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Conception, synthèse et évaluations biologiques de prodrogues du paclitaxel et du docetaxel activées par voie enzymatique dans le cadre des stratégies ADEPT et PMT. Emmanuel BOUVIER. Conception, synthèse et vectorisation de biomolécules UMR 176 Paris CNRS-Institut Curie. Plan de l’exposé.

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Emmanuel BOUVIER

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Presentation Transcript


Conception, synthèse et évaluations biologiques de prodrogues du paclitaxel et du docetaxel activées par voie enzymatiquedans le cadre des stratégies ADEPT et PMT

Emmanuel BOUVIER

Conception, synthèse et vectorisation de biomolécules

UMR 176 Paris CNRS-Institut Curie


Plan de l’exposé

  • Généralités

  • Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues

  • Conclusion


I Généralités

Paclitaxel et Docetaxel

ADEPT et PMT


Paclitaxel

Paclitaxel

Découverte dans les années 60, suite au criblage

de l’activité anticancéreuse de substances d’origine végétale

Activité cytotoxique

sur différentes

lignées cellulaires


Mode d’action

le paclitaxel promeut la formation des microtubules et les stabilise

perturbation du fuseau mitotique lors de la mitose

mort cellulaire


Le paclitaxel en clinique

3 AMM: 1993 cancer des ovaires

1996 cancer du sein

1998 cancer du poumon non à petites cellules

mais mauvaise sélectivité et

problème de solubilité (injecté avec un détergent)

effets secondaires graves dûs

au principe actif et à la formulation

besoins de dérivés présentant de meilleures

propriétés pour élargir son utilisation clinique


Relations structure-activité

  • Fragilité du squelette taxane

  • aux bases: saponification, rétro-aldol en 7,9

  • aux acides: ouverture de l’oxétane, réarrangement de carbocations


Docetaxel

Docetaxel

Découverte fortuite, intermédiaire de synthèse

Activité supérieure au paclitaxel sur certaines lignées cellulaires

AMM cancers du sein et du poumon NPC

Solubilité aqueuse double de celle du paclitaxel

--> injecté avec un détergent également

besoins de dérivés présentant de meilleures

propriétés pour élargir son utilisation clinique


I Généralités

Paclitaxel et Docetaxel

ADEPT et PMT


Objectif des stratégies

  • But: amélioration de la sélectivité des antitumoraux

    amélioration de leurs propriétés pharmacologiques

  • Comment: modification de la distribution de la ‘‘drogue’’ par concentration au niveau du tissu tumoral

  • Moyen: emploi d’une prodrogue conçue spécifiquement


ADEPT


PMT

De la b-glucuronidase est présente dans le milieu

intercellulaire des zones nécrotiques de certains cancers

vectorisation de l’enzyme pas nécessaire


Prodrogue tripartite

  • Prérequis:

  • Prodrogue: détoxification facteur 100

    stable dans le plasma

    hydrophile

    bon substrat de l’enzyme

    libération efficace de la drogue

  • ‘‘Drogue’’: très cytotoxique

    hydrophobe pour internalisation rapide

    durée de vie courte


Plan de l’exposé

  • Généralités

  • Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues

  • Conclusion


II Synthèse et évaluations biologiques

de prodrogues

Introduction

Prodrogue du paclitaxel

Prodrogues du docetaxel

Prodrogue en 7 du paclitaxel


Travaux antérieurs

Prodrogue à espaceur

ortho aminophénol cyclisant

Mauvaise hydrolyse enzymatique (T1/2 = 115 mn, 190 U/mL)

Modélisation moléculaire: environnement acide glucuronique encombré

Faciliter l’approche entre enzyme et substrat

  • modification de l’espaceur

  • changer le site d’accrochage

Alternative:


Choix de l’espaceur

efficace avec une

moutarde à l’azote


Structure des prodrogues


II Synthèse et évaluations biologiques

de prodrogues

Introduction

Prodrogue du paclitaxel

Prodrogues du docetaxel

Prodrogue en 7 du paclitaxel


Rétrosynthèse de la prodrogue221 du paclitaxel


Synthèse de 221 (1)

Couplage glycosidique


Synthèse de 221 (2)

Changement des groupements protecteurs de lapartie sucre


Synthèse de 221 (3)

Ajout dela chaîne diamine,couplage avec le paclitaxel et déprotections


Benzyle

Nitro

Hydrogénolyse et réduction

Modélisation moléculaire

(HyperChem, champ MM+)

Nitro

Benzyle

Benzyle

Nitro


Etudes in vitro 221 (1)

  • Stabilité dans un tampon phosphate (pH 7.2):

  • pas d’évolution visible après 24h

  • pas de libération prématurée du paclitaxel

  • Cytotoxicité: IC50 sur lignée L1210

    • Paclitaxel: 9.8 nM

    • Prodrogue: 1200 nM

  • détoxification par un facteur 120


Etudes in vitro 221 (2)

Hydrolyse

enzymatique:

T1/2 = 10 min

(disparition prodrogue)

HPLC: colonne C18

Tampon phosphate

(0.02M pH 7)

Prodrogue: 0.25 g/mL

-glucuronidase (E. coli):

50 g/mL (12 U/mL)


Comparaison


II Synthèse et évaluations biologiques

de prodrogues

Introduction

Prodrogue du paclitaxel

Prodrogues du docetaxel

Prodrogue en 7 du paclitaxel


Prodrogues du docetaxelrétrosynthèse de 225 et 226

Couplage

Déprotections


Préparation du docetaxel etde l’intermédiaire 228


Synthèse de la prodrogue nitrée 225


Hydrogénolyse et réduction

Modélisation moléculaire

(HyperChem, champ MM+)

Benzyle

Nitro

Benzyle

Nitro


Synthèse de la prodrogueaminée 226 (1)


Synthèse de la prodrogueaminée 226 (2)


Etudes in vitro

des prodrogues 225 et 226 (1)

  • Stabilité dans un tampon phosphate (pH 7.2):

  • pas d’évolution visible après 24h

  • pas de libération prématurée du docetaxel

  • Cytotoxicité: IC50 sur lignée L1210

    • Docetaxel: 14.4 nM

    • Prodrogue 225: 4860 nM --> détoxification par 340

    • Prodrogue 226: 2690 nM --> détoxification par 190


Etudes in vitro

prodrogue nitrée 225 (2)

Hydrolyse

enzymatique:

T1/2 = 8 min

(disparition prodrogue)

Pas d’intermédiaire chaîne diamine-docetaxel détecté


Etudes in vitro

prodrogue aminée 226 (2)

Hydrolyse

enzymatique:

T1/2 = 9 min

(disparition prodrogue)

Pas d’intermédiaire chaîne diamine-docetaxel détecté


Comparaison de la disparition

des 3 prodrogues

  • évolution générales similaires

  • faible influence de la drogue

  • identité NO2/NH2 hydrolyse enzymatique


Comparaison

  • Meilleure hydrolyse enzymatique espaceur double / espaceur simple

  • Bonne efficacité de l’espaceur double nitré ou aminé avec le docetaxel

  • Divergence paclitaxel/docetaxel:

    • hydrogénolyse du benzyle

    • détection d’un intermédiaire lors de l’hydrolyse enzymatique


II Synthèse et évaluations biologiques

de prodrogues

Introduction

Prodrogue du paclitaxel

Prodrogues du docetaxel

Prodrogue en 7 du paclitaxel


Prodrogue en 7 du paclitaxel

Prodrogue à espaceur

ortho aminophénol cyclisant

Mauvaise hydrolyse enzymatique (T1/2 = 115 mn, 190U/mL)

Modélisation moléculaire: environnement acide glucuronique encombré

Faciliter l’approche entre enzyme et substrat

  • modification de l’espaceur

  • changer le site d’accrochage

Alternative:


Rétrosynthèse de la prodrogue 236


Protection du paclitaxel

Choix d’un éther de silyle:

  • Facilité d’introduction

  • Déprotection concomitante aux silyles de l’espaceur


Synthèse du bras espaceur de 236

Préparation de l’aromatique et couplage glycosidique


Synthèse de 236 (1)

Changement des groupements protecteurs, couplage

Pas de couplage avec le TBS


Synthèse de 236 (2)

premier carbamate

N,N-disubstitué

décrit en position 7

Problèmes: purification

quantité

pas d’évaluations biologiques


Plan de l’exposé

  • Généralités

  • Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues

  • Conclusion


CONCLUSION (1)

Espaceur double élimination 1,6-chaîne diamine:

  • synthèse longue

    groupements protecteurs

    adéquats:

  • obtention

    de prodrogues

    du paclitaxel

    et du docetaxel:

bonnes hydrolyses enzymatiques validant l’approche

Org. Biomol. Chem. 2003, 1(19), p. 3343

Bioorg. Med. Chem. 2004, 12(5), p. 969


CONCLUSION (2)

Espaceur double élimination 1,6-chaîne diamine:

Espaceur cyclisant en position 7 du paclitaxel:

  • synthèse de l’espaceur ad hoc:

  • obtention de la prodrogue cible:

faisabilité de la synthèse mais problèmes à surmonter

Ann. Pharm. Françaises 2005, 63, p. 53


REMERCIEMENTS

ARC (bourse 2 ans)

Institut Curie

CNRS

Laboratoire de Pharmacochimie

UMR 176 CNRS-IC


Développement de « caged compounds » présentant de meilleures propriétés photochimiques et physico-chimiques

Emmanuel BOUVIER

Laboratoire de Physiology et Pharmacology

Drexel University College of Medicine

Philadelphia, PA USA


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