In silico drug design et chimie médicinale : développement de nouvelles molécules coumariniques, sélectives de la cyclooxygénase-2

In silico drug design and medicinal chemistry : development of new unusual coumarinic structures targeting selectively the cyclooxygenase-2

• Auteur / Autrice : Anita-Marie Rayar
• Direction : Jean-François Zagury, Clotilde Ferroud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle. Bioinformatique
• Date : Soutenance le 20/01/2017
• Etablissement(s) : Paris, CNAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génomique, bioinformatique et applications (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Liagre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Zagury, Robert Hugh Dodd, Matthieu Montes, Maité Sylla
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Claude Viaud-Massuard, Françoise Dumas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie pharmaceutique

Cyclo-oxygénase-2

Criblage pharmacologique

Simulation de docking moléculaire

Warfarine

Mots clés libres

Cyclocoumarol

Benzalacétones

Pharmacophores

COX-2

Repositionnement

Cyclocoumarol

Benzalacetones

Pharmacophores

COX-2

Repositioning

Résumé

L’inflammation est un phénomène affectant des millions de personnes à travers le monde. Il existe une grande variété de médiateurs inflammatoires impliqués dans différentes fonctions biologiques, dont la cyclooxygénase-2. Bien que de nombreux inhibiteurs sélectifs de la COX-2 aient été développés et commercialisés, ceux-ci présentent des effets secondaires dont la gravité a entraîné, dans certains cas, l'arrêt de leur commercialisation.De nos jours, les méthodes in silico sont de plus en plus employées dans les stratégies de découverte de nouvelles molécules à visée thérapeutique. Au cours de ce projet, nous nous sommes appuyés sur les modèles pharmacophoriques et les méthodes de docking afin de guider et de prioriser la synthèse de molécules de structures diverses et originales, susceptibles de présenter les meilleures affinités pour la cible étudiée. Ainsi, des prédictions réalisées avec le logiciel TOMOCOMD-CARDD combinées à des tests biologiques, ont permis d’identifier le cyclocoumarol comme une molécule potentiellement anti-inflammatoire. Dans le cadre de ces travaux nous nous sommes intéressés à la synthèse et l’étude d’analogues du cyclocoumarol en tant qu’inhibiteurs sélectifs de la COX-2. La pharmacomodulation autour du cyclocoumarol et la mise en place de stratégies de synthèse judicieuses ont permis d’obtenir une série d’analogues. Divers outils bioinformatiques ont été utilisés : le logiciel LigandScout a permis de construire des pharmacophores sélectifs de la COX-2 et les études de docking ont permis de comprendre les modes de liaisons des différents composés. Enfin, le logiciel SeeSAR, a permis de prédire l’affinité des molécules les plus susceptibles d’inhiber sélectivement la COX-2. Les tests biologiques ont confirmé leur activité inhibitrice envers la COX-2 avec une inhibition non significative vis-à-vis de COX-1. Parmi les molécules synthétisées, le 4-OMe cyclocoumarol a démontré une activité et une sélectivité très intéressantes, comparables au NS-398, un inhibiteur sélectif connu de la COX-2. A partir des résultats biologiques obtenus, un travail de phamacomodulation autour de ces dérivés du cyclocoumarol a été réalisé en utilisant des outils in silico dans le but de prédire l’affinité de nouveaux composés et de découvrir de nouveaux inhibiteurs sélectifs de la COX-2.Mots clés : cyclocoumarol, benzalacétones, warfarines, pharmacophores, docking, criblage virtuel, COX-2, repositionnement

Inflammation is a phenomenon affecting millions of people throughout the world. There is a broad range of inflammatory mediators implied in different biological functions including the cyclooxygenase-2. Although many selective inhibitors selective of COX-2 have been developed and marketed, they have displayed diverse side effects leading, in some cases, to their with drawal from the market. Nowadays, in silico methods are more and more used in the drug discovery process. In this project, we have used pharmacophoric models and docking methods to guide and prioritize the synthesis of molecules, presenting different and original structures, with enhanced affinity for the biological target. Thus, predictions realized with the TOMOCOMD-CARDD software together with biological tests enable to identify the cyclocoumarol as a potential anti-inflammatory molecule. As part of these works, the synthesis of and the study of cyclocoumarol analogues as selective inhibitors of COX-2 have been realized. Pharmacomodulation of cyclocoumarol and development of synthesis strategies led to a serie of cyclocoumarol analogues. Several bioinformatics tools have been used: selective COX-2 pharmacophores were elucidated using LigandScout and docking studies (Surflex) were conducted to understand the binding mode of different compounds. Finally, SeeSAR enabled to predict the affinity of the molecules the most susceptible to inhibit selectively COX-2. Biological tests confirmed their inhibitory activity against COX-2 and showed no significant inhibition for COX-1. Among the synthesized molecules, the 4-OMe cyclocoumarol has demonstrated an activity and a selectivity very interesting, similar to NS-398, a known selective COX-2 inhibitor.Based on the biological results obtained, a pharmacomodulation study of cyclocoumarol derivatives has been realized using in silico tools in order to predict the affinity of new compounds and to discover new selective inhibitors of COX-2.Keywords : cyclocoumarol, benzalacetones, warfarines, pharmacophores, docking, virtual screening, COX-2, repositioning