Structure-function characterization and optimization of a plant-derived antibacterial peptide.

Crushed seeds of the Moringa oleifera tree have been used traditionally as natural flocculants to clarify drinking water. We previously showed that one of the seed peptides mediates both the sedimentation of suspended particles such as bacterial cells and a direct bactericidal activity, raising the possibility that the two activities might be related. In this study, the conformational modeling of the peptide was coupled to a functional analysis of synthetic derivatives. This indicated that partly overlapping structural determinants mediate the sedimentation and antibacterial activities. Sedimentation requires a positively charged, glutamine-rich portion of the peptide that aggregates bacterial cells. The bactericidal activity was localized to a sequence prone to form a helix-loop-helix structural motif. Amino acid substitution showed that the bactericidal activity requires hydrophobic proline residues within the protruding loop. Vital dye staining indicated that treatment with peptides containing this motif results in bacterial membrane damage. Assembly of multiple copies of this structural motif into a branched peptide enhanced antibacterial activity, since low concentrations effectively kill bacteria such as Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus pyogenes without displaying a toxic effect on human red blood cells. This study thus identifies a synthetic peptide with potent antibacterial activity against specific human pathogens. It also suggests partly distinct molecular mechanisms for each activity. Sedimentation may result from coupled flocculation and coagulation effects, while the bactericidal activity would require bacterial membrane destabilization by a hydrophobic loop.

Architectural features of bacterial genomes and their applications

Résumé -Caractéristiques architecturales des génomes bactériens et leurs applications Les bactéries possèdent généralement un seul chromosome circulaire. A chaque génération, ce chromosome est répliqué bidirectionnellement, par deux complexes enzymatiques de réplication se déplaçant en sens opposé depuis l'origine de réplication jusqu'au terminus, situé à l'opposé. Ce mode de réplication régit l'architecture du chromosome -l'orientation des gènes par rapport à la réplication, notamment - et est en grande partie à l'origine des pressions qui provoquent la variation de la composition en nucléotides du génome, hors des contraintes liées à la structure et à la fonction des protéines codées sur le chromosome. Le but de cette thèse est de contribuer à quantifier les effets de la réplication sur l'architecture chromosomique, en s'intéressant notamment aux gènes des ARN ribosomiques, cruciaux pour la bactérie. D'un autre côté, cette architecture est spécifique à l'espèce et donne ainsi une «identité génomique » aux gènes. Il est démontré ici qu'il est possible d'utiliser des marqueurs «naïfs » de cette identité pour détecter, notamment dans le génome du staphylocoque doré, des îlots de pathogénicité, qui concentrent un grand nombre de facteurs de virulence de la bactérie. Ces îlots de pathogénicité sont mobiles, et peuvent passer d'une bactérie à une autre, mais conservent durant un certain temps l'identité génomique de leur hôte précédent, ce qui permet de les reconnaître dans leur nouvel hôte. Ces méthodes simples, rapides et fiables seront de la plus haute importance lorsque le séquençage des génomes entiers sera rapide et disponible à très faible coût. Il sera alors possible d'analyser instantanément les déterminants pathogéniques et de résistance aux antibiotiques des agents pathogènes. Summary The bacterial genome is a highly organized structure, which may be referred to as the genome architecture, and is mainly directed by DNA replication. This thesis provides significant insights in the comprehension of the forces that shape bacterial chromosomes, different in each genome and contributing to confer them an identity. First, it shows the importance of the replication in directing the orientation of prokaryotic ribosomal RNAs, and how it shapes their nucleotide composition in a tax on-specific manner. Second, it highlights the pressure acting on the orientation of the genes in general, a majority of which are transcribed in the same direction as replication. Consequently, apparent infra-arm genome rearrangements, involving an exchange of the leading/lagging strands and shown to reduce growth rate, are very likely artifacts due to an incorrect contig assembly. Third, it shows that this genomic identity can be used to detect foreign parts in genomes, by establishing this identity for a given host and identifying the regions that deviate from it. This property is notably illustrated with Staphylococcus aureus: known pathogenicity islands and phages, and putative ancient pathogenicity islands concentrating many known pathogenicity-related genes are highlighted; the analysis also detects, incidentally, proteins responsible for the adhesion of S. aureus to the hosts' cells. In conclusion, the study of nucleotide composition of bacterial genomes provides the opportunity to better understand the genome-level pressures that shape DNA sequences, and to identify genes and regions potentially related to pathogenicity with fast, simple and reliable methods. This will be of crucial importance when whole-genome sequencing will be a rapid, inexpensive and routine tool.

How Do Aggregate Fluctuations Depend on the Network Structure of the Economy?

[spa] En este artículo, analizamos la volatilidad agregada de una economía estilizada donde los agentes estann conectados en redes. Si hay relaciones estratégicas entre las acciones de los agentes, choques idiosincráticos pueden generar fluctuaciones agregadas. Demonstramos que la volatilidad agregada depende de la estructura de redes de la economía de dos maneras. Por un lado, si hay más conexiones en la economía en su conjunto, la volatilidad agregada es más baja. Por otro lado, si las conexiones están más concentradas, la volatilidad agregada es más alta. Presentamos una aplicación de nuestras predicciones teóricas que utiliza datos de EEUU de conexiones intrasectoriales y de diversificación de las empresas.

How Do Aggregate Fluctuations Depend on the Network Structure of the Economy?

[spa] En este artículo, analizamos la volatilidad agregada de una economía estilizada donde los agentes estann conectados en redes. Si hay relaciones estratégicas entre las acciones de los agentes, choques idiosincráticos pueden generar fluctuaciones agregadas. Demonstramos que la volatilidad agregada depende de la estructura de redes de la economía de dos maneras. Por un lado, si hay más conexiones en la economía en su conjunto, la volatilidad agregada es más baja. Por otro lado, si las conexiones están más concentradas, la volatilidad agregada es más alta. Presentamos una aplicación de nuestras predicciones teóricas que utiliza datos de EEUU de conexiones intrasectoriales y de diversificación de las empresas.

Qualitative, quantitative and temporal study of cutting agents for cocaine and heroin over 9 years

Forensic laboratories mainly focus on the qualification and the quantitation of the illicit drug under analysis as both aspects are used for judiciary purposes. Therefore, information related to cutting agents (adulterants and diluents) detected in illicit drugs is limited in the forensic literature. This article discusses the type and frequency of adulterants and diluents detected in more than 6000 cocaine specimens and 3000 heroin specimens, confiscated in western Switzerland from 2006 to 2014. The results show a homogeneous and quite unchanging adulteration for heroin, while for cocaine it could be characterised as heterogeneous and relatively dynamic. Furthermore, the results indicate that dilution affects more cocaine than heroin. Therefore, the results provided by this study tend to reveal differences between the respective structures of production or distribution of cocaine and heroin. This research seeks to promote the systematic analysis of cutting agents by forensic laboratories. Collecting and processing data related to the presence of cutting agents in illicit drug specimens produces relevant information to understand and to compare the structure of illicit drug markets.

Chemical profiling: a tool to decipher the structure and organisation of illicit drugs markets: an 8-year study in Western Switzerland

Illicit drug analyses usually focus on the identification and quantitation of questioned material to support the judicial process. In parallel, more and more laboratories develop physical and chemical profiling methods in a forensic intelligence perspective. The analysis of large databases resulting from this approach enables not only to draw tactical and operational intelligence, but may also contribute to the strategic overview of drugs markets. In Western Switzerland, the chemical analysis of illicit drug seizures is centralised in a laboratory hosted by the University of Lausanne. For over 8 years, this laboratory has analysed 5875 cocaine and 2728 heroin specimens, coming from respectively 1138 and 614 seizures operated by police and border guards or customs. Chemical (major and minor alkaloids, purity, cutting agents, chemical class), physical (packaging and appearance) as well as circumstantial (criminal case number, mass of drug seized, date and place of seizure) information are collated in a dedicated database for each specimen. The study capitalises on this extended database and defines several indicators to characterise the structure of drugs markets, to follow-up on their evolution and to compare cocaine and heroin markets. Relational, spatial, temporal and quantitative analyses of data reveal the emergence and importance of distribution networks. They enable to evaluate the cross-jurisdictional character of drug trafficking and the observation time of drug batches, as well as the quantity of drugs entering the market every year. Results highlight the stable nature of drugs markets over the years despite the very dynamic flows of distribution and consumption. This research work illustrates how the systematic analysis of forensic data may elicit knowledge on criminal activities at a strategic level. In combination with information from other sources, such knowledge can help to devise intelligence-based preventive and repressive measures and to discuss the impact of countermeasures.

Synthesis and structure - Activity relationship study of potent cytotoxic analogues of the marine alkaloid Lamellarin D

The marine alkaloid, Lamellarin D (Lam-D), has shown potent cytotoxicity in numerous cancer cell lines, and was recently identified as a potent topoisomerase I inhibitor. A library of open lactone analogs of Lam-D was prepared from a methyl 5,6-dihydropyrrolo[2,1-a]isoquinoline-3- carboxylate scaffold (1) by introducing various aryl groups through sequential and regioselective bromination, followed by Pd(0)-catalyzed Suzuki cross-coupling chemistry. The compounds were obtained in a 24-44% overall yield, and tested in a panel of three human tumor cell lines, MDA-MB- 231 (breast), A-549 (lung), and HT-29 (colon), to evaluate their cytotoxic potential. From these data the SAR study concluded that more than 75% of the open-chain Lam-D analogs tested showed cytotoxicity in a low micromolar GI50 range.

Synthesis and structure - Activity relationship study of potent cytotoxic analogues of the marine alkaloid Lamellarin D

The marine alkaloid, Lamellarin D (Lam-D), has shown potent cytotoxicity in numerous cancer cell lines, and was recently identified as a potent topoisomerase I inhibitor. A library of open lactone analogs of Lam-D was prepared from a methyl 5,6-dihydropyrrolo[2,1-a]isoquinoline-3- carboxylate scaffold (1) by introducing various aryl groups through sequential and regioselective bromination, followed by Pd(0)-catalyzed Suzuki cross-coupling chemistry. The compounds were obtained in a 24-44% overall yield, and tested in a panel of three human tumor cell lines, MDA-MB- 231 (breast), A-549 (lung), and HT-29 (colon), to evaluate their cytotoxic potential. From these data the SAR study concluded that more than 75% of the open-chain Lam-D analogs tested showed cytotoxicity in a low micromolar GI50 range.

Studies on Neuromuscular Blocking Agents and Their Antagonists During Anaesthesia

Neuromuscular blocking agents (NMBAs) are widely used in clinical anaesthesia and emergency medicine. Main objectives are to facilitate endotracheal intubation and to allow surgery by reducing muscle tone and eliminating sudden movements, which may otherwise lead to trauma and complications. The most commonly used NMBAs are non-depolarizing agents with a medium duration of action, such as rocuronium and cisatracurium. They bind to the acetylcholine receptors in the neuromuscular junction, thus inhibiting the depolarization of the postsynaptic (muscular) membrane, which is a prerequisite for muscle contraction to take place. Previously, it has been assumed that nitrous oxide (N2O), which is commonly used in combination with volatile or intravenous anaesthetics during general anaesthesia, has no effect on NMBAs. Several studies have since claimed that N2O in fact does increase the effect of NMBAs when using bolus administration of the relaxant. The effect of N2O on the infusion requirements of two NMBAs (rocuronium and cisatracurium) with completely different molecular structure and pharmacological properties was assessed. A closed-loop feedback controlled infusion of NMBA with duration of at least 90 minutes at a 90% level of neuromuscular block was used. All patients received total intravenous anaesthesia (TIVA) with propofol and remifentanil. In both studies the study group (n=35) received N2O/Oxygen and the control group (n=35) Air/Oxygen. There were no significant differences in the mean steady state infusion requirements of NMBA (rocuronium in Study I; cisatracurium in Study II) between the groups in either study. In Study III the duration of the unsafe period of recovery after reversal of rocuronium-induced neuromuscular block by using neostigmine or sugammadex as a reversal agent was analyzed. The unsafe period of recovery was defined as the time elapsed from the moment of no clinical (visual) fade in the train-of-four (TOF) sequence until an objectively measured TOF-ratio of 0.90 was achieved. The duration of these periods were 10.3 ± 5.5 and 0.3 ± 0.3 min after neostigmine and sugammadex, respectively (P < 0.001). Study IV investigated the possible effect of reversal of a rocuronium NMB by sugammadex on depth of anaesthesia as indicated by the bispectral index and entropy levels in thirty patients. Sugammadex did not affect the level of anaesthesia as determined by EEG-derived indices of anaesthetic depth such as the bispectral index and entropy.

From genotype to phenotype : diversity and population structure of Flavobacterium psychrophilum

Flavobacterium psychrophilum is the etiological agent of bacterial cold-water disease (BCWD) causing high fish mortalities and significant economic losses to the freshwater salmonid aquaculture industry around the world. Today BCWD outbreaks are mainly treated with environmentally hazardous antimicrobial agents and alternative preventative measures are urgently needed in order to ensure the well-being of animals and the sustainability of aquaculture. The diversity of pathogenic bacteria challenges the development of universal control strategies and in many cases the pathogen population structure, i.e. the total genetic diversity of the species must be taken into account. This work integrates the tools of modern molecular biology and conventional phenotypic microbiology to gain knowledge about the diversity and population structure of F. psychrophilum. The present work includes genetic characterization of a large collection of isolates collected from diverse origins and years, from aquaculture in a whole region including different countries, and provides the first international validation of a universal multilocus sequence typing (MLST) approach for unambiguous genetic typing of F. psychrophilum. Population structure analyses showed that the global F. psychrophilum population is subdivided into pathogenic species-specific clones, of which one particular genetic lineage, clonal complex CC-ST2, has been responsible for the majority of BCWD outbreaks in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in European aquaculture facilities over several decades. Genotypic and phenotypic population heterogeneity affecting antimicrobial resistance in F. psychrophilum within BCWD outbreaks was discovered. Specific genotypes were associated with severe infections in farmed rainbow trout and Atlantic salmon (Salmo salar), and in addition to high adherence, antimicrobial resistance was strongly associated with outbreak strains. The study brought additional support for the hypothesis of an epidemic F. psychrophilum population structure, where recombination is an important force for the generation and maintenance of genetic diversity, and a significant contribution towards mapping the genetic diversity of this important fish pathogen. Evidence indicating dissemination of virulent strains with commercial movement of fish and fish products was strengthened.

cDNA and deduced primary structure of basic phospholipase A2 with neurotoxic activity from the venom secretion of the Crotalus durissus collilineatus rattlesnake

To illustrate the construction of precursor complementary DNAs, we isolated mRNAs from whole venom samples. After reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), we amplified the cDNA coding for a neurotoxic protein, phospholipase A2 D49 (PLA2 D49), from the venom of Crotalus durissus collilineatus (Cdc PLA2). The cDNA encoding Cdc PLA2 from whole venom was sequenced. The deduced amino acid sequence of this cDNA has high overall sequence identity with the group II PLA2 protein family. Cdc PLA2 has 14 cysteine residues capable of forming seven disulfide bonds that characterize this group of PLA2 enzymes. Cdc PLA2 was isolated using conventional Sephadex G75 column chromatography and reverse-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). The molecular mass was estimated using matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry. We tested the neuromuscular blocking activities on chick biventer cervicis neuromuscular tissue. Phylogenetic analysis of Cdc PLA2 showed the existence of two lines of N6-PLA2, denominated F24 and S24. Apparently, the sequences of the New World’s N6-F24-PLA2 are similar to those of the agkistrodotoxin from the Asian genus Gloydius. The sequences of N6-S24-PLA2 are similar to the sequence of trimucrotoxin from the genus Protobothrops, found in the Old World.

Questionnaire du climat social de l’équipe d’intervenants (QCSÉI) : structure factorielle et validité de critère dans un échantillon d’intervenants québécois

Bien qu’il soit largement reconnu dans différents milieux d’intervention au Québec que l’intervenant est un des agents actifs les plus importants de l’efficacité d’une intervention – et c’est un des postulats centraux de l’intervention psychoéducative –, il existe encore très peu d’instruments de mesure validés empiriquement permettant l’évaluation du fonctionnement d’un groupe d’intervenants. Néanmoins, il existe un instrument pouvant mesurer le climat social d’une équipe, soit le Questionnaire du climat social d’une équipe d’intervenants (QCSÉI; Le Blanc, Trudeau-Le Blanc, & Lanctôt, 1999; Moos 1987). Le QCSÉI compte 10 échelles de premier niveau. Dans ses écrits théoriques, Moos (2003) a suggéré que le climat social est un construit hiérarchique et que l’ensemble des instruments mesurant différentes dimensions du climat social d’un groupe ou d’une équipe devrait se regrouper en trois facteurs d’ordre supérieur, soit les relations interpersonnelles, la découverte de soi et le maintien de l’ordre et du changement. Un examen conceptuel des échelles du QCSÉI suggère que ce modèle théorique est problématique. Cette étude visait à déterminer si la structure hiérarchique proposée par Moos était adéquate pour le QCSÉI dans un échantillon d’intervenants québécois. L’échantillon utilisé était composé d’intervenants faisant partie de Boscoville2000, un projet d’intervention cognitivecomportementale en milieu résidentiel pour les adolescents en difficulté. Des analyses factorielles exploratoires ont d’abord démontré que la structure de premier niveau est bien reproduite. Deux échelles jugées importantes pour mesurer le climat social ont ensuite été ajoutées. Par la suite, des analyses factorielles exploratoires et confirmatoires ont démontré que la structure théorique hiérarchique en trois dimensions d’ordre supérieur de Moos ne représente pas bien les données. Les analyses ont révélé une structure alternative plus intéressante sur le plan conceptuel et qui représentait mieux les données. Des corrélations entre les échelles de climat social de l’équipe et les traits de personnalité des intervenants ainsi que différentes variables sociodémographiques et liées à la pratique professionnelle ont procuré un appui qui suggère que le QCSÉI possède une validité de critère acceptable.

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.

Développement d'une méthode d'isolation des noyaux adaptée aux macrophages pour une caractérisation protéomique d'une nouvelle structure autophagique induite par le virus HSV-1

L’autophagie est un processus cellulaire catabolique qui a été conservé durant l’évolution de la levure à l’homme. Cet important mécanisme consiste en une dégradation des composants cytoplasmiques dans une structure lytique, le lysosome. Il existe trois types de l’autophagie : la microautophagie, l’autophagie médiée par les chaperones et la macroautophagie nommée « autophagie ». Il a été démontré que lors de l’autophagie, le matériel cytoplasmique (protéines cytosoliques et organites) est séquestré dans l’autophagosome qui finit par fusionner avec le lysosome, formant ainsi l’autophagolysosome. Le matériel séquestré et la membrane interne de l’autophagosome seront dégradés par les hydrolases lysosomales. Plusieurs études se sont focalisées sur la détermination de la machinerie moléculaire et les mécanismes de l’autophagie. Il a été démontré l’implication de 31 molécules Atg essentielles dans le processus de l’autophagie. L’identification de ces protéines a permis de déceler le rôle de l’autophagie non seulement dans le maintien de l’homéostasie cellulaire mais aussi dans la défense contre les agents pathogènes. En effet, l’autophagie joue un rôle important dans l’immunité innée conduisant à contrôler l’évasion des pathogènes dont les bactéries et les virus. Également, l’autophagie est impliquée dans l’immunité adaptative en favorisant la présentation des antigènes viraux par le CMH de classe II aux cellules T CD4+. De plus, une étude récente suggère que l’autophagie contribue à la présentation antigénique par le CMH de classe I aux cellules T CD8+ durant une infection virale par le virus HSV-1 (Herpes simplex type 1). Toutefois, certains virus y compris HSV-1 ont pu développer des mécanismes pour contourner et inhiber en partie le rôle protecteur de l’autophagie. Récemment, une étude dans notre laboratoire a mis en évidence, lors d’une infection virale par HSV-1 des cellules macrophages BMA, la présence d’une nouvelle structure autophagique dans une phase tardive de l’infection. Cette nouvelle structure est différente des autophagosomes classiques à double membrane et est caractérisée morphologiquement par quatre membranes dérivées de l’enveloppe nucléaire interne et externe. Peu de choses ont été rapportées sur cette nouvelle voie autophagique qui peut être un mécanisme de défense cellulaire quand l’autophagie classique dans le cytosol est inhibée par HSV-1. Il devient donc intéressant de caractériser les molécules impliquées dans la formation de ces autophagosomes issus du noyau par spectrométrie de masse. Pour ce faire, il était impératif d’établir un outil d’isolation des noyaux à partir de macrophages infectés par HSV-1 dans lesquels les autophagosomes issus des noyaux seront formés. La validation de cette méthode d’isolation a été effectuée en déterminant la pureté et l’intégrité des noyaux isolés à partir des cellules non infectées (contrôle) et infectées par HSV-1. La pureté des préparations de noyaux isolés a été caractérisée par l’absence de contaminants cellulaires et un enrichissement en noyaux. Également, il a fallu déterminer la cinétique de formation des autophagosomes issus des noyaux pour les deux lignées cellulaires de macrophages utilisées dans ce projet. Dans une perspective future, l’analyse protéomique à partir des échantillons purs des noyaux isolés (non infectés et infectés) mènera à identifier les protéines impliquées dans la formation des autophagosomes dérivés des noyaux, ce qui permettra ultérieurement d’effectuer des études sur les mécanismes moléculaires et les fonctions de cette nouvelle voie autophagique.

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.