InhA, cible pour de nouveaux antituberculeux : étude cristallographique, synthèse et évaluation d'inhibiteurs

The InHa protein as target for antitubercular drugs : crystallographic studies, synthesis and evaluation of new compounds

• Auteur / Autrice : Aurélien Chollet
• Direction : Vania Bernardes-Genisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, biologie, santé
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isoniazide

Antituberculeux

Tuberculose

Mots clés libres

Tuberculose

InhA

Cristallisation

Adduit INH-NADH

Triclosan

Chimie médicinale

Azaisoindolinone

Genz10850 (geq)

Résumé

La tuberculose demeure un fléau dans le monde avec près de 8,6 millions de nouveaux cas et 1,3 million de décès en 2012. L'émergence de souches résistantes au traitement actuel met en évidence la nécessité de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouvelles classes de composés chimiques. L'isoniazide est un antituberculeux de première ligne agissant comme une pro-drogue dont le métabolite actif vise principalement la protéine InhA. Cette protéine est une enzyme dépendante du cofacteur NADH et joue un rôle clé dans la biosynthèse des acides mycoliques, éléments essentiels de la paroi cellulaire mycobactérienne. De par cette spécificité, la protéine InhA est devenue une cible de choix dans la conception de nouveaux médicaments antituberculeux. Ainsi, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à résoudre la structure tridimensionnelle de la protéine InhA sous sa forme apo (sans ligand) et en présence de son cofacteur, NADH. Des essais de trempage du cristal InhA:NADH ont également été réalisés avec la forme active de l'isoniazide obtenue par voie chimique. Ces résultats ont alors mis en évidence la fixation préférentielle de l'adduit céto amide de configuration 4S, formé en dehors du site actif d'InhA. De façon opportuniste, nous avons également obtenu une orientation originale du triclosan, molécule antibactérienne à large spectre ciblant la protéine InhA, permettant ainsi de guider la conception vers de nouveaux dérivés. Nous avons par ailleurs développé une stratégie de synthèse s'appuyant sur le motif azaisoindolinone préalablement identifié comme potentiellement actif à la fois sur l'inhibition de l'activité enzymatique de la protéine InhA et également sur la croissance de M. Tuberculosis. Parallèlement, nous nous sommes appuyés sur la structure du composé GENZ10850 pour développer des dérivés à la fois plus efficaces sur la protéine InhA et garantissant une activité ex vivo sur la souche mycobactérienne.

Tuberculosis remains a scourge in the world with nearly 8. 6 million new cases and 1. 3 million deaths in 2012. The emergence of resistant strains to current treatment highlights the increasing need to discover new therapeutic targets and new classes of chemical compounds. Isoniazid is a first-line drug acting as a prodrug whose active metabolite primarily targets the InhA protein. This protein is an NADH-dependent enzyme having a key role in the biosynthesis of mycolic acids, essential elements of the mycobacterial cell wall. With this specificity, InhA protein has become a prime target in the design of new highly specific TB drugs. Initially, we were interested in solving the three-dimensional structure of the InhA protein in its apo form (without ligand) and in the presence of a cofactor molecule, NADH. Soaking assays of the binary crystal InhA:NADH were performed with the active form of isoniazid, pre-formed by a biomimetic approach. These results highlighted the preferential binding of 4S keto amide adduct, pre-formed outside the active site of InhA. In an opportunistic manner, we highlighted an original orientation of triclosan, a broad spectrum antibacterial molecule targeting InhA protein, within the active site of InhA which consequently could guide the design of new derivatives. We also developed a synthetic strategy based on the azaisoindolinone scaffold previously identified as potentially active in both the inhibition of the enzymatic activity of the InhA protein and on the growth of M. Tuberculosis. Meanwhile, we relied on the structure of compound GENZ10850 to develop derivatives both more effective on the InhA protein and displaying ex vivo activities on mycobacterial strains.