Synthèse d'outils chimiques et d'inhibiteurs pour l'étude des L,D-transpeptidases impliquées dans la biosynthèse du peptidoglycane

Le peptidoglycane, un composant de la paroi bactérienne, est une cible validée pour le développement de nouveaux médicaments antimicrobiens. Particulièrement, dans la biosynthèse, la dernière étape de transpeptidation catalysée par les D,D-transpeptidases (PBP) est ciblée par les antibiotiques de la famille des ß-lactamines. Récemment, dans les souches résistantes, la voie des PBPs est contournée par une nouvelle famille d'enzyme appelée L,D-transpeptidase (Ldt). Cette enzyme n'est inactivée que par les carbapénèmes. Afin de mieux comprendre le mécanisme des Ldts, trois séries d'outils chimiques ont été synthétisés et testés. Tout d'abord, pour étudier la spécificité du substrat, une série d'analogues peptidiques du peptidoglycane ont été synthétisés à l'aide de la SPPS. Une étude avec l'enzyme a révélé l'importance des substrats amidés sur l'activité de celle-ci. De plus, cette étude nous a permis d'établir l'AsnB amidotransférase, l'enzyme responsable de l'amidation, en tant que cible thérapeutique potentielle. Dans un deuxième temps, une série de carbapénèmes modifiés en position C8 portant des fragments du peptidoglycane ont été synthétisés. Ils ont été testés sur la Ldtfm prototypique révélant un impact essentiellement neutre sur son inactivation. Cette étude a mis en évidence que la position C8 du carbapénème pourrait être modifiée pour moduler la pharmacocinétique de la molécule. Finalement, des outils chimiques dérivés de carbapénème ont été synthétisés afin d'identifier de nouvelles cibles, y compris de nouvelles Ldts. L'application d'une stratégie basée sur la chimie « Click and Release » en utilisant une sonde iminosydnone s'est montrée efficace pour la purification de Ldts. Cette preuve de concept a confirmé l'utilisation potentielle d'outils carbapénèmes dans des futures stratégies de protéomique chimique. Ces données combinées sont essentielles pour le développement de nouveaux médicaments antimicrobiens.The peptidoglycan (PGN), a component of the bacterial cell wall is a validated target for the development of new antimicrobial drugs. Particularly, in the biosynthesis of PGN, the last step of transpeptidation catalyzed by D,D-transpeptidases (PBP) is targeted by the antibiotics of the ß-lactam family. Recently, in resistant strains, the PBPs pathway was shown to be by-passed by a new family of enzyme called L,D-transpeptidase (Ldt). This enzyme is only inactivated by the carbapenems. To improve our understanding of Ldts mechanism, a series of chemical tools were synthetized and tested. Firstly, to assess the substrate specificity, a series of peptidoglycan's analogues containing altered amidation were synthetized using SPPS. Subsequent study with the enzyme revealed the critical impact of amidated substrates on the enzyme activity. In addition, this study also allowed us to establish AsnB amidotransferase, the enzyme responsible of the amidation, as a potential therapeutic target. Secondly, a series of C8-modified carbapenems bearing fragments of the peptidoglycan were synthetized. They were tested with prototypical Ldtfm revealing mostly neutral impact on its inactivation. This study highlighted that the C8 position of the carbapenem might be functionalized to modulate the pharmacokinetics or other properties of the molecule. Thirdly, carbapenem-based chemical tools were synthetized to identify new carbapenem targets, including new Ldts. The application of a click and release strategy using an iminosydnone probe revealed to be efficient in Ldt purification. This proof of concept confirmed the potential application of carbapenem tools in future chemical proteomic strategies. These combined data are essential for the development of new antimicrobial drugs