Conception, synthèse et évaluation biologique de nouveaux ligands d'ARN : inhibition de la maturation du miRNA-210

Design, synthesis, and biological evaluation of new RNA ligands : inhibition of miRNA-210 maturation

• Auteur / Autrice : Marc-Antoine Panosetti
• Direction : Maria Duca, Benedetto Grimaldi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 21/12/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Alexandre David
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Duca, Benedetto Grimaldi, Alexandre David, Ruth Brenk, Stefano Moro, Audrey Di Giorgio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ruth Brenk, Stefano Moro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Thérapeutique

Anticancéreux

Interactions ARN-ligand

Mots clés libres

Ligands d'ARN

Agents anticancéreux

Découverte de médicaments

RNA-ligands

Anticancer agents

Drug discovery

Résumé

L'accroissement des connaissances sur les ARN non codants fonctionnels (ARNnc) a mis en évidence leur importance en biologie fonctionnelle et leur association avec diverses maladies. Cela a stimulé le besoin de concevoir et d'identifier des petites molécules capables d'interagir sélectivement avec ces ARN, servant ainsi de sondes chimiques ou d'agents thérapeutiques potentiels. Les micro-ARN (miR) sont l'une des classes d'ARNnc les plus largement étudiées ; ils jouent un rôle crucial dans la régulation de l'expression des gènes, et leur surexpression est liée à plusieurs maladies telles que les cancers. Plus précisément, le miR-210 a été décrit comme jouant un rôle clé dans la réponse adaptative des cellules cancéreuses aux conditions de faible teneur en oxygène (hypoxie). Par conséquent, l'inhibition de sa surexpression à l'aide de petites molécules pourrait conduire à de nouveaux agents anticancéreux innovants.Ce manuscrit décrit la conception et la préparation de nouvelles séries de composés hétérocycliques qui présentent une affinité et une sélectivité envers des structures d'ARN uniques, ainsi que de l'optimisation et de l'évaluation biologique de ces molécules en tant que ligands d'ARN in vitro et in cellulo.Une approche basée sur l'utilisation des précurseurs du miR-210 en tant que cibles pour l'interaction avec de petites molécules a été développée, permettant ainsi d'inhiber directement la biogenèse du miR-210, ce qui empêcherait sa fonction de régulation génique. Grâce à des études approfondies de relations structure-activité, associées à l'évaluation biochimique de l'affinité et de la sélectivité des nouveaux composés générés, nous avons pu identifier plusieurs composés qui se sont révélés être des inhibiteurs efficaces du miR-210. Une évaluation cellulaire ultérieure de ces composés a permis de corréler leur activité in vitro avec la réversion in cellulo de la réponse adaptative à l'hypoxie de cellules cancéreuses grâce à l'inhibition du miR. Ces petites molécules représentent des nouveaux inhibiteurs innovants du miR-210 pour le traitement des tumeurs liées à l'hypoxie.

The increasing knowledge of functional non-coding RNAs (ncRNA) has outlined their significance in functional biology and their association with various diseases. This has stimulated the need to design and identify small molecules that can selectively interact with RNAs, serving as potential chemical probes and therapeutic agents. MicroRNAs are one of the most widely studied classes of ncRNAs. They play crucial roles in gene expression regulation, and their overexpression is related to several diseases, such as cancers. More specifically, miRNA-210 has been described to play a critical role in the adaptive response of cancer cells toward low oxygen conditions (hypoxia). Therefore, inhibiting its overexpression by using small molecules could lead to new and innovative anticancer agents.This manuscript discusses the design and preparation of new series of heterocyclic compounds that possess affinity and selectivity toward unique RNA structures, as well as the optimization and biological evaluation of such molecules as RNA ligands in vitro and in cellulo.An approach based on using the precursor forms of miRNA-210 as targets for small molecule interaction was developed, thus allowing for direct inhibition of miRNA-210 biogenesis, which impeded its gene regulation function. Through comprehensive structure-activity relationships studies, combined with biochemical measurement of the affinity and selectivity of the newly generated compound, we identified several compounds that proved to be efficient miRNA-210 inhibitors. Further cellular assessment of these compounds correlated their in vitro activity with in cellulo reversion of hypoxic adaptive response in cancer cells through miRNA inhibition. These small molecules provide suitable chemical scaffolds for developing innovative miR-210 inhibitors for treating hypoxia-related tumors.