Colorants streptocyanines : synthèse et évaluation des propriétés antiplasmodiales

par Marie-Pierre Maether

Thèse de doctorat en Chimie-Biologie-Santé

Sous la direction de Corinne Payrastre et de Alexis Valentin.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Paludisme
• Cyanine
• Plasmodium falciparum
• Cytotoxicité
• Synthèse
• Fluorescence
• Antipaludiques -- Thèses et écrits académiques
• Cyanines -- Thèses et écrits académiques
• Toxicologie cellulaire -- Thèses et écrits académiques
• Fluorescence -- Thèses et écrits académiques
• Acides nucléiques -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le paludisme tue environ 1 million de personnes par an et pour palier la résistance des parasites aux traitements existants, il est urgent de trouver de nouvelles classes d'antipaludiques. Dans ce but, des colorants polyméthines cationiques délocalisés de type streptocyanine ont été synthétisés par réaction de nucléophiles azotés variés sur des sels de carboxonium à longueur de chaîne polyméthine ajustable (5C, 7C, 9C). Des molécules hybrides streptocyanine/4-aminoquinoléine et streptocyanine/peroxyde cyclique ont également été conçues. Des activités in vitro submicromolaires ont été obtenues dans les trois séries avec les meilleures sélectivités pour les streptocyanines 5C simples et hybrides. L'étude RSA a montré que la longueur de la chaîne polyméthine et la nature des groupements terminaux azotés influencent de façon co-dépendante l'activité et la cytotoxicité. L'effet des groupements en para des phényles est modérée sauf s'ils sont fluorés et associés au motif morpholino. Les études menées pour évaluer le mode d'action indiquent que les trois streptocyanines simples étudiées ne forment pas de complexe avec l'hème et que les molécules 5C et 7C, contrairement à 9C, n'agiraient pas sur la réplication de l’ADN et la transcription de l'ARN, mais plutôt sur des protéines synthétisées en 1ère partie du cycle érythrocytaire. De plus, les observations en microscopie à fluorescence semblent montrer que seule 9C se concentre dans le compartiment nucléaire du parasite. Elle seule également interagirait avec des ODN simple et double brin. Les streptocyanines étudiées présentent aussi une activité gamétocytocide in vitro. Enfin, les propriétés rédox de plusieurs streptocyanines ont été étudiées.

Titre traduit

Streptocyanine dyes : synthesis and evaluation of antimalarial properties

Résumé

Malaria kills about 1 million people per year and parasites develop resistance to clinically used chemotherapeutic agents and prophylactic drugs. Therefore, an urgent need exists to develop new classes of antimalarial drugs. With this aim, streptocyanines, polymethine delocalized lipophilic cationic dyes, were synthesised by reaction of various nitrogen nucleophiles on carboxonium salts with variable length of the polymethine chain (5C, 7C, 9C). Hybrid molecules, streptocyanine/4-aminoquinoline and streptocyanine/peroxide, were also obtained. The most active compounds displayed sub-micromolar in vitro antiplasmodial activities and the best selectivity was obtained for 5C-streptocyanines. SAR studies have shown the influence of polymethine chain length and also the great importance of the structural modifications at nitrogen end groups. There was a moderate effect of para aromatic substitution, except for molecules with 4-fluoro phenyl groups associated with morpholino end-groups. The studies carried out for evaluate the mechanism of action show that the three studied streptocyanines don’t form complex with heme, and that the molecules 5C and 7C in opposition with 9C, could not have an effect on DNA replication and RNA transcription, but rather on proteins synthesised in the first part of erythrocyte cycle. Moreover, fluorescence microscopy observations show that only 9C could concentrate in nuclear parasite compartment. Only 9C as well, seem to interact with different single or double strand ODNs. In vitro gametocytocide activity was observed for the studied streptocyanines. The redox properties of some streptocyanines are also reported.