Progettazione, sintesi e valutazione dell'attivita biologica di nuovi carbazoli

par Mariangela Marrelli

Thèse de doctorat en Sciences pharmaceutiques

Sous la direction de Sylvie Michel.

Soutenue en 2011

à Paris 5 en cotutelle avec l'Università degli studi di Salerno .

  • Titre traduit

    Conception, synthèse et évaluation biologique de nouveaux carbazoles


  • Résumé

    Ce travail de thèse a été réalisé au Laboratoire de Pharmacognosie de l’Université Paris Descartes et au Laboratoire de Phytopharmacie du Département des Sciences Pharmaceutiques de l’Université de Calabre. L’objectif du travail était de synthétiser de nouveaux carbazoles conçus comme analogues d’un cis stilbène naturel, la combrétastatine A4 (CA-4) et d’évaluer les activités biologiques des composés réalisés. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire de l’Université Paris Descartes ont conduit à la synthèse de composés à potentialité antivasculaire, analogues de la combrétastatine A-4. Dans ce cadre, des 3-aroylindoles, conçus comme des analogues hétérocycliques de la CA4 ont été synthétisés et ont montré, in vitro, une excellente activité cytotoxique corrélées à une forte inhibition de la polymérisation de la tubuline et un arrondissement des cellules endothéliales prédictif de l’activité antivasculaire. A la suite de ces travaux des analogues contraints de type tétrahydrocarbazoles et carbazoles ont également été préparés. Dans la continuité de ces travaux, afin de poursuivre les études de relations structure-activité dans cette série, l’objectif de la thèse a été la préparation d’analogues de la série précédente. Afin de réduire les contraintes stériques au niveau du cycle benzénique et d’améliorer l’activité biologique, des analogues “ouverts” des composés précédents ont été synthétisés. Dans un premier temps, des pyrrolocarbazoles ont été préparés selon une réaction à trois composants permettant un accès rapide à ces composés. Une deuxième série de composés substitués par un méthoxyle en position 8 sur le cycle A, a montré une activité biologique supérieure à celle de la série non substituée précédemment obtenue. Cependant, l’accès à cette série, en utilisant le même type de réaction est ici plus difficile. Des tentatives d’optimisation ont été réalisées et un dérivé bromé en 8 a pu être obtenu avec un bon rendement et devrait permettre un accès facile à ces composés. Les relations structure activité en série pyrrolocarbazole ayant montré qu’un faible encombrement stérique était favorable à l’activité, l’essentiel du travail a consisté à accéder à des dérivés dont le cycle maléimide a été ouvert. L’évaluation biologique de composés potentiellement antitumoraux mettant en jeu un mécanisme antivasculaire par interaction avec la tubuline nécessite de mesurer à la fois l’activité cytotoxique sur des cellules de lignées tumorales et l’effet de l’inhibition de la polymérisation de la tubuline. L’activité des composés a été déterminée sur une lignée de mélanome murin B16. La survie des cellules a été mesurée à l’aide d’un test colorimétrique au MTT. Ce test est basé sur la réduction du MTT (bromure de 3-(4’,5’-diméthylthiazol-2’-yl)-2,5-diphényltétrazolium). L’inhibition de la polymérisation de la tubuline a été évaluée en utilisant un colorant de l’ADN, le DAPI, selon un test décrit par Barron et al (2003) et Bane (2006). Afin de compléter ces deux tests, l’effet de ces composés sur la morphologie de cellules humaines endothéliales modifiées (Ea. Hy926) a aussi été évalué, ce dernier test étant considéré comme assez prédictifs de l’activité antivasculaire in vivo. Les résultats ont permis d’orienter le travail de thèse et de comprendre les relations structure-activité. Les molécules substituée (série R=OCH3) ont montré une bonne activité biologique. Ces molécules possèdent à la fois une bonne activité cytotoxique et une bonne inhibition de la polymérisation de la tubuline. Une excellente activité biologique est également présentée par les molécules de la série R=Br et des effets significatifs sur la morphologie des cellules endothéliales Ea. Hy926 ont également été montrés. Pour la dernière partie de la thèse, le travail a été dédié à la synthèse de nouveaux diindolylméthanes (DIM). Des composés naturels isolés de plantes de la famille des Cruciferae appartiennent à cette famille moduleraient positivement le métabolisme des œstrogènes et pourraient prévenir l’apparition de cancers hormono-dépendants. Des composés de cette série se sont formés comme produits secondaires lors des synthèses des carbazoles précédents. Une synthèse de nouveaux diindolylméthane a été réalisée et ces composés sont obtenus avec de bons rendements. La cytotoxicité des composés a été déterminée sur une lignée de cellules de cancer de la prostate (LNCaP) et deux lignées de cancer du sein (MCF-7 et SKBR3). La capacité d’induire l’apoptose a été aussi étudié.

  • Titre traduit

    Design, synthesis and evaluation of biological activity of new carbazoles


  • Résumé

    The present study was carried out at the Laboratory of Phytopharmacy, Department of Pharmaceutical Science (University of Calabria), and at the Laboratory of Pharmacognosy belonging to the University Paris Descartes of Paris. The research activity was focused on the synthesis of new carbazoles as analogues of the natural stilbene combretastatin A-4 (CA-4), and on the in vitro evaluation of the biological activity of obtained compounds. At the Laboratory of Pharmacognosy, were already synthesized heterocyclic derivatives of the CA-4, characterized by an high biological activity. The aim of the present study was to synthesize analogues of the previously obtained compounds and to modify the molecules structure in order to improve the biological properties with the goal to complete the study on the structure-activity relationships of this series of molecules. During the previous works were synthesized new 3-aroylindoles, formulated as heterocyclic analogues of CA-4. Successively was synthesized a series of 5-(3’,4’,5’-trimethoxyphenyl)pyrrole[3,4-a]carbazole-1,3(2H,10H)-diones formulated as cis-blocked analogues of 3-aroylindoles and arylthioindoles previously obtained. Some of these molecules were characterized by an high biological activity. The goal of the present study was to synthesize new carbazoles, ring-open analogues of the previous series, in order to reduce the steric crowd on the benzenic ring (characterizing the carbazoles and tetrahydrocarbazoles previously synthesized) with the aim to obtain molecules characterized by an higher biological activity. The research project was subdivided in different steps. During the first step, was synthesized a series of molecules starting from indole. To synthesize these molecules was employed an opportunely modified procedure described by Noland et al. In the 1996. The realization of this first series of molecules was pivotal because it permitted to plan appropriate synthesis for the realization of more complex molecules. During the second step, on the basis of known structure-activity relationships, a new series of molecules was synthesized starting from the 6-methoxyindole in order to obtain molecules characterized by an higher biological activity then the one showed from the first not substituted series of molecules. So, during the thesis work were synthesized new trimethoxyphenyl-pyrroloindolecarbazoles starting from indole and a second series of molecules starting from 6-methoxyindole. Many attempts were carried out in order to obtain molecules with a not benziliated maleimide ring and with a lower steric crowd, without reaching the purpose. The goal was reached realizing the same synthesis procedures starting from 6-bromoindole. So, was possible to synthesize new compounds starting from the maleimide instead of the N-benzyl maleimide. To evaluate the potential anticancer activity due to antivascular properties of synthesized compounds, the cytotoxic activity of molecules and the inhibition of tubulin polymerization were assessed in vitro. In a first screening, the antiproliferative activity of synthesized molecules was assayed, using the in vitro bioassay MTT, on B16 cancer cell line (murine melanome). The MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) test is a colorimetric assay largely used to estimate cell proliferation and vitality through the evaluation of mitochondrial efficiency. The capacity to inhibit the tubulin polymerization was estimated using the fluorescent dye DAPI (4’,6-diamidino-2-phenylindole), using the Barron (2003) and Bane (2007) procedures opportunely modified. In order to complete the evaluation of biological activity of compounds, the effects on the morphology of endothelial cells Ea. Hy 926 were also evaluated. Obtained results permitted to plan the synthesis and to underline the structure-activity relationships for the realized molecules. The analysis of biological activity of substituted molecules (R=OCH3) showed good preliminary results. These molecules seems promising on both effects on morphology of endothelial cells and inhibition of tubulin polymerization. Good results, concerning the antiproliferative effects and the influence on morphology on endothelial cells (Ea. Hy 926), were also observed for bromo-analogues. During the last step of experimental work, the research activity was focused on the synthesis of new bisindolylmethanes. These molecules and their derivatives are known as an important class of heterocyclic compounds in pharmaceutical industry. Bisindolylmethanes are found in cruciferous plants and are known to promote beneficial estrogen metabolism and to induce apoptosis in human cancer cells. In order to synthesize new new carbazoles characterized by a low steric crowd, the general procedure previously utilized was applied employing different reagents. These reactions did not lead to the synthesis of new carbazoles, but it was possible to observe the formation of a new bisindolylmethane. Successively, the goal of this thesis was to improve the synthesis strategy to increase the yield of the reaction and to evaluate if the procedure could be applied for the synthesis of substituted bisindolylmethanes. The antiproliferative activity of molecules was assayed on different human cancer cells line through the MTT in vitro assay. Particularly, were employed two breast cancer cell lines (MCF-7 and SKBR3), and one prostate cancer cell line (LNCaP). Moreover, the evaluation of apoptosis was carried out.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (127 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 119-127

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TPHA 11543
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.