Biosynthèse des isoprénoïdes : Synthèses d'analogues du 1-désoxy-D-xylulose 5-phosphate,inhibiteurs potentiels de la voie du méthylérythritol phosphate

Isoprenoïds biosynthesis : Syntheses of analogues of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate,potential inhibitors of the methylerythritol phosphate pathway

• Auteur / Autrice : Odile Meyer
• Direction : Michel Rohmer, Catherine Grosdemange-Billiard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isoprénoïdes

Biosynthèse

Résumé

Les isoprénoïdes sont des produits naturels présents chez tous les organismes vivants qui peuvent être synthétisés selon deux voies de biosynthèse différentes : la voie du mévalonate et la voie du méthylérythritol 4-phosphate (MEP). Les enzymes de la voie du MEP présentes chez de nombreux microorganismes mais absentes chez les animaux, représentent des cibles potentielles pour le développement de nouveaux médicaments contre les maladies causées par des bactéries pathogènes ou par des parasites. Dans cet objectif, l'élaboration d'inhibiteurs potentiels de cette voie a été envisagée. La désoxyxylulose réducto-isomèrase (DXR), une enzyme de la voie du MEP, a été choisie comme cible et des analogues de son substrat, le désoxyxylulose 5-phosphate, (DXP), ont été préparés puis leurs caractéristiques biochimiques (substrat, inhibiteur) ont été déterminées. La première partie de ce travail consiste en la mise au point d'une synthèse simple et efficace du DXP qui a été appliquée à la préparation de DXP marqué au deutérium, de son analogue non phosphorylé, le DX, et de DX marqué au deutérium. Ces composés ont été utilisés dans le cadre de collaborations. Dans une deuxième partie, la synthèse d'analogues phosphonates et fluorés du DXP  est réalisée selon deux approches : une approche à partir de chirons et une approche par synthèse asymétrique. Les chirons utilisés sont des dérivés du L-tartrate. L'approche par synthèse asymétrique utilisée met en jeu une aldolisation asymétrique enzymatique. Au cours de ce travail une nouvelle méthode de synthèse d'un précurseur de la dihydroxyacétone phosphate (DHAP), substrat spécifique des aldolases, a été mise au point. L'activité biologique des analogues du DXP synthétisés a ensuite été évaluée in vitro sur la DXR et in vivo sur des souches d'E. Coli. Nous avons pu montrer que l'analogue phosphonate du DXP est substrat de la DXR et que les autres composés synthétisés se comportent comme des inhibiteurs.

Isoprenoids are natural compounds present in all living organism and can be synthesised via two different biosyntheses: the mevalonate pathway or the methylerytritol phosphate pathway (MEP). The enzymes involved in the MEP pathway are present in many microorganisms but absent in animal cells and therefore are potential targets for the design of new drugs acting on the diseases cause by pathogenic bacteria or parasites. In this purpose, the elaboration of potential inhibitors of this pathway has been considered. The deoxyxylulose 5-phosphate reducto-isomerase (DXR), one of the enzymes of the MEP pathway, has been chosen as a target. The synthesis of analogues of deoxuxylulose phosphate (DXP), the natural substrate of the DXR has been developed and their biochemical properties (substrate, inhibitor) have been determined. The first part of this work is the elaboration of a practical and efficient synthesis of DXP. This relevant synthesis allowed the preparation of deuterium labelled DXP, and its non phosphorylated analogue, DX, with a possible deuterium labelling at C-5. All these compounds were used for investigations on the MEP pathway. In a second part, phosphonate and fluorinated analogues of DXP have been synthesised via two different approaches: one from chirons and the other one from asymmetric synthesis. Compounds derived from the L-tartrate ester were used as chirons for the synthesis of the analogues of DXP. Such compounds were prepared by using biocatalysts: the aldolases, allowing an asymmetric aldolisation reaction. Due to the specific substrate of aldolases, the dihydroxyacetone phosphate (DHAP), a short and efficient synthesis of a precursor of DHAP, has been developed. The biological activity of the synthesised compounds was then determined in vitro on the DXR and in vivo on E. Coli. We found that the phosphonate analogue of DXP is substrate of DXR and that the other analogues are inhibitors.