Développement et évaluation biologique d'inhibiteurs des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2

par Alma Abou Samra

Projet de thèse en Chimie thérapeutique

Sous la direction de Fanny Roussi.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Cnrs UPR 2301 - Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    La meiogynine A est un inhibiteur dual des protéines anti-apoptotiques Bcl-xL et Mcl-1 qui a été isolé et synthétisé dans notre équipe. Des analogues cinquante fois plus actifs sur les protéines cibles (153 nM sur Bcl-xL et 106 nM sur Mcl-1) ont été élaborés. Ces composés ne sont cependant pas cytotoxiques, probablement en raison de la présence d'une fonction ester sur la chaine latérale qui peut s'hydrolyser en un métabolite inactif. Mon projet de thèse vise à développer des inhibiteurs multiples des protéines antiapoptotiques Bcl-xL, Mcl-1, Bcl-2 (activité d'environ 100 nM) et cytotoxiques. Pour cela, j'ai mis en place un essai biologique de mesure de l'inhibition de l'interaction Bcl-2/Bim. A l'issu de cet essai, la meiogynine A et ses analogues se sont révélés actifs sur Bcl-2. Ils sont donc des inhibiteurs miltiples. En parallèle, je suis en train d'élaborer différents analogues de la meiogynine A dont l'ester est remplacé par une fonction amine, amide, une double liaison, etc. Pour réaliser ceci, j'ai synthétisé un précurseur commun de ces nouveaux analogues à grande échelle (2,5 g). En parallèle, j'effectue, en collaboration avec une équipe de spectrométrie de masse, des expériences de marquage par photoaffinité afin de déterminer le site d'interaction précis de nos composés avec les protéines cibles. A terme, l'analogue le plus actif sera synthétisé à l'échelle de 1 g pour effectuer des analyses biologiques complémentaires in vivo (collaboration) et off-target.

  • Titre traduit

    Development and biological evaluation of small molecules inhibitors of anti-apoptotic proteins of Bcl-2 family


  • Résumé

    An original molecule, meiogynine A, has been isolated from a Malaysian Annonaceae and synthesized in our team in 2010. It exhibited a promising activity against Bcl-xL and Mcl-1, two anti-apoptotic proteins of Bcl-2 family whose overexpression is correlated with a large number of cancers. Following this, 1st and 2nd generation analogs of the natural molecule have been elaborated. Despite their remarkable affinity towards target proteins, 2nd generation analogs lacked cytotoxicity, probably due to the presence of an ester linker that could undergo competitive hydrolysis in cellulo, leading to an inactive metabolite. We aim to develop 3rd generation analogs of meiogynine A exhibiting high affinity towards multiple anti-apoptotic members of Bcl-2 family as well as cytotoxicity on cancer cells that overexpress these proteins. For this, I have successfully implemented a new fluorescence polarization inhibition test for Bcl-2/Bim interaction. Meiogynine A 1 and its analogs have been tested against Bcl-2/Bim interaction. In addition to Bcl-xL/Bak and Mcl-1/Bid interaction inhibition, these molecules showed an ability to inhibit Bcl-2/Bim interaction. Thus, they are considered multiple inhibitors. In order to obtain more stable analogs, I have synthesized a common precursor on a multi gram-scale via a bio-inspired Diels-Alder reaction, and pharmacomodulations of the lateral chain of this precursor are currently performed. Chemical variability will be solicited, and the biological activity as well as the cytotoxicity of the newly-synthesized analogs will be evaluated against the three target proteins. In parallel, interactions between a photoactivable carbamate probe and the target protein Bcl-xL are being investigated by mass spectrometry. This would provide complementary information on protein-ligand interactions, and allow the design of more potent Bcl-2 family inhibitors.