Conception, synthèse et évaluation de nouveaux composés hétérocycliques analogues de l'isoCombrétastatine A-4 : vers des composés antivasculaires à effets secondaires amoindris

Conception, synthesis and evaluation of novel heterocyclic derivatives of isoCombretastatin A-4 : an access to vascular disrupting agents devoided of side-effects

• Auteur / Autrice : Ilhem Khelifi
• Direction : Olivier Provot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie thérapeutique
• Date : Soutenance le 27/09/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomolécules : conception, isolement, synthèse (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Brigaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Provot, Thierry Brigaud, Sylvain Routier, François-Xavier Felpin, Mouâd Alami
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Routier, François-Xavier Felpin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microtubules

Chimiothérapie anticancéreuse

Composés hétérocycliques

Mots clés libres

Synthèse

Hétérocycles

Cancer

Cytotoxicité

Tubuline

Synthesis

Heterocycles

Cancer

Cytotoxicity

Tubulin

Résumé

La Combrétastatine A-4 (CA-4), molécule naturelle isolée d’un saule d’Afrique du sud est le chef de file des agents antivasculaire qui détruit sélectivement le réseau vasculaire tumoral et qui conduit à une nécrose ischémique d’une tumeur solide. Sa prodrogue, la fosbrétabuline (CA-4P, First-in-class) a reçu en 2016 le statut de médicament orphelin aux USA et en Europe pour le traitement de tumeurs neuro-endocrines et des glioblastomes multiformes. Malgré un intérêt thérapeutique certain, la fosbrétabuline a montré une instabilité chimique (isomérisation de la double liaison Z conduisant à l’isomère inactif E) et à des effets indésirables de type cardiotoxique. Notre groupe a conçu l’isoCA-4, une forme plus stable et non isomérisable de la CA-4 qui a montré des activités biologiques similaires à la CA-4. Il a été supposé que la cardiotoxicité de la CA-4 et de ses analogues soit probablement due à la présence du groupement 3,4,5-triméthoxyphényle considéré comme crucial pour l’activité cytotoxique et antitubuline. Afin de surmonter ce problème et contrairement au dogme précédent, nos efforts se sont été concentrés sur le remplacement de ce cycle par divers hétérocycles. Nous avons identifié trois nouvelles classes d’agents antivasculaires hétérocycliques voire bis-hétérocycliques. Nous avons montré que ces molecules “drug-like” sont douées d’une excellente activité antiproliférative à des concentrations nanomolaires, d’une activité antivasculaire supérieure à celle de la CA-4 et possèdent un index de sécurité cardiaque très élevé. Ces résultats démontrent pour la première fois que le remplacement du cycle 3,4,5-triméthoxyphényle de l’isoCA-4 par un hétérocycle approprié est une approche prometteuse pour identifier de nouveaux agents antivasculaires ayant une faible cardiotoxicité.

Combretastatin A-4 (CA-4), is a natural antivascular agent isolated from a South African Sallow tree that selectively destroys tumor vasculature leading to ischemic necrosis. In 2016, the prodrug fosbretabulin (CA-4P) obtained designation as orphan drug in USA and Europe for the treatment of neuroendocrine tumors and glioblastoma. Despite its importance as a therapeutic agent, fosbretabulin has shown chemical instability. In fact, the double bond form Z isomerizes to an inactive E form of the drug. Moreover, fosbretabulin is associated to several side-effects including cardiotoxicity. Our group succeeded in the design of a more stable and non-isomerizable form of CA-4 as isoCA-4 which exhibited similar biological activities as CA-4. It was thought that cardiotoxicity of CA-4 and analogs is probably due to the presence of the 3,4,5-trimethoxyphenyl A-ring however the latter seems to have an essential role for the cytotoxic and antitubulin activities of the drug. Despite the role of the trimethoxyphenyl ring, we have focused our challenges on the remplacement of this moiety by various heterocycles to reduce the cardiotoxicity and to put an end to this dogma. We have identified three new classes of heterocyclic and bis-heterocyclic antivascular agents. We have demonstrated that these "drug-like" molecules have excellent antiproliferative activities at nanomolar ranges, an antivascular activity superior to that of CA-4 and possesses a very high cardiac safety index. Regarding these results, we have been able to show for the first time that the replacement of the 3,4,5-trimethoxyphenyl ring of isoCA-4 by various heterocyclic systems is a promising approach to synthesize new antivascular agents having a low level of cardiotoxicity.