Vers un nouvel outil d'étude de la reconnaissance hôte-ligand : conception de nouveaux inhibiteurs de PDE4 guidée par docking quantique, synthèse et évaluation biologique

par Chantal Barberot

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Eric Hénon.

Soutenue le 06-12-2013

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (ICMR) Institut de Chimie Moléculaire de Reims (laboratoire) .

Le président du jury était Gérald Monard.

Le jury était composé de Eric Hénon, Esther Kellenberger, Stéphane Gerard, Jean Charles Boisson.

Les rapporteurs étaient Dragos Horvath, Sandrine Ongeri.


  • Résumé

    Dans la recherche de nouveaux traitements des maladies broncho-pulmonaires comme l'asthme et la broncho-pneumopathie chronique obstructive, les inhibiteurs de PDE4 sont des cibles intéressantes. Dans cette voie, notre laboratoire s'intéresse à la synthèse d'une nouvelle famille d'inhibiteurs à base pyridazinone. Pour cela, cette thèse couple la modélisation moléculaire (docking : développement méthodologique et application), la synthèse organique ainsi que des tests biologiques.Dans un premier temps, le développement du logiciel d'amarrage moléculaire AlgoGen a été poursuivi. AlgoGen (créé initialement à l'université de Lorraine en 2009) est un logiciel qui couple un algorithme génétique pour la recherche conformationnelle à une évaluation de l'énergie protéine-ligand à un niveau quantique semi-empirique alors que les autres logiciels existant effectuent ce calcul à un niveau classique en général. Le calcul d'une énergie à un niveau quantique est très coûteux en temps. C'est pourquoi, nous avons apporté de nombreuses modifications à ce logiciel afin d'accroître son efficacité dans la recherche conformationnelle. Ce logiciel a ensuite été utilisé sur un jeu de 22 dimères (typiques des reconnaissances moléculaires biologiques) et à huit systèmes protéine-ligand.Dans un deuxième temps, huit inhibiteurs ont été synthétisés et testés in vitro sur la cible PDE4. Pour compléter ce volet expérimental, une étude de structure-activité a été effectuée grâce au docking moléculaire (AlgoGen, Autodock, Glide) pour rationaliser les activités mesurées (IC50). Pour terminer, des pharmaco-modulations guidées par docking ont été réalisées afin de proposer de nouveaux inhibiteurs de plus grandes affinités avec la protéine PDE4D.

  • Titre traduit

    Toward a new tool of host-ligand recognition : design of new PDE4 inhibitors guided by quantum docking, synthesis and biological evaluation


  • Résumé

    For the research of new treatment of bronchopulmonary diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the PDE4 inhibitors are an attractive target. Our laboratory is interested in a new PDE4 inhibitors family based on the pyridazinone pattern. For this purpose, this thesis couples molecular modeling (docking: methodological development and application), organic synthesis and biological tests.First, the development of the molecular docking software AlgoGen was continued. AlgoGen (initially created at university of Lorraine in 2009) is a program which couples a genetic algorithm for the conformational research and a protein-ligand energy evaluation at the quantum semi-empirical level while other software do this evaluation at a classical level. Quantum energy calculations are very time consuming. That is the reason why some modifications have been made to improve its efficiency for the conformational search. This software was then used for calculations on a set of 22 dimers (typical in biological molecular recognition) as well on 8 ligand-protein complexes.Secondly, eight inhibitors were synthesized and tested in vitro on the PDE4 target. To complete the experimental part, a structure-activity relationship study was carried out through a molecular docking to rationalize the measured activity (IC50). Finally, pharmaco-modulations guided by docking were made to propose new inhibitors with more affinity with the protein.


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