated sugars 21a-d and 23a-d, respectively, containing 7-9 membered rings.

Analysis of chain and blood group type and branching pattern of sialylated oligosaccharides by negative ion electrospray tandem mass spectrometry

We previously reported sequence determination of neutral oligosaccharides by negative ion electrospray tandem mass spectrometry on a quadrupole-orthogonal time-of-flight instrument with high sensitivity and without the need of derivatization. In the present report, we extend our strategies to sialylated oligosaccharides for analysis of chain and blood group types together with branching patterns. A main feature in the negative ion mass spectrometry approach is the unique double glycosidic cleavage induced by 3-glycosidic substitution, producing characteristic D-type fragments which can be used to distinguish the type 1 and type 2 chains, the blood group related Lewis determinants, 3,6-disubstituted core branching patterns, and to assign the structural details of each of the branches. Twenty mono- and disialylated linear and branched oligosaccharides were used for the investigation, and the sensitivity achieved is in the femtomole range. To demonstrate the efficacy of the strategy, we have determined a novel complex disialylated and monofucosylated tridecasaccharide that is based on the lacto-N-decaose core. The structure and sequence assignment was corroborated by :methylation analysis and H-1 NMR spectroscopy.

Validation of short tandem repeat analysis for the investigation of cases of disputed paternity

This study details validation of two separate multiplex STR systems for use in paternity investigations. These are the Second Generation Multiplex (SGM) developed by the UK Forensic Science Service and the PowerPlex 1 multiplex commercially available from Promega Inc. (Madison, WI, USA). These multiplexes contain 12 different STR systems (two are duplicated in the two systems). Population databases from Caucasian, Asian and Afro-Caribbean populations have been compiled for all loci. In all but two of the 36 STR/ethnic group combinations, no evidence was obtained to indicate inconsistency with Hardy-Weinberg (HW) proportions. Empirical and theoretical approaches have been taken to validate these systems for paternity testing. Samples from 121 cases of disputed paternity were analysed using established Single Locus Probe (SLP) tests currently in use, and also using the two multiplex STR systems. Results of all three test systems were compared and no non-conformities in the conclusions were observed, although four examples of apparent germ line mutations in the STR systems were identified. The data was analysed to give information on expected paternity indices and exclusion rates for these STR systems. The 12 systems combined comprise a highly discriminating test suitable for paternity testing. 99.96% of non-fathers are excluded from paternity on two or more STR systems. Where no exclusion is found, Paternity Index (PI) values of > 10,000 are expected in > 96% of cases.

Short tandem repeat profiling provides an international reference standard for human cell lines

Cross-contamination between cell lines is a longstanding and frequent cause of scientific misrepresentation. Estimates from national testing services indicate that up to 36% of cell lines are of a different origin or species to that claimed. To test a standard method of cell line authentication, 253 human cell lines from banks and research institutes worldwide were analyzed by short tandem repeat profiling. The short tandem repeat profile is a simple numerical code that is reproducible between laboratories, is inexpensive, and can provide an international reference standard for every cell line. If DNA profiling of cell lines is accepted and demanded internationally, scientific misrepresentation because of cross-contamination can be largely eliminated.

Tandem quadruplication of HMA4 in the zinc (Zn) and cadmium (Cd) hyperaccumulator Noccaea caerulescens

Zinc (Zn) and cadmium (Cd) hyperaccumulation may have evolved twice in the Brassicaceae, in Arabidopsis halleri and in the Noccaea genus. Tandem gene duplication and deregulated expression of the Zn transporter, HMA4, has previously been linked to Zn/Cd hyperaccumulation in A. halleri. Here, we tested the hypothesis that tandem duplication and deregulation of HMA4 expression also occurs in Noccaea. A Noccaea caerulescens genomic library was generated, containing 36,864 fosmid pCC1FOS (TM) clones with insert sizes similar to 20-40 kbp, and screened with a PCR-generated HMA4 genomic probe. Gene copy number within the genome was estimated through DNA fingerprinting and pooled fosmid pyrosequencing. Gene copy numbers within individual clones was determined by PCR analyses with novel locus specific primers. Entire fosmids were then sequenced individually and reads equivalent to 20-fold coverage were assembled to generate complete whole contigs. Four tandem HMA4 repeats were identified in a contiguous sequence of 101,480 bp based on sequence overlap identities. These were flanked by regions syntenous with up and downstream regions of AtHMA4 in Arabidopsis thaliana. Promoter-reporter beta-glucuronidase (GUS) fusion analysis of a NcHMA4 in A. thaliana revealed deregulated expression in roots and shoots, analogous to AhHMA4 promoters, but distinct from AtHMA4 expression which localised to the root vascular tissue. This remarkable consistency in tandem duplication and deregulated expression of metal transport genes between N. caerulescens and A. halleri, which last shared a common ancestor > 40 mya, provides intriguing evidence that parallel evolutionary pathways may underlie Zn/Cd hyperaccumulation in Brassicaceae.