Glycoinhibiteurs de l’anhydrase carbonique IX en serie glycals : synthèse, developpement methodologique et activite enzymatique

par Joanna Ombouma

Thèse de doctorat en Ingénierie Moléculaire

Sous la direction de Jean-Yves Winum.

Le président du jury était Pascal Dumy.

Le jury était composé de Jean-Yves Winum, Pascal Dumy, François-Xavier Felpin, Jean Dessolin.

Les rapporteurs étaient François-Xavier Felpin, Jean Dessolin.


  • Résumé

    Les anhydrases carboniques (CAs, EC4.2.1.1) sont une famille ubiquitaire de métalloenzymes à zinc. Ces enzymes catalysent la réaction réversible d'hydratation du dioxyde de carbone en bicarbonate avec la formation d'un proton. Elles jouent ainsi un important rôle dans de nombreux processus physiologiques tels que la respiration, le transport des ions entre les tissus, l´homéostasie et la régulation du pH. Chez l'homme, seize isoformes différents ont été décrits et certains d'entre eux sont impliqués dans divers troubles pathologiques comme le cancer avec les isoformes CA IX et CA XII. Par ailleurs, des deux enzymes, la CA IX est non seulement l'isoforme le plus actif pour la réaction précédemment décrite mais, elle est aussi la plus largement exprimée dans les tumeurs sous hypoxie (carcinome du sein, du colon…). Grâce à son rôle dans l'acidification du microenvironnement tumoral, la CA IX est associée au phénomène de métastases. Il a été démontré que l'inhibition de son activité catalytique permet de réduire non seulement la croissance et la prolifération tumorale mais aussi la résistance de ces tumeurs aux traitements anticancéreux conventionnels. Dans le cadre d'une approche pharmacologique, cette inhibition se fait via des petites molécules possédant en leur sein une fonction liant l'atome de zinc du site actif de l'enzyme. Dans ce manuscrit, nous avons décrit la synthèse de glycoinhibiteurs insaturés inédits à travers le développement d'une nouvelle méthodologie de synthèse, la sulfamidoglycosylation, basée sur le réarrangement de Ferrier puis le développement d'une nouvelle fonction liant l'atome de zinc, l'hydroxylamine-O-sulfonamide, qui a ensuite servi pour la synthèse d'autres glycoinhibiteurs insaturés par sulfonamidoglycosylation. Ces composés ont montré des activités inhibitrices de l'ordre du nanomolaire sur la CA IX et la CA XII.

  • Titre traduit

    Glycoinhibitors of carbonic anhydrase IX in glycals serie : synthesis, methodological development and enzymatic activity.


  • Résumé

    The carbonic anhydrases (CAs, EC 4.2.1.1) are ubiquitous zinc enzymes. These enzymes catalyse the reversible hydration reaction of carbon dioxide to bicarbonate, releasing a proton in the process. The enzymes are thus key players in numerous physiological processes such as respiration, ion transport between tissues, homeostasis and pH regulation. In humans, sixteen different isoforms have been described and some of them are involved in diverses pathological conditions such as the CA IX and CA XII isoforms in cancer. Furthermore, from the two enzymes, CA IX is not only the most active isoform for the previously described reaction, but also the most widely expressed under hypoxia in hypoxic tumors (breast carcinoma, colon ...). Through its role in the acidification of the tumoral microenvironment, the CA IX is associated with metastases. It has been demonstrated that inhibition of its catalytic activity reduces not only the tumoral growth and proliferation, but also the resistance of these tumors to conventional cancer treatments. As part of a pharmacological approach, the known inhibitors are small molecules bearing a zinc binding function. In this manuscript, we described the synthesis of novel unsaturated glycoinhibitors through the development of a new synthetic methodology, the sulfamidoglycosylation based on the Ferrier rearrangement, and the development of a new zinc binding function, the hydroxylamine-O-sulfonamide which was then used for the synthesis of other unsaturated glycoinhibitors by sulfonamidoglycosylation. These compounds showed nanomolar inhibitory activities against the CA IX and CA XII.

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