Academic literature on the topic 'Conception de drogues par fragments'

L’ARNtLys3 est un ARN nécessaire à l’amorce de la transcription inverse du génome du VIH-1. Afin d’inhiber cette transcription, la stratégie adoptée vise à empêcher la reconnaissance entre l'ARNtLys3 et l'ARN viral en ciblant l’ARNtLys3 par de petites molécules. Dans ce contexte, des ligands de l'ARNtLys3 ont été synthétisés par une approche basée sur les "fragments". Les interactions de ces ligands à l'ARN ont été étudiées par RMN et par spectroscopie de fluorescence. L'élaboration de ces ligands s'est effectuée à partir de deux fragments d'affinité millimolaire identifiés lors d'un criblage primaire RMN : la kynuramine et un diaminocyclopentanol. Ces fragments se lient sur des sites différents au sein de l'ARN. Des variations structurales simples ont d'abord été effectuées sur la kynuramine. Les fragments ont ensuite été reliés par des liens de type aminoester et triazole. Enfin, des dimères du diaminocyclopentanol ont été élaborés par incorporation de groupements aromatiques<br>Retroviral replication of HIV-1 requires host-encoded tRNALys3 for priming reverse transcription. In order to inhibit transcription, the strategy aims to prevent recognition between tRNALys3 and viral RNA by targeting tRNALys3 with small molecules. TRNALys3 ligands have been synthesized by a fragment-based approach. Interactions of these ligands to tRNA were studied by NMR and fluorescence spectroscopy. Development of these ligands was made from two molecules identified in a NMR primary screening: kynuramine and diaminocyclopentanol. These fragments bind with millimolar affinity to different sites within the tRNA. Simple structural changes were first made on kynuramine. The fragments were then linked by aminoester and triazole groups. Finally, diaminocyclopentanol dimers were developed by incorporating aromatic groups

Une approche de type assemblage de fragments a été employée pour rechercher de nouveaux inhibiteurs de la glucosamine-6P synthase (Glms ou Gfat). Cette enzyme qui catalyse la synthèse de la glucosamine-6P à partir du fructose-6P et de la glutamine est responsable de l'étape limitante de la biosynthèse des hexosamines. Dans la stratégie envisagée, le fructose-6P a été utilisé comme plateforme reconnue par l'enzyme pour véhiculer les constituants d'une banque d'alcoxyamines vers le site actif de l'enzyme. Le criblage a ensuite consisté en un test d'inhibition de l'activité enzymatique. Les différentes étapes ayant permis l'identification d'une première série de fragments sont présentées: élaboration d'une nouvelle synthèse en parallèle et sur phase solide d'alcoxyamines, synthèse d'une banque d'éthers d'oxime du fructose-6P, mise au point d'un nouveau test enzymatique par spectrométrie de masse (MALDI-TOF) et résultats du criblage enzymatique<br>A fragment-based approach has been considered to design new inhibitors of glucosamine-6P synthase (Glms). This enzyme catalyzes the formation of glucosamine-6P from fructose-6P. Identification of low affinity ligands as well as elucidation of their binding site is often a limiting step. An alternative strategy where the fragments are tethered to the substrate to increase their affinity for the enzyme and to address them to the protein binding-site is proposed. Fructose-6P was used as a platform to target the components of an alkoxyamine library towards the active site of the enzyme via oxime formation. Fragments able to interact with Glms were selected from in-vitro enzymatic activity assay. The overall process leading to the identification of a first series of fragments is presented: development of a parallel solid phase synthesis of alcoxyamines, preparation of fructose-6P oxime ether library, development of a new enzymatic assay for Glms by mass spectrometry and results of screening

En 1993, l’Organisation Mondiale de la Santé déclarait que la tuberculose était « une urgence de santé publique mondiale ». Plus de 20 ans après, cette maladie infectieuse causée par Mycobacterium tuberculosis, reste toujours un problème à l’échelle de la planète. Malgré des progrès très importants enregistrés dans la lutte contre la tuberculose dans le monde, l’OMS estime que 9 millions de personnes ont contracté cette maladie en 2013 et que 1,5 million sont morts durant cette même année. De plus, l'émergence de la tuberculose multirésistante nécessite le développement de nouveaux outils et de nouvelles stratégies thérapeutiques. Récemment, deux nouveaux composés, bedaquiline et delamanid ont reçu une autorisation temporaire d’utilisation dans le but de renforcer l’arsenal thérapeutique. Néanmoins, il existe toujours la possibilité que la bactérie puisse rapidement développer des résistances liées au mécanisme d’action de ces nouveaux médicaments. C’est pour toutes ces raisons que l’arsenal thérapeutique doit être renforcé. Ce travail de thèse repose sur la découverte et l'optimisation de nouveaux composés antituberculeux selon des approches dont le point de départ commun est le criblage de petites molécules appelées fragments.La première partie de ce manuscrit présente la continuité d’un travail démarré au cours de la thèse de Baptiste Villemagne et qui a pour but de potentialiser l’activité de l'éthionamide, un médicament antituberculeux utilisé pour le traitement de seconde intention. Le répresseur transcriptionnel EthR a été validé comme élément clé dans la bioactivation de l’éthionamide. Les inhibiteurs de cette cible, développés selon une approche par fragments ont permis de potentialiser l'activité de l'éthionamide in vitro. Cependant, la faible stabilité microsomale de ces composés a limité leur utilisation in vivo. L’étude de la métabolisation du composé tête de série et la modification structurale de ce dernier a permis le développement des nouveaux inhibiteurs d’EthR présentant des propriétés pharmacocinétiques et physico-chimiques désormais acceptables pour la réalisation de tests in vivo.La deuxième partie de cette thèse s’est concentrée sur la synthèse d’inhibiteurs de MabA, une &#946;-cétoacyl-ACP réductase mycobactérienne participant à la synthèse des acides gras à longue chaîne, précurseurs des acides mycoliques qui sont les constituants majeurs de la paroi mycobactérienne. Cette enzyme a été montrée comme étant indispensable à la survie de la bactérie mais aucun inhibiteur à ce jour n’a été identifié. Le criblage d’une chimiothèque de fragments sur MabA a été réalisé via deux tests différents (un test d’affinité pour la cible (TSA) et un test enzymatique). Les hits ainsi identifiés ont été resynthétisés et testés dans un test fonctionnel. Les étapes d’optimisation de l’activité des hits reconfirmés sont ainsi décrites. Ces résultats ont permis de développer des composés présentant des activités de l’ordre du micromolaire. Dans la troisième partie, un travail de conception et de synthèse de nouveaux fragments, visant à compléter la chimiothèque actuelle a été effectué. Les fragments originaux contenant un motif isoxazoline ont été synthétisés à partir d’alcènes et d’aldoximes utilisés en tant que synthons de départ, selon une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire. L’analyse conformationnelle de ces fragments a permis de montrer que ces structures venaient enrichir l’espace de la diversité, notamment par l’introduction d'un motif permettant le déploiement des substituants dans les trois dimensions de l’espace. La solubilité expérimentale de ces fragments a été également mesurée et nous avons pu montrer que ces molécules étaient adaptées au criblage<br>In 1993, the World Health Organization (WHO) declared Tuberculosis (TB) as a global public health emergency. Over 20 years later, this infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis, remains a major public health problem. Despite the significant progress in the fight against TB worldwide, WHO estimates that 9 million people contracted the disease in 2013 and 1.5 million died in that year. In addition, the emergence of multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) requires the development of new tools and new therapeutic strategies. Recently, two new compounds, bedaquiline and delamanid were approved in MDR-TB treatment in order to strengthen the actual MDR-TB chemotherapy. Nevertheless, there is always the possibility that the tubercle bacillus can quickly develop resistance related to the mechanism of action of these new drugs. Therefore, the actual therapeutic arsenal must be strengthened. This thesis is based on the discovery and optimization of new anti-TB compounds starting from the screening of small molecules called fragments.The first part of this thesis is the continuation of the research project which was started during the thesis of Baptiste Villemagne. This work aims to develop compounds that can boost the activity of ethionamide, a second-line drug used to treat MDR-TB. The transcriptional repressor EthR has been validated as a key element in the bioactivation of ethionamide. EthR inhibitors were identified using a fragment-based approach and were optimized to potentiate the activity of ethionamide in vitro. However, the low microsomal stability of the lead compound has limited its use in vivo. The metabolism study of the lead compound and key structural modifications allowed a development of new potent EthR inhibitors having acceptable pharmacokinetic and physico-chemical properties for in vivo testing.The second part of this thesis focused on the synthesis of MabA inhibitors. MabA is a mycobacterial &#946;-ketoacyl-ACP reductase involved in the synthesis of long-chain fatty acids, precursors of mycolic acids, which are major constituents of the mycobacterial cell wall. This enzyme has been shown to be essential for the survival of the bacteria but until now no inhibitor has been identified. Screening of a library of fragment molecules on MabA was performed via two different assays (affinity assay using TSA and an enzymatic assay). The identified hits were re-synthesized and tested in a functionnal assay. The optimization steps to improve the activity of the hits are also described. Compounds with activity in the micromolar range were discovered.In the third part, a design and synthesis of new fragments is described. The aim of this project is to build a collection of original fragments showing a 3D-structure scaffold amenable for rapid derivatization. The fragments that contain an original isoxazoline motif were synthesized from alkenes and aldoxime as starting building-blocks by using 1,3-dipolar cycloaddition. The conformational analysis of these structures has shown that they were, as expected, able to deploy substituents in the 3D space. The experimental solubility of these fragments was also measured and the results demonstrated that these molecules are suitable for the screening against new biological targets to help kick-start hit discovery program

Des conjugues de ceto-c-glycosides alpha,beta-insatures et d'epoxy-c-glycosides alpha,beta-insatures ont ete synthetises et leur proprietes antineoplasiques evaluees. D'abord les epoxy-c-glycosides ont ete prepares avec de bons rendements par reaction des ceto-c-glycosides avec l'iodure de trimethylsulfonium en presence du butyle lithium. Ces epoxy-c-glycosides ont ete ensuite couples avec des acides gras possedant des differents degres d'insaturation. Une seconde partie du travail a consiste en la preparation des conjugues monosaccharidiques et disaccharidiques des c-glycosides. Ces molecules ont ete preparees par couplage direct d'un ceto-c-glycoside avec des trichloroacetamidyl o-glycosides selon la methode de schmidt. La structure des conjugues a ete etablie par la combinaison des etudes de rmn et de modelisation moleculaire. Des conjugues glycosidiques des epoxy-c-glycosides alpha,beta-insatures ont ete synthetises par addition d'un ylure du soufre sur des conjugues sucre/ceto-c-glycoside. Finalement la cytotoxicite et la capacite pour induire l'apoptose de tous les composes ont ete examinees sur les lignees cellulaires lfcl2a (hepatome) et raji (lymphome b). Les relations structure/activite ont ete etablies. Ainsi, les disaccharides/ceto-c-glycosides se sont montres parmi les molecules les plus actifs (ic#5#0 moyen = 0. 027 nm)

La découverte d’un candidat médicament repose sur l’identification de hits, présentant des propriétés physico-chimiques adéquates pour leur optimisation. Le criblage à haut débit et l’approche par fragments sont deux techniques couramment utilisées lors de cette étape d’identification et elles ont été mises en œuvre au cours de ma thèse dans le but de découvrir de nouveaux composés ciblant d’une part le complexe CD81/CLDN-1 pour empêcher l’entrée du virus de l’hépatite C (VHC) dans les hépatocytes et d’autre part EthR2, un régulateur transcriptionnel mycobactérien, afin de potentialiser l’activité d’un antituberculeux sur les souches résistantes de M. tuberculosis.Dans une première partie, un criblage à haut débit sur le complexe CD81/CLDN-1 a permis d’identifier des modulateurs en série thiéno[2,3-c]pyrazole. Ces composés ont été pharmacomodulés et un composé spécifique de l’étape d’entrée du VHC, non toxique et présentant une activité submicromolaire a pu être ainsi identifié. Cette sonde pharmacologique permettra de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le processus d’entrée virale.Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la conception de nouveaux fragments dits privilégiés. Ainsi, le développement des voies de synthèse, sous irradiation micro-onde, de deux entités moléculaires, le noyau 1,4-benzodiazepine-2,5-dione et le noyau spirohydantoïne, nous a permis d’obtenir 34 composés originaux. Afin d’évaluer le potentiel de cette stratégie, une librairie virtuelle de fragments a été générée et son criblage in silico sur la protéine MDM2 a été effectué. La mesure in vitro de l’activité des hits identifiés permettra de valider l’intérêt de cette approche pour la découverte de nouveaux ligands ciblant les interactions protéine-protéine.Dans une troisième partie, des inhibiteurs d’un répresseur transcriptionnel mycobactérien impliqué dans la potentialisation de l’activité de l’éthionamide ont été développés. A l’issue d’un criblage de 960 fragments, l’identification d’un hit en série tropinone, et sa cocristallisation avec la protéine EthR2, a permis d’entamer une optimisation rationnelle qui a conduit à l’obtention rapide de composés présentant de meilleures activités<br>The discovery of drug candidates is based on the identification of hits with appropriated physico-chemical properties for further development. High throughput screening and fragment-based drug discovery approaches are two strategies commonly used for this identification. These strategies were applied during my PhD research work for identifying not only new modulators of the CD81/CLDN-1 complex to prevent entry of the Hepatitis C virus (HCV) into hepatocytes but also inhibitors of the mycobacterial transcriptional repressor, called EthR2, to boost ethionamide antibacterial activity against resistant strains of M. tuberculosis.Firstly, a high throughput screening assay was developed to identify molecules bearing a thieno[2,3-c]pyrazole scaffold that modulate the CD81/CLDN-1 complex. The structure-activity relationships allowed us to design and synthesize one non-toxic compound that inhibits viral entry with an IC50 in the submicromolar range. This best analog will be used as pharmacological tool to understand the molecular mechanism involving the CD81/CLDN-1 interaction during virus entry.Secondary, we worked on the design and synthesis of a new generation of fragments called privileged fragments. We focused our interest on the 1,4-benzodiazepine-2,5-dione and spirohydantoin scaffolds and using microwave-assisted conditions 44 original privileged fragments have been synthesized. To further illustrate the potential of our privileged fragments, a virtual focused library has been generated and screened in silico on MDM2 protein. The in vitro evaluation of the identified hits will allow us to validate our approach and to show the potential of our privileged fragments for the discovery of new hits against protein-protein interactions.Finally, inhibitors of a new mycobacterial transcriptional repressor involved in the boosting of ethionamide activity have been developed. Screening of 960 fragments allowed us to identify a hit bearing a tropinone scaffold which was cocrystallized with EthR2. A rational design from this cocrystal structure led rapidly to more potent ligands

Avec plus d’un million et demi de morts chaque année, la tuberculose reste aujourd’hui la seconde cause de mortalité liée à un agent infectieux. De plus l’organisation mondiale de la santé (OMS) a estimé en 2011 qu’un tiers de la population mondiale était porteuse du bacille Mycobacterium tuberculosis responsable de la maladie. Depuis la fin des années 1980, une recrudescence du nombre de cas de tuberculose est observée à l’échelle mondiale. Cette recrudescence est due à la fois à l’apparition de souches résistantes, mais également à l’épidémie de VIH qui est un facteur de prédisposition au déclenchement de la maladie.En 2000, le répresseur transcriptionnel mycobactérien EthR a été identifié comme étant un régulateur clé dans la bioactivation de l’éthionamide (ETH), un antituberculeux utilisé pour le traitement de seconde intention. En 2009, l’inhibition de ce répresseur par le développement de molécules « drug-like » a permis de potentialiser l’activité de l’éthionamide d’un facteur 3 chez la souris infectée et a permis de valider cette cible pour une future approche thérapeutique.Ce travail repose sur la découverte et l’optimisation de nouveaux inhibiteurs de ce répresseur transcriptionnel mycobactérien, à partir d’une petite molécule appelée « fragment » qui a été cocristallisée avec la protéine. Par la combinaison d’un criblage in silico, d’un criblage in vitro des touches identifiées, de l’étude des structures radiocristallographiques des complexes ligands/protéines et de la chimie médicinale, le développement de trois approches complémentaires dites « fragmentgrowing », « fragment-merging » et « fragment-linking » a permis de développer des composés présentant de fortes activités. Ces résultats permettront très prochainement de sélectionner une nouvelle molécule issue de ce travail dans la perspective de nouveaux essais sur le modèle murin<br>Tuberculosis (TB) remains the leading cause of death due to a single infective agent with more than 1.5 million people killed each year. In 2011, the world health organization (WHO) estimated that one third of the world’s population is infected with Mycobacterium tuberculosis, the pathogen responsible for the disease. This phenomenon may be due to an explosive escalation of TB incidence that occurred in the 1980s due to the emergence of both resistant strains and HIV epidemic.In 2000, EthR, a mycobacterial transcriptional repressor, was identified as a key modulator of ethionamide (ETH) bioactivation. ETH is one of the main second-line drugs used to treat drug resistant strains. In 2009, it was shown that co-administration of ETH and drug-like inhibitors of EthR was able to boost ETH activity threefold in a mouse-model of TB-infection, thus validating the target for a new therapeutic strategy.This work deals with the discovery and optimisation of new EthR inhibitors, based on a small molecule, called a “fragment”, co-crystallized with the protein. We combined in silico screening, in vitro evaluation of the hit compounds, study of co-crystal structures and medicinal chemistry to develop three complementary approaches called “fragment growing”, “fragment merging” and “fragment linking” that led to the discovery of very potent inhibitors. Based on these results, we are currently selecting a potential candidate for new in vivo experiments

Les récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine (nAChRs) sont des protéines transmembranaires appartenant à la superfamille des canaux ioniques pentamériques activés par des ligands (pLGICs). Impliqués dans la transmission et la modulation de l’influx nerveux, ils sont à ce jour des cibles thérapeutiques privilégiées pour le traitement de neuropathologies telles que la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie ou encore l’addiction au tabac. Les nAChRs neuronaux les plus répandus sont les sous-types α7 (homomérique) et α4β2 (hétéromérique). La sous-population mineure des récepteurs α5(α4β2)2 contenant la sous-unité « accessoire » α5 a récemment suscité beaucoup d’intérêt après qu’il a été découvert que des mutations de ce récepteur chez l’homme étaient fortement corrélées à l’addiction à la nicotine et au cancer du poumon. Ainsi, le sous-type α5(α4β2)2 constitue une cible prometteuse pour le développement de molécules anti-tabac par la conception de ligands spécifiques de l’interface α5/α4 agissant en tant que modulateurs allostériques positifs (PAM) ou négatifs (NAM).Bien que ce sous-type contenant la sous-unité α5 soit encore orphelin, une série d’alcaloïdes naturels ont été criblés sur AChBP-5/4, une protéine homologue du domaine extracellulaire des nAChRs dans laquelle l’interface α5/α4 a été recréée par mutagenèse dirigée. Quelques ligands présentant une affinité micromolaire ont été identifiés. Parmi ceux-ci, la (−)-lobéline est le hit le plus prometteur.Outre cette approche par criblage de molécules entières, nous avons initié un programme de conception de ligands par fragments (FBDD). Une banque « maison » de fragments nicotiniques a pu être constituée par déconstruction de plus de 300 ligands cholinergiques en 1300 fragments possédant les pharmacophores essentiels des molécules dont ils sont issus et se conformant à la règle des trois. Cette banque est actuellement évaluée par docking in silico et par des méthodes de criblage par RMN.En parallèle, inspirés par les caractéristiques structurales de la lobéline et les fragments communs des alcaloïdes cholinergiques, nous avons développé une stratégie de conception rationnelle de nouveaux ligands basée notamment sur l’hybridation. Dans ce contexte, nous avons développé de nouvelles méthodes de synthèse incluant la réduction intramoléculaire de complexes amine-borane et la fonctionnalisation énantiosélective d’iminiums masqués<br>Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are transmembrane proteins belonging to the superfamily of pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs). They mediate neuronal synaptic transmission and modulation and are currently a therapeutic target for a wide range of diseases including Alzheimer disease, schizophrenia, and tobacco addiction. The most abundant brain nAChRs are the homomeric α7 and heteromeric α4β2 subtypes. The minor subpopulation of the α5(α4β2)2 receptors containing the “accessory” α5 subunit raised recently much interest since its mutation in human population is strongly linked to both smoking addiction and lung cancer. Thus, the α5(α4β2)2 subtype constitutes a promising and specific target for the development of anti-smoking drugs through the design of α5/α4 interface-specific ligands that will act as Positive or Negative Allosteric Modulator (PAM/NAM).Albeit this α5-containing subtype remains orphan up to now, a series of natural alkaloids were randomly screened on AChBP-5/4, a surrogate of the extracellular domain of nAChRs in which the α5/α4 interface has been engineered by specific molecular mutations. A few ligands presenting an affinity for this mutant within a micromolar range were identified. Among them, (−)-lobeline is the most promising “hit”.Besides this screening approach of whole molecules, we initiated a program of Fragment-Based Drug Discovery (FBDD) of allosteric modulators. An in-house fragments library was built thanks to the deconstruction of more than 300 cholinergic ligands and was refined into 1300 fragments possessing the essential pharmacophoric elements and matching with the rule of three. This library is currently evaluated by in silico docking experiments and ligand-based NMR assays.In parallel, inspired by the lobeline structural features and fragments ubiquitously found in cholinergic alkaloids, we developed a strategy of rational design of new ligands or prototypes based on molecular hybridization. In this context, we shaped new synthetic pathways including diastereoselective intramolecular reduction from amine-borane complexes and enantioselective functionalization of masked iminium

Le Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires (DIAM) est conçu pour l'étude de mécanismes de dissociation résultant de l'interaction de nanosystèmes moléculaires avec des protons de 20-150 keV. Une technique originale de spectrométrie de masse appelée COINTOF (Correlated Ion and Neutral Time Of Flight) permet la mesure corrélée du temps de vol des fragments neutres et chargés issus de la dissociation d'un système moléculaire sélectionné en masse. Une stratégie de traitement des signaux a été développée afin de pouvoir distinguer des fragments proches en temps (< 1ns). Les données collectées sont structurées dans le logiciel ROOT® pour l'analyse statistique des corrélations. Le fonctionnement de la technique COINTOF est illustré par des expériences de dissociation induite par collision d'agrégats d'eau protonés sur une cible gazeuse. La méthodologie d'analyse des données est exposée à travers l'étude du canal de dissociation du trimère d'eau protoné produisant l'ion chargé H3O+ et deux molécules d'eau. La distribution de la différence de temps de vol entre les deux fragments neutres est mesurée, mettant en évidence une énergie libérée de quelques eV. En parallèle, un second spectromètre de masse à temps de vol adapté à l'évolution du dispositif a été développé. Il associe un temps de vol linéaire et un temps de vol orthogonal et intègre un détecteur à position (ligne à retard). Des simulations ont démontré les potentialités du nouvel analyseur. Enfin, des travaux ont été menés au laboratoire R.-J. A. Lévesque (Université de Montréal) portant sur les capacités d'imagerie de détecteurs à position multi-pixel de la collaboration MPX-ATLAS.

Cette thèse a pour but de développer le pendant in silico des étapes clés du Fragment-Based Drug Design (FBDD), et ce dans le cadre plus général du développement de l'outil S4MPLE. Le FBDD génère des ligands drug-like à partir de petites molécules (fragments). Après une étape de validation de S4MPLE et de sa fonction d'énergie, un recentrage autour du FBDD est réalisé, à travers le docking puis l'optimisation virtuelle de fragments par growing ou linking (G/L). Cette stratégie reposesur 1) la création d'une chimiothèque focalisée en connectant un ou deux fragment(s) avec des linkers pré-générés, et 2) l'échantillonnage avec S4MPLE des composés chimères dans le site avec des contraintes. Des simulations de G/L plus ou moins ambitieuses (site flexible, ajout de H2O libres) permettent de valider cette approche avec des études rétrospectives basées sur des données expérimentales. La dernière phase de la thèse a consisté à appliquer ce protocole in silico à un projet de l'entreprise.