SwissDock, a protein-small molecule docking web service based on EADock DSS.

Most life science processes involve, at the atomic scale, recognition between two molecules. The prediction of such interactions at the molecular level, by so-called docking software, is a non-trivial task. Docking programs have a wide range of applications ranging from protein engineering to drug design. This article presents SwissDock, a web server dedicated to the docking of small molecules on target proteins. It is based on the EADock DSS engine, combined with setup scripts for curating common problems and for preparing both the target protein and the ligand input files. An efficient Ajax/HTML interface was designed and implemented so that scientists can easily submit dockings and retrieve the predicted complexes. For automated docking tasks, a programmatic SOAP interface has been set up and template programs can be downloaded in Perl, Python and PHP. The web site also provides an access to a database of manually curated complexes, based on the Ligand Protein Database. A wiki and a forum are available to the community to promote interactions between users. The SwissDock web site is available online at http://www.swissdock.ch. We believe it constitutes a step toward generalizing the use of docking tools beyond the traditional molecular modeling community.

Tools in pharmacovigilance in psychiatry: therapeutic drug monitoring, pharmacogenetic tests and drug-drug interactions databases

SUMMARYIn order to increase drug safety we must better understand how medication interacts with the body of our patients and this knowledge should be made easily available for the clinicians prescribing the medication. This thesis contributes to how the knowledge of some drug properties can increase and how to make information readily accessible for the medical professionals. Furthermore it investigates the use of Therapeutic drug monitoring, drug interaction databases and pharmacogenetic tests in pharmacovigilance.Two pharmacogenetic studies in the naturalistic setting of psychiatric in-patients clinics have been performed; one with the antidepressant mirtazapine, the other with the antipsychotic clozapine. Forty-five depressed patients have been treated with mirtazapine and were followed for 8 weeks. The therapeutic effect was as seen in other previous studies. Enantioselective analyses could confirm an influence of age, gender and smoking in the pharmacokinetics of mirtazapine; it showed a significant influence of the CYP2D6 genotype on the antidepressant effective S-enantiomer, and for the first time an influence of the CYP2B6 genotype on the plasma concentrations of the 8-OH metabolite was found. The CYP2B6*/*6 genotype was associated to better treatment response. A detailed hypothesis of the metabolic pathways of mirtazapine is proposed. In the second pharmacogenetic study, analyses of 75 schizophrenic patients treated with clozapine showed the influence of CYP450 and ABCB1 genotypes on its pharmacokinetics. For the first time we could demonstrate an in vivo effect of the CYP2C19 genotype and an influence of P-glycoprotein on the plasma concentrations of clozapine. Further we confirmed in vivo the prominent role of CYP1A2 in the metabolism of clozapine.Identifying risk factors for the occurrence of serious adverse drug reactions (SADR) would allow a more individualized and safer drug therapy. SADR are rare events and therefore difficult to study. We tested the feasibility of a nested matched case-control study to examine the influence of high drug plasma levels and CYP2D6 genotypes on the risk to experience an SADR. In our sample we compared 62 SADR cases with 82 controls; both groups were psychiatric patients from the in-patient clinic Königsfelden. Drug plasma levels of >120% of the upper recommended references could be identified as a risk factor with a statistically significant odds ratio of 3.5, a similar trend could be seen for CYP2D6 poor metaboliser. Although a matched case-control design seems a valid method, 100% matching is not easy to perform in a relative small cohort of one in-patient clinic. However, a nested case-control study is feasible.On the base of the experience gained in the AMSP+ study and the fact that we have today only sparse data indicating that routine drug plasma concentration monitoring and/or pharmacogenetic testing in psychiatry are justified to minimize the risk for ADR, we developed a test algorithm named "TDM plus" (TDM plus interaction checks plus pharmacogenetic testing).Pharmacovigilance programs such as the AMSP project (AMSP = Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie) survey psychiatric in-patients in order to collect SADR and to detect new safety signals. Case reports of such SADR are, although anecdotal, valuable to illustrate rare clinical events and sometimes confirm theoretical assumptions of e.g. drug interactions. Seven pharmacovigilance case reports are summarized in this thesis.To provide clinicians with meaningful information on the risk of drug combinations, during the course of this thesis the internet based drug interaction program mediQ.ch (in German) has been developed. Risk estimation is based on published clinical and pharmacological information of single drugs and alimentary products, including adverse drug reaction profiles. Information on risk factors such as renal and hepatic insufficiency and specific genotypes are given. More than 20'000 drug pairs have been described in detail. Over 2000 substances with their metabolic and transport pathways are included and all information is referenced with links to the published scientific literature or other information sources. Medical professionals of more than 100 hospitals and 300 individual practitioners do consult mediQ.ch regularly. Validations with comparisons to other drug interaction programs show good results.Finally, therapeutic drug monitoring, drug interaction programs and pharmacogenetic tests are helpful tools in pharmacovigilance and should, in absence of sufficient routine tests supporting data, be used as proposed in our TDM plus algorithm.RESUMEPour améliorer la sécurité d'emploi des médicaments il est important de mieux comprendre leurs interactions dans le corps des patients. Ensuite le clinicien qui prescrit une pharmacothérapie doit avoir un accès simple à ces informations. Entre autres, cette thèse contribue à mieux connaître les caractéristiques pharmacocinétiques de deux médicaments. Elle examine aussi l'utilisation de trois outils en pharmacovigilance : le monitorage thérapeutique des taux plasmatiques des médicaments (« therapeutic drug monitoring »), un programme informatisé d'estimation du risque de combinaisons médicamenteuses, et enfin des tests pharmacogénétiques.Deux études cliniques pharmacogénétiques ont été conduites dans le cadre habituel de clinique psychiatrique : l'une avec la mirtazapine (antidépresseur), l'autre avec la clozapine (antipsychotique). On a traité 45 patients dépressifs avec de la mirtazapine pendant 8 semaines. L'effet thérapeutique était semblable à celui des études précédentes. Nous avons confirmé l'influence de l'âge et du sexe sur la pharmacocinétique de la mirtazapine et la différence dans les concentrations plasmatiques entre fumeurs et non-fumeurs. Au moyen d'analyses énantiomères sélectives, nous avons pu montrer une influence significative du génotype CYP2D6 sur l'énantiomère S+, principalement responsable de l'effet antidépresseur. Pour la première fois, nous avons trouvé une influence du génotype CYP2B6 sur les taux plasmatiques de la 8-OH-mirtazapine. Par ailleurs, le génotype CYP2B6*6/*6 était associé à une meilleure réponse thérapeutique. Une hypothèse sur les voies métaboliques détaillées de la mirtazapine est proposée. Dans la deuxième étude, 75 patients schizophrènes traités avec de la clozapine ont été examinés pour étudier l'influence des génotypes des iso-enzymes CYP450 et de la protéine de transport ABCB1 sur la pharmacocinétique de cet antipsychotique. Pour la première fois, on a montré in vivo un effet des génotypes CYP2C19 et ABCB1 sur les taux plasmatiques de la clozapine. L'importance du CYP1A2 dans le métabolisme de la clozapine a été confirmée.L'identification de facteurs de risques dans la survenue d'effets secondaire graves permettrait une thérapie plus individualisée et plus sûre. Les effets secondaires graves sont rares. Dans une étude de faisabilité (« nested matched case-control design » = étude avec appariement) nous avons comparé des patients avec effets secondaires graves à des patients-contrôles prenant le même type de médicaments mais sans effets secondaires graves. Des taux plasmatiques supérieurs à 120% de la valeur de référence haute sont associés à un risque avec « odds ratio » significatif de 3.5. Une tendance similaire est apparue pour le génotype du CYP2D6. Le « nested matched case-control design » semble une méthode valide qui présente cependant une difficulté : trouver des patients-contrôles dans le cadre d'une seule clinique psychiatrique. Par contre la conduite d'une « nested case-control study » sans appariement est recommandable.Sur la base de notre expérience de l'étude AMSP+ et le fait que nous disposons que de peux de données justifiant des monitorings de taux plasmatiques et/ou de tests pharmacogénétiques de routine, nous avons développé un test algorithme nommé « TDMplus » (TDM + vérification d'interactions médicamenteuses + tests pharmacogénétique).Des programmes de pharmacovigilances comme celui de l'AMSP (Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie = pharmacovigilance en psychiatrie) collectent les effets secondaires graves chez les patients psychiatriques hospitalisés pour identifier des signaux d'alertes. La publication de certains de ces cas même anecdotiques est précieuse. Elle décrit des événements rares et quelques fois une hypothèse sur le potentiel d'une interaction médicamenteuse peut ainsi être confirmée. Sept publications de cas sont résumées ici.Dans le cadre de cette thèse, on a développé un programme informatisé sur internet (en allemand) - mediQ.ch - pour estimer le potentiel de risques d'une interaction médicamenteuse afin d'offrir en ligne ces informations utiles aux cliniciens. Les estimations de risques sont fondées sur des informations cliniques (y compris les profils d'effets secondaires) et pharmacologiques pour chaque médicament ou substance combinés. Le programme donne aussi des informations sur les facteurs de risques comme l'insuffisance rénale et hépatique et certains génotypes. Actuellement il décrit en détail les interactions potentielles de plus de 20'000 paires de médicaments, et celles de 2000 substances actives avec leurs voies de métabolisation et de transport. Chaque information mentionne sa source d'origine; un lien hypertexte permet d'y accéder. Le programme mediQ.ch est régulièrement consulté par les cliniciens de 100 hôpitaux et par 300 praticiens indépendants. Les premières validations et comparaisons avec d'autres programmes sur les interactions médicamenteuses montrent de bons résultats.En conclusion : le monitorage thérapeutique des médicaments, les programmes informatisés contenant l'information sur le potentiel d'interaction médicamenteuse et les tests pharmacogénétiques sont de précieux outils en pharmacovigilance. Nous proposons de les utiliser en respectant l'algorithme « TDM plus » que nous avons développé.

Identification of potential small molecule binding pockets on Rho family GTPases

Rho GTPases are conformational switches that control a wide variety of signaling pathways critical for eukaryotic cell development and proliferation. They represent attractive targets for drug design as their aberrant function and deregulated activity is associated with many human diseases including cancer. Extensive high-resolution structures (.100) and recent mutagenesis studies have laid the foundation for the design of new structure-based chemotherapeutic strategies. Although the inhibition of Rho signaling with drug-like compounds is an active area of current research, very little attention has been devoted to directly inhibiting Rho by targeting potential allosteric non-nucleotide binding sites. By avoiding the nucleotide binding site, compounds may minimize the potential for undesirable off-target interactions with other ubiquitous GTP and ATP binding proteins. Here we describe the application of molecular dynamics simulations, principal component analysis, sequence conservation analysis, and ensemble small-molecule fragment mapping to provide an extensive mapping of potential small-molecule binding pockets on Rho family members. Characterized sites include novel pockets in the vicinity of the conformationaly responsive switch regions as well as distal sites that appear to be related to the conformations of the nucleotide binding region. Furthermore the use of accelerated molecular dynamics simulation, an advanced sampling method that extends the accessible time-scale of conventional simulations, is found to enhance the characterization of novel binding sites when conformational changes are important for the protein mechanism.

C3-symmetric peptide scaffolds are functional mimetics of trimeric CD40L.

Interaction between CD40, a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) superfamily, and its ligand CD40L, a 39-kDa glycoprotein, is essential for the development of humoral and cellular immune responses. Selective blockade or activation of this pathway provides the ground for the development of new treatments against immunologically based diseases and malignancies. Like other members of the TNF superfamily, CD40L monomers self-assemble around a threefold symmetry axis to form noncovalent homotrimers that can each bind three receptor molecules. Here, we report on the structure-based design of small synthetic molecules with C3 symmetry that can mimic CD40L homotrimers. These molecules interact with CD40, compete with the binding of CD40L to CD40, and reproduce, to a certain extent, the functional properties of the much larger homotrimeric soluble CD40L. Architectures based on rigid C3-symmetric cores may thus represent a general approach to mimicking homotrimers of the TNF superfamily.

SwissParam: a fast force field generation tool for small organic molecules.

The drug discovery process has been deeply transformed recently by the use of computational ligand-based or structure-based methods, helping the lead compounds identification and optimization, and finally the delivery of new drug candidates more quickly and at lower cost. Structure-based computational methods for drug discovery mainly involve ligand-protein docking and rapid binding free energy estimation, both of which require force field parameterization for many drug candidates. Here, we present a fast force field generation tool, called SwissParam, able to generate, for arbitrary small organic molecule, topologies, and parameters based on the Merck molecular force field, but in a functional form that is compatible with the CHARMM force field. Output files can be used with CHARMM or GROMACS. The topologies and parameters generated by SwissParam are used by the docking software EADock2 and EADock DSS to describe the small molecules to be docked, whereas the protein is described by the CHARMM force field, and allow them to reach success rates ranging from 56 to 78%. We have also developed a rapid binding free energy estimation approach, using SwissParam for ligands and CHARMM22/27 for proteins, which requires only a short minimization to reproduce the experimental binding free energy of 214 ligand-protein complexes involving 62 different proteins, with a standard error of 2.0 kcal mol(-1), and a correlation coefficient of 0.74. Together, these results demonstrate the relevance of using SwissParam topologies and parameters to describe small organic molecules in computer-aided drug design applications, together with a CHARMM22/27 description of the target protein. SwissParam is available free of charge for academic users at www.swissparam.ch.

Rational design of 4-aryl-1,2,3-triazoles for indoleamine 2,3-dioxygenase 1 inhibition.

Indoleamine 2,3-dioxygenase 1 (IDO1) is an important therapeutic target for the treatment of diseases such as cancer that involve pathological immune escape. Starting from the scaffold of our previously discovered IDO1 inhibitor 4-phenyl-1,2,3-triazole, we used computational structure-based methods to design more potent ligands. This approach yielded highly efficient low molecular weight inhibitors, the most active being of nanomolar potency both in an enzymatic and in a cellular assay, while showing no cellular toxicity and a high selectivity for IDO1 over tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO). A quantitative structure-activity relationship based on the electrostatic ligand-protein interactions in the docked binding modes and on the quantum chemically derived charges of the triazole ring demonstrated a good explanatory power for the observed activities.

Practical considerations for improving the productivity of mass spectrometry-based proteomics.

Mass spectrometry (MS) is currently the most sensitive and selective analytical technique for routine peptide and protein structure analysis. Top-down proteomics is based on tandem mass spectrometry (MS/ MS) of intact proteins, where multiply charged precursor ions are fragmented in the gas phase, typically by electron transfer or electron capture dissociation, to yield sequence-specific fragment ions. This approach is primarily used for the study of protein isoforms, including localization of post-translational modifications and identification of splice variants. Bottom-up proteomics is utilized for routine high-throughput protein identification and quantitation from complex biological samples. The proteins are first enzymatically digested into small (usually less than ca. 3 kDa) peptides, these are identified by MS or MS/MS, usually employing collisional activation techniques. To overcome the limitations of these approaches while combining their benefits, middle-down proteomics has recently emerged. Here, the proteins are digested into long (3-15 kDa) peptides via restricted proteolysis followed by the MS/MS analysis of the obtained digest. With advancements of high-resolution MS and allied techniques, routine implementation of the middle-down approach has been made possible. Herein, we present the liquid chromatography (LC)-MS/MS-based experimental design of our middle-down proteomic workflow coupled with post-LC supercharging.

Human disease and drug pharmacology, complex as real life

In the past decades drug discovery practice has escaped from the complexity of the formerly used phenotypic screening in animals to focus on assessing drug effects on isolated protein targets in the search for drugs that exclusively and potently hit one selected target, thought to be critical for a given disease, while not affecting at all any other target to avoid the occurrence of side-effects. However, reality does not conform to these expectations, and, conversely, this approach has been concurrent with increased attrition figures in late-stage clinical trials, precisely due to lack of efficacy and safety. In this context, a network biology perspective of human disease and treatment has burst into the drug discovery scenario to bring it back to the consideration of the complexity of living organisms and particularly of the (patho)physiological environment where protein targets are (mal)functioning and where drugs have to exert their restoring action. Under this perspective, it has been found that usually there is not one but several disease-causing genes and, therefore, not one but several relevant protein targets to be hit, which do not work on isolation but in a highly interconnected manner, and that most known drugs are inherently promiscuous. In this light, the rationale behind the currently prevailing single-target-based drug discovery approach might even seem a Utopia, while, conversely, the notion that the complexity of human disease must be tackled with complex polypharmacological therapeutic interventions constitutes a difficult-torefuse argument that is spurring the development of multitarget therapies.

Case-based learning in VTLE: An effective strategy for improving learning design

This article presents preliminary research from an instructional design perspective on the design of the case method as an integral part of pedagogy and technology. Key features and benefitsusing this teaching and learning strategy in a Virtual Teaching and Learning Environment(VTLE) are identified, taking into account the requirements of the European Higher Education Area (EHEA) for a competence-based curricula design. The implications of these findings for alearning object approach exploring the possibilities of learning personalization, reusability and interoperability trough IMS LD, are also analyzed.

Blind docking of 260 protein-ligand complexes with EADock 2.0.

Molecular docking softwares are one of the important tools of modern drug development pipelines. The promising achievements of the last 10 years emphasize the need for further improvement, as reflected by several recent publications (Leach et al., J Med Chem 2006, 49, 5851; Warren et al., J Med Chem 2006, 49, 5912). Our initial approach, EADock, showed a good performance in reproducing the experimental binding modes for a set of 37 different ligand-protein complexes (Grosdidier et al., Proteins 2007, 67, 1010). This article presents recent improvements regarding the scoring and sampling aspects over the initial implementation, as well as a new seeding procedure based on the detection of cavities, opening the door to blind docking with EADock. These enhancements were validated on 260 complexes taken from the high quality Ligand Protein Database [LPDB, (Roche et al., J Med Chem 2001, 44, 3592)]. Two issues were identified: first, the quality of the initial structures cannot be assumed and a manual inspection and/or a search in the literature are likely to be required to achieve the best performance. Second the description of interactions involving metal ions still has to be improved. Nonetheless, a remarkable success rate of 65% was achieved for a large scale blind docking assay, when considering only the top ranked binding mode and a success threshold of 2 A RMSD to the crystal structure. When looking at the five-top ranked binding modes, the success rate increases up to 76%. In a standard local docking assay, success rates of 75 and 83% were obtained, considering only the top ranked binding mode, or the five top binding modes, respectively.

Attracting cavities for docking. Replacing the rough energy landscape of the protein by a smooth attracting landscape.

Molecular docking is a computational approach for predicting the most probable position of ligands in the binding sites of macromolecules and constitutes the cornerstone of structure-based computer-aided drug design. Here, we present a new algorithm called Attracting Cavities that allows molecular docking to be performed by simple energy minimizations only. The approach consists in transiently replacing the rough potential energy hypersurface of the protein by a smooth attracting potential driving the ligands into protein cavities. The actual protein energy landscape is reintroduced in a second step to refine the ligand position. The scoring function of Attracting Cavities is based on the CHARMM force field and the FACTS solvation model. The approach was tested on the 85 experimental ligand-protein structures included in the Astex diverse set and achieved a success rate of 80% in reproducing the experimental binding mode starting from a completely randomized ligand conformer. The algorithm thus compares favorably with current state-of-the-art docking programs. © 2015 The Authors. Journal of Computational Chemistry Published by Wiley Periodicals, Inc.

Human disease and drug pharmacology, complex as real life

In the past decades drug discovery practice has escaped from the complexity of the formerly used phenotypic screening in animals to focus on assessing drug effects on isolated protein targets in the search for drugs that exclusively and potently hit one selected target, thought to be critical for a given disease, while not affecting at all any other target to avoid the occurrence of side-effects. However, reality does not conform to these expectations, and, conversely, this approach has been concurrent with increased attrition figures in late-stage clinical trials, precisely due to lack of efficacy and safety. In this context, a network biology perspective of human disease and treatment has burst into the drug discovery scenario to bring it back to the consideration of the complexity of living organisms and particularly of the (patho)physiological environment where protein targets are (mal)functioning and where drugs have to exert their restoring action. Under this perspective, it has been found that usually there is not one but several disease-causing genes and, therefore, not one but several relevant protein targets to be hit, which do not work on isolation but in a highly interconnected manner, and that most known drugs are inherently promiscuous. In this light, the rationale behind the currently prevailing single-target-based drug discovery approach might even seem a Utopia, while, conversely, the notion that the complexity of human disease must be tackled with complex polypharmacological therapeutic interventions constitutes a difficult-torefuse argument that is spurring the development of multitarget therapies.

À la recherche d'un cadre théorique pour la pratique du design graphique

Les schémas en annexe ont été réalisés avec le logiciel Adobe Illustrator.

Étude structure-fonction des fructose-1,6-bisphosphate aldolases métallo-dépendantes : mécanisme catalytique et développement d’antimicrobiens

Les fructose-1,6-bisphosphate aldolases (FBPA) sont des enzymes glycolytiques (EC 4.1.2.13) qui catalysent la transformation réversible du fructose-1,6-bisphosphate (FBP) en deux trioses-phosphates, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) et le dihydroxyacétone phosphate (DHAP). Il existe deux classes de FBPA qui diffèrent au niveau de leur mécanisme catalytique. Les classes I passent par la formation d’un intermédiaire covalent de type iminium alors que les classes II, métallodépendantes, utilisent généralement un zinc catalytique. Contrairement au mécanisme des classes I qui a été très étudié, de nombreuses interrogations subsistent au sujet de celui des classes II. Nous avons donc entrepris une analyse détaillée de leur mécanisme réactionnel en nous basant principalement sur la résolution de structures cristallographiques. De nombreux complexes à haute résolution furent obtenus et ont permis de détailler le rôle de plusieurs résidus du site actif de l’enzyme. Nous avons ainsi corrigé l’identification du résidu responsable de l’abstraction du proton de l’O4 du FBP, une étape cruciale du mécanisme. Ce rôle, faussement attribué à l’Asp82 (chez Helicobacter pylori), est en fait rempli par l’His180, un des résidus coordonant le zinc. L’Asp82 n’en demeure pas moins essentiel car il oriente, active et stabilise les substrats. Enfin, notre étude met en évidence le caractère dynamique de notre enzyme dont la catalyse nécessite la relocalisation du zinc et de nombreux résidus. La dynamique de la protéine ne permet pas d’étudier tous les aspects du mécanisme uniquement par l’approche cristallographique. En particulier, le résidu effectuant le transfert stéréospécifique du proton pro(S) sur le carbone 3 (C3) du DHAP est situé sur une boucle qui n’est visible dans aucune de nos structures. Nous avons donc développé un protocole de dynamique moléculaire afin d’étudier sa dynamique. Validé par l’étude d’inhibiteurs de la classe I, l’application de notre protocole aux FBPA de classe II a confirmé l’identification du résidu responsable de cette abstraction chez Escherichia coli (Glu182) mais pointe vers un résidu diffèrent chez H. pylori (Glu149 au lieu de Glu142). Nos validations expérimentales confirment ces observations et seront consolidées dans le futur. Les FBPA de classe II sont absentes du protéome humain mais sont retrouvées chez de nombreux pathogènes, pouvant même s'y révéler essentielles. Elles apparaissent donc comme étant une cible idéale pour le développement de nouveaux agents anti-microbiens. L’obtention de nouveaux analogues des substrats pour ces enzymes a donc un double intérêt, obtenir de nouveaux outils d’étude du mécanisme mais aussi développer des molécules à visée pharmacologique. En collaboration avec un groupe de chimistes, nous avons optimisé le seul inhibiteur connu des FBPA de classe II. Les composés obtenus, à la fois plus spécifiques et plus puissants, permettent d’envisager une utilisation pharmacologique. En somme, c’est par l’utilisation de techniques complémentaires que de nouveaux détails moléculaires de la catalyse des FBPA de classe II ont pu être étudiés. Ces techniques permettront d’approfondir la compréhension fine du mécanisme catalytique de l’enzyme et offrent aussi de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Conception, synthèse et diversification de l'azaGly-Pro : un mime de tour beta, outil d'étude structure-activité : application au développement d'un nouvel agent tocolytique

Les accouchements prématurés constituent un problème médical majeur en constante augmentation et ce, malgré tous les efforts mis en œuvre afin de contrer le déclenchement des contractions avant terme. Cette thèse relate du ''design'' rationnel d'un nouvel agent thérapeutique (i.e., tocolytique) qui serait capable de 1) arrêter les contractions, et 2) prolonger la gestation. Pour ce faire, une nouvelle cible, la prostaglandine F2α et son récepteur ont été sélectionnés et le peptidomimétisme a été choisi afin de résoudre cette problématique. L'introduction contient un historique rapide de la conception à la synthèse (''drug design'') du peptide parent, le PDC113, premier peptide a avoir démontré des aptitudes tocolytiques suffisantes pour faire du peptidomimétisme. La deuxième partie de l'introduction présente les concepts du peptidomimétisme appliqués au PDC113 qui ont permis d'accéder au PDC113.824, inhibiteur allostérique du récepteur de la prostaglandine F2α, et explique comment ce mime nous a permis d'élucider les mécanismes de signalisation intracellulaire impliqués dans la contraction musculaire lisse. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l'étude structure-activité de mimes de repliement de tour β au sein du mime peptidique original (PDC113.824) dans lequel nous avons remplacé l'azabicycloalkane central (l'indolizidin-2-one) par une série d'autres azabicycloalcanes connus et des acides aza-aminés dont nous avons élaboré la synthèse. Dans un premier temps, une nouvelle stratégie de synthèse en solution de l'aza-glycyl-proline à partir de la diphényle hydrazone et du chloroformate de p-nitrophényle a été réalisée. Cette stratégie a permis d'éliminer les réactions secondaires de cyclisation intramoléculaires communément obtenues lors de l'introduction d'acides aza-aminés avec les protections traditionnelles de type carbamate en présence de phosgène, mais aussi de faciliter l'accès en une étape à des dérivés peptidiques du type aza-glycyle. L'élongation de l'aza-glycyl-proline en solution nous a permis d'accéder à un nouveau mime tetrapeptidique du Smac, un activateur potentiel de l'apoptose au sein de cellules cancéreuses. Par la suite, nous avons développé une stratégie de diversification sélective de l'azote α du résidu azaglycine en utilisant différents types d'halogénures d'alkyle en présence de tert-butoxyde de potassium. Afin de valider le protocole d'alkylation de l'aza-dipeptide, différents halogénures d'alkyle ont été testés. Nous avons également démontré l'utilité des aza-dipeptides résultants en tant que ''building block'' afin d'accéder à une variété d'azapeptides. En effet, l'aza-dipeptide a été déprotégée sélectivement soit en N-terminal soit en C-terminal, respectivement. D'autre part, la libération de l'amine de l'ester méthylique de l'aza-alkylglycyl-proline a conduit à une catégorie de composés à potentiel thérapeutique, les azadicétopipérazines (aza-DKP) par cyclisation intramoléculaire. Enfin, notre intérêt quant au développement d'un nouvel agent tocolytique nous a amené à développer une nouvelle voie de synthèse en solution du PDC113.824 permettant ainsi d'élucider les voies de signalisation intracellulaires du récepteur de la prostaglandine F2α. Afin de valider l'importance de la stéréochimie et d'étudier la relation structure/ activité du mime, nous avons remplacé l'indolizidin-2-one (I2aa) centrale du PDC113.824 par une série d'autres azabicycloalcanes et azadipeptides. Les azabicycloalcanes D-I2aa, quinolizidinone, et indolizidin-9-one ont été synthétisés et incorporés au sein du dit peptide ne donnant aucune activité ni in vitro ni ex vivo, validant ainsi l'importance du tour β de type II' pour le maintien de l'activité biologique du PDC113.824. Finalement, l'insertion d'une série de dérivés aza(alkyl)glycyl-prolyles a mené à de nouveaux inhibiteurs allostériques du récepteur de la PGF2α, l'un contenant l'azaglycine et l'autre, l'azaphénylalanine. Cette thèse a ainsi contribué, grâce à la conception et l'application de nouvelles méthodes de synthèse d'aza-peptides, au développement de nouveaux composés à potentiel thérapeutique afin d'inhiber le travail prématuré.