α-Conotoxins are well-known probes for the characterization of the various subtypes of nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs). Identifying new α-conotoxins with different pharmacological profiles can provide further insights into the physiological or pathological roles of the numerous nAChR isoforms found at the neuromuscular junction, the central and peripheral nervous systems, and other cells such as immune cells. This study focuses on the synthesis and characterization of two novel α-conotoxins obtained from two species endemic to the Marquesas Islands, namely Conus gauguini and Conus adamsonii. Both species prey on fish, and their venom is considered a rich source of bioactive peptides that can target a wide range of pharmacological receptors in vertebrates. Here, we demonstrate the versatile use of a one-pot disulfide bond synthesis to achieve the α-conotoxin fold [Cys 1-3; 2-4] for GaIA and AdIA, using the 2-nitrobenzyl (NBzl) protecting group of cysteines for effective regioselective oxidation. The potency and selectivity of GaIA and AdIA against rat nicotinic acetylcholine receptors were investigated electrophysiologically and revealed potent inhibitory activities. GaIA was most active at the muscle nAChR (IC₅₀ = 38 nM), whereas AdIA was most potent at the neuronal α6/3 β2β3 subtype (IC₅₀ = 177 nM). Overall, this study contributes to a better understanding of the structure–activity relationships of α-conotoxins, which may help in the design of more selective tools.

Synthèse et caractérisation de nouvelles conotoxines isolées de cônes polynésiens: L'émergence de nouvelles maladies, qu'elles soient infectieuses, chroniques ou dégénératives représente un défi constant pour la médecine moderne. En réponse, la recherche de nouveaux médicaments est devenue une priorité mondiale. Bien que les traitements actuels restent efficaces, ils présentent souvent des limites, notamment avec l'essor des résistances aux antibiotiques et aux antiviraux. Depuis toujours, la nature constitue une source essentielle de médicaments, les plantes et les animaux offrant une multitude de composés thérapeutiques. De nombreux médicaments modernes sont issus de molécules naturelles, y compris celles dérivées de venins. Autrefois redoutés pour leur toxicité, les venins de serpents, scorpions, araignées et mollusques marins se révèlent être de précieux réservoirs de biomolécules agissant sur les systèmes nerveux et cardiovasculaire. Ainsi, des médicaments comme le captopril (inhibiteur de l'ECA), l'exénatide (analogue du GLP-1) et la ziconotide (analgésique) ont été développés à partir de molécules dérivées de venins. Parmi les organismes venimeux les plus étudiés, les cônes marins suscitent un intérêt particulier en raison de leurs toxines peptidiques uniques, appelées conotoxines. Ces molécules présentent un fort potentiel pour le traitement de la douleur chronique, des maladies neurodégénératives et même de certains cancers. Contrairement aux antalgiques classiques, tels que les opioïdes, qui présentent des risques d'addiction et d'effets secondaires sévères, les conotoxines offrent une alternative plus ciblée et potentiellement plus sûre. Les principaux objectifs de cette thèse sont la synthèse et le repliement de conotoxines issues de cônes marins endémiques de Polynésie française, présentant des niveaux de complexité structurale variés. L'objectif est d'obtenir plusieurs milligrammes de ces peptides afin de permettre leur caractérisation pharmacologique et structurale en collaboration avec d'autres chercheurs. En nous concentrant sur des espèces peu étudiées, nous avons cherché à découvrir de nouvelles séquences peptidiques aux activités biologiques inédites. Pour cela, nous avons mis en place des stratégies de synthèse innovantes et des outils d'analyse structurale afin de faciliter la production et la caractérisation de ces molécules complexes. Ce manuscrit débute par une revue de l'état de l'art sur les venins, mettant en avant leur potentiel en tant que source de composés bioactifs. Une attention particulière est portée aux conotoxines, dont nous explorons la diversité structurelle et fonctionnelle, ainsi que les défis liés à leur synthèse. La deuxième partie présente nos travaux de recherche, structurés autour de trois articles scientifiques distincts. La première étude porte sur la synthèse de conotoxines à deux ponts disulfure, qui sont relativement simples à produire. En comparant les stratégies de synthèse récentes, nous identifions le schéma de protection le plus adapté pour une application plus large à d'autres conotoxines. Ce travail a été publié dans *Marine Drugs*. La deuxième étude aborde une conotoxine plus complexe possédant trois ponts disulfure. Nous analysons les difficultés rencontrées lors de la synthèse et de la formation des ponts disulfure, en évaluant différentes stratégies pour obtenir l'isomère natif. De plus, nous montrons comment l'intelligence artificielle, à travers la prédiction des structures tridimensionnelles, peut aider à optimiser la synthèse de ce type de peptide. Enfin, la troisième étude porte sur l'ingénierie de la conotoxine GVIIIA, particulièrement complexe avec ses cinq ponts disulfures. En exploitant les prédictions structurelles d'AlphaFold, nous avons exploré la possibilité de réduire le nombre de ponts disulfure tout en préservant l'activité biologique de la molécule.