Synthesis of sulfonate analogs of sulfated oligosaccharides

Les oligosaccharides sulfatés jouent un rôle important dans de nombreux processus biologiques. Les activités de ces molécules sont fortement influencées par le degré de sulfatation et la distribution des groupes sulfate le long de l'oligosaccharide. Cependant, les processus de sulfatation inclus plusieurs barrières technologiques, conduisant par conséquent à des limites de synthèse et d'application. Pour cela, il est important de rechercher des alternatives, notamment pour la synthèse de nouveaux analogues afin de comparer leurs activités biologiques avec des oligosaccharides sulfatés classiques. Dans ce travail, nous rapportons la substitution de groupes sulfate (R-O-SO3-) par des groupes sulfonate relativement plus stables (R-SO3-) en utilisant une nouvelle approche de synthèse. La première étape est basée sur l'introduction de groupes tosylates sur les positions primaires de di- ou tri-saccharides tels que le maltose, maltotriose, méthyl β-lactoside et méthyl β-cellobioside. La seconde est une substitution de SN2 par du thioacétate de potassium permettant l'obtenion d'oligosaccharides S-acétylés. Enfin, l'oxydation de ces derniers avec de l'eau oxygénée a permis de conduire aux sulfonates attendus. Une autre stratégie a également été évaluée, consistant à directement substituer les tosyles par du sulfite de sodium. Dans ces conditions, seuls le méthyl cellobiose disulfoné a été obtenu. Les autres sucres ont systématiquement conduit à la formation de mélanges constitués notamment d'anhydros. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons rapporté la synthèse de di- et tri-saccharides sulfatés analogues des sulfonates synthétisés précédemment. Notre approche de synthèse consiste en une protection des hydroxyles primaires par des trityles ou des groupements TBDPS, suivie d'une benzoylation des hydroxyles secondaires puis clivage des groupes protecteurs. Enfin, la sulfatation des hydroxyles primaires et la déprotection des hydroxyles secondaires ont donné le maltose disulfaté, le méthyl β-lactoside disulfaté et le méthyl β-cellobioside disulfaté. La réalisation de ce projet a impliqué l'évaluation biologique de ces oligosaccharides anioniques (sulfonates et sulfates). Les composés obtenus ont été testés pour leurs interactions avec les récepteurs TLR4 et l'inhibition de l'HPSE. Il a été montré que le sel disodique de méthyl-6,6'-disulfonato-β-cellobioside est un modulateur inflammatoire activant le TLR4 plus efficace que son analogue sulfaté. De plus, le sel trisodique de 6,6',6"-trisulfonatomaltotriose a montré une grande capacité à inhiber l'héparanase avec une IC50 relativement faible (14,34 µM)Sulfated oligosaccharides display an essential role in many biological processes. The biological activities of these biomolecules are strongly influenced by the degree of sulfation and the sulfate group distribution along the oligosaccharide. However, the sulfation processes of these oligosaccharides include several technological barriers, consequently leading to limits on synthesis and application. For that, it is important to seek alternatives for the synthesis of similar oligosaccharides to compare their biological activities with conventional sulfated oligosaccharides. In this work we report the substitution of sulfate groups (R-O-SO3-) by more stable sulfonate groups (R-SO3-) by using a novel synthetic approach based on, firstly, the introduction of tosylates groups at primary positions of maltose, maltotriose, methyl β-lactoside, and methyl β-cellobioside, followed by SN2 substitution by potassium thioacetate. Finally, oxidation with hydrogen peroxide afforded the requisite sulfonates. Another strategy was also investigated, the directl substitution of the tosylates with sodium sulfite. Under these conditions, only disulfonated methyl cellobioside was obtained. The other sugars have systematically led to the formation of mixtures consisting in particular of anhydro derivatives In the Second part of this work, we reported the synthesis of sulfated disaccharides analogs of synthesized sulfonates, our synthetic approach consists of, firstly, protection of primary hydroxyls of di- or tri-saccharides with trityls or TBDPS groups, followed by benzoylation of secondary hydroxyls and cleavage of protecting groups. Finally, the sulfation of primary hydroxyls and deprotection of secondary hydroxyls gave the sulfated maltose, methyl β-lactoside, and methyl β-cellobioside. The completion of this project involved the biological evaluation of sulfated oligosaccharides and their analogs sulfonates. Therefore, the obtained compounds were tested for their interaction with TLR4 receptors and HPSE inhibition. We found that méthyl-6,6'-disulfonato-β-cellobioside disodium salt is an inflammatory modulator, which activates TLR4 more effectively than its sulfated analog. Besides, 6,6',6”-trisulfonatomaltotriose trisodium salt showed a great ability to inhibit heparanase with a low IC50 (14.34 µM