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Stéphane Quideau, Ph.D.
La Chimie Organique dansla Conception des Médicaments
et dans leurs Modes d’Action
Cours de la Licence de Chimie Moléculaire du Vivant
Université Bordeaux 1351 cours de la Libération
33405 Talence Cedex
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Stéphane Quideau, Ph.D.
Textes de Références
Silverman, Richard B. The Organic Chemistry of DrugDesign and Drug Action, 1992, Academic Press (ISBN: 0-12-643730-0)
Diederichsen, U.; Lindhorst, T. K.; Westermann, B.;Wessjohann, L. A. Bioorganic Chemistry, 1999, Wiley-VCH(ISBN: 3-527-29665-4)
Patrick, G. Medicinal Chemistry, 2001, BIOS ScientificPublishers Ltd (ISBN: 1-85996-207-6)
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La Chimie Médicinale
La chimie médicinale est la sous-discipline des scienceschimiques qui concerne la découverte et la conception decomposés chimiques exprimant une activité thérapeutique etleur développement en médicaments utiles.
Synthèse de substances naturelles, de leurs analogues et denouveaux composés
Etude des relations « structure-activité »
Elucidation des modes d’action
Etude de la biodisponibilité (absorption, transport et distribution)
Etude des transformations métaboliques
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1. Ce Qu’il Faut Savoir sur la Mise sur leMarché d’un Médicament
Phase 0: découverte et tests précliniques sur animaux (6 ans et demi)et description du protocole d’évaluation chez l’homme.
Phase I: test de toxicité ⇒ administration du médicament à desvolontaires en bonne santé (de 20 à 80 personnes), détermination de laposologie et des effets secondaires, étude du métabolisme dumédicament (1 an et demi).
en moyenne 2 molécules sur 5 progressent en phase II
Phase II: test d’efficacité ⇒ administration du médicament à desmalades volontaires (de 100 à 500 personnes, 2 ans).
1 molécule sur 2 progressent en phase III
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Phase III: administration du médicament à un plus grand nombre demalades volontaires (de 1000 à 5000 personnes, 3 ans et demi)⇒ dépôt d’un dossier de demande de mise sur le marché incluant leprotocole de préparation du médicament.
1 molécule sur 5 reçoit une autorisation de mise sur le marché
Phase IV: études des effets à long terme et de l’utilisation dumédicaments sur d’autres populations de malades, exploration denouvelles applications.
⇒ 10 à 15 ans de recherche et de développement de la découverted’une substance active ou tête de série à sa mise sur le marché.
2. Ce Qu’il Faut Savoir sur la Mise sur leMarché d’un Médicament
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I. Découverte d’un Médicament
Il y a principalement trois façons de découvrir un nouveaumédicament:
1) Criblage de substances naturelles2) Conception rationnelle3) Approche combinatoire
⇒ En général, une molécule « tête de série » est d’abord repéréepour son potentiel thérapeutique, puis optimiser parmodification structurale selon une logique rationnelle et/oucombinatoire.
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1. Médicaments sans Tête de Série
Le librium (tranquilisant)
Les pénicillines (antibiotiques)
N
S
CO2H
HN
OO
O
Pénicilline V
N
N
Cl
NHCH3
O
Pénicilline G
N
S
CO2H
HN
OO
NB: les pénicillinesbloquent la synthèse dela paroi cellulaire desbactéries.
7-chloro-2-(methylamino)-5-phenyl-3H-1,4-benzodiazepine 4-oxide]
Librium
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a) Découverte du Librium(1955-1957, Roche, Leo Sternbach)
N
N
OCl
CH2ClCH3NH2
N
HN
OCl
NHCH3Cl
X N
N
OCl
CH2NHCH3
N
N
OCl- H
NHCH3Cl
N
N
Cl
NHCH3
O
CH3NH2
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b) Pénicillines et Morphineau secours des GIs...
Pénicilline V
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NMeH
Morphine N
S
CO2H
HN
OO
O
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Pénicilline, le vétéran des antibiotiques !
Penicillium notatumune moisissure
Alexander Fleming découvre lapénicilline en 1928 !
L’effort de la seconde guerre mondiale par les alliés conduiraà la production industrielle de la pénicilline par fermentation àpartir de Penicillium chrysogenum (Merck) Fleming, Florey et Chain (PN Médecine & Physiologie 1945)
N
S
CO2H
HN
OO
O
Robinson, Folkers (1943)
Pénicilline V
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Papaver somniferum
Les Sumériens utilisaient déjà le pavot en 3400 BCcomme analgésique et drogue euphorisante… « La fleurdu Bonheur »
Elle contient un substance naturelle de la famille desopioïdes, la morphine qui fut isolée par FriedrichSerturner en 1805 à partir d’opium !
Qu’est-ce que l’opium ?HO
O
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NMeHMorphine
c) La Morphine, Analgésique Naturel
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La morphine est la première substance naturelle commercialisée commemédicament (E. Merck, 1826)
Héroine
Il reste le pire...
Première synthèse par Gates en 1956
Elle constitue l’un des analgésiques les plus pluissants, toujours largementutilisé en médecine.
HO
O
HO
NMeH
AcO
O
AcO
NMeH
Morphine
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Un Autre Dérivé de la Morphine d’IntérêtPharmacologique : la Codéine
MeO
O
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NMeH
Analgésique ou antalgique stupéfiantEmpirin® (codéine + aspirine)
Tylenol® (codéine + paracetamol)
Utilisé aussi contre la touxPhenergan® (codéine + promethazine)Robitussin AC (codéine + guaifenesin)
Codéine
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2. Comment identifier une tête de série ?
⇒ Il faut tout d’abord avoir un moyen d’évaluer, généralementin vitro, l’activité biologique des molécules candidates:
1° Criblage au hasard, e.g., la streptomycine, les tétracyclines
2° Etudes du métabolisme des drogues, e.g., sulfanilamide, unmétabolite du prontosil
3° Observations cliniques, e.g., carbutamide et tolbutamide
4° Conception rationnelle, e.g., le contraceptif (+)-norgestrel,les inhibiteurs de protéases du VIH-1
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A la Recherche de Têtes de Série Les pénicillines G/V et le librium sont des médicaments qui ont étédécouverts sans tête de série, mais ils ont servi de têtes de série pour ledéveloppement de nombreux analogues de la famille des β-lactames et desbenzodiazepines.
N
N
Cl
OMe
valiumN
S
CO2H
HN
OO
NO
R
N
S
CO2H
HN
OO
NH2
R
Ampicilline (R = H)Amoxilline (R = OH)
Oxacilline (R = H)Cloxacilline (R = Cl)
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a) Antibiotiques découverts par criblaged’échantillons de sols
Selman A. WaksmanPN Medicine 1952
H
O
Me
H
OHO
CHO HO
OOH
H HMeHN
HOH
H
H
CH2OH
NH
H OHOH
H
H
HNH
OH H HCNHNH2
CNH
H2N
Streptomycine (1944)Premier antibiotique contre la tuberculose !
OH
Cl
O OH O O
NH2
HO Me
OH
HOH
NMe2Chlortetracycline
ou Aureomycine (1948)
N
S
OCO2H
OAc
HHNR
O
Cephalosporines (1948)
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NH2
H2N NN SO2NH2 H2N SO2NH2
[Red]
b) Métabolisme des DroguesLes Antibiotiques Sulfa (Bayer, 1930’s)
ProntosilActive contre streptococcus in vivo !Inactive in vitro ?
SulfanilamideActive forme in vivo
La découverte du prontosil et du sulfanilamide marque le début de lachimie médicinale moderne. Dans les années 40, des milliers desulfonamides ont été synthétisés et évalués en tant qu’agentsantibactériens.
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b) Métabolisme des DroguesLes Antibiotiques Sulfa (Bayer, 1930’s)
NH2
H2N NN SO2NH2 H2N SO2NH2
[Red]
ProntosilActive contre streptococcus in vivo !Inactive in vitro ?
SulfanilamideActive forme in vivo
La découverte du prontosil et du sulfanilamide marque le début de lachimie médicinale moderne. Dans les années 40, des milliers desulfonamides ont été synthétisés et évalués en tant qu’agentsantibactériens.
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c) Observations Cliniques
H2N SO
ONH
O
NH
H3C SO
ONH
O
NH
Carbutamide, un agent anti-bactérien avec un effetsecondaire antidiabétique !
Tolbutamide, médicament antidiabétique sans activitéantibactérienne
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d) Conception Rationnelle « Rational Drug Design »
L’approche rationnelle à la conception de nouveaux médicamentsest aujourd’hui la voie principale de la découverte de nouvellestêtes de série. Cette approche implique une connaissance préalablebien précise du système biologique (i.e., cause moléculaire d’unemaladie) à contrôler et se traduit par la recherche spécifique de:
1) Antagonistes ou agonistes de récepteurs
2) Inhibiteurs d’enzymes
3) Bloqueurs de la biosynthèse et/ou de la fonction de l’ADN
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i) Les Contraceptifs
O
H
H
H
H
HO H
OH
H
H
O
HOH
H
H
HOH
HOH
H
H
HO H
Progesterone
Têtes de série naturellese.g., hormones stéroïdes
à faibles effets contraceptifs
17β-Estradiol 17α-Ethynylestradiol
(+)-Norgestrel
Molécules de synthèse à effetscontraceptifs de longue durée
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ii) Les Inhibiteurs de Protéases
NO
NH O
HN
CONH2
NOH
H
HO N
Ht-Bu
O
O
HN N S
OH NH2
O OO
N
NN
O
HN
ONH
t-Bu
OH OHSaquinavir(Hoffmann-La Roche, 1995)premier médicament approuvé par laFDA pour le traitement du SIDA
Amprenavir(Vertex, 1999)
Indinavir(Dupont-Merck, 1996)
Ki= 0,12 nM
Ki= 0,56 nM
Ki= 0,6 nM
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II. Développement d’un Médicament.Modification d’une Tête de Série
Une fois qu’une tête de série active est identifiée, il n’est pas possiblede prévoir avec précision sa toxicité et ses effets secondaires,d’anticiper ni sa biodisponibilité, ni son métabolisme in vivo. Sastructure pourra être modifiée jusqu’à obtenir une moléculerépondant à ces différentes caractéristiques, c’est-à-dire unmédicament efficace !
Comment modifier la structure d’une tête de série pour améliorerses propriétés pharmacologiques ?
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1. Identification des Pharmacophores
Les intéractions moléculaires entre une drogue et son récepteurbiologique sont très spécifiques, et l’activité qui en découle n’estsouvent due qu’à une petite partie de la molécule!
Il s’agit alors d’identifier ces motifs structuraux oupharmacophores essentiels à l’activité d’une tête de série dans le butd’entreprendre les modifications structurales judicieuses àl’amélioration de l’efficacité, voire à la modification de l’activité, dela drogue.
« garder l’essentiel, rajouter le nécessaire et supprimer l’inutile ! »
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Pharmacophore Commun aux AgentsStabilisateurs des Microtubules
Ojima et al., PNAS, 1996, 96, 4256
OO
OH
H
OAcO
HOO
O
O
OH
NHO
OO
O
MeO
O
O
OOH
HOAcO
O
N
N
O
S
N
O
O
OH
R
OH OTaxol
Discodermolide
O
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O
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OH OO
NH2
Epothilones
Eleutherobin
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Polymérisation des Tubulines enMicrotubules
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Au Cœur de la Forêt Californienne...Un Médicament contre le Cancer !!!
OOAc
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H
OAcO
HOO
OO
Ph
Ph
O
OH
NHPh
O
Taxus brevifolia
TaxolPaclitaxel® (Brystol-Myers Squibb)Découverte en 1962Première synthèse en 1994(Nicolaou et Holton)
Le sacrifice d’un arbre centenaire fournirait 300 mg detaxol, l ’équivalent d’une seule dose du médicament...
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OO
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H
OAcO
HOO
O
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NHO
OO
O
OOAc
OH
H
OHO
HOO
O
O
OH
NHO
O
OTaxotère (Aventis)
Nonataxel(2 à 8 fois plus actifque le taxol)
OO
OH
H
OAcO
HOO
O
O
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NHO
OO
Taxol/Paclitaxel (BMS)
Taxol and Analogues
Taxus baccata
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a) Simplification du Squelette de Base.Les Morphinoïdes
OR1
N
O OR2
Me
R1 = H, R2 = H ⇒ Morphine
R1 = Me, R2 = H ⇒ Codéine
R1 = Ac, R2 = Ac ⇒ Héroïne
OH
N
OH
Me
HO
Levorphanol3 à 4 fois plus analgésiqueque la morphine, mais conserveles propriétés narcotiques
OH
NMeMe
Cyclazocineanalgésique moins narcotique
NB: le pharmacophore des morphinoïdes est noirci!
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N
Me
O
OEt
Meperidine (Demerol®)analgésique conservant 10-12 % del’efficacité de la morphine
NO
Me
MeMe
O
Dextropropoxyphene (Darvon®)analgésique conservant 50-66 % del’efficacité de la codéine
N
Me
MeMe O
Methadoneanalgésique aussi puissant que lamorphine, utilisée dans le traitement dusyndrome d’abstinence aux opioïdeschez les toxicomanes.
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b) Elaboration du Squelette de Base
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N
O OMe
MePr
HO Me
Etorphine1000 fois plus puissant que la morphine, utilisée enmédecine vétérinaire pour l’immobilisation des grosanimaux.
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2. Modifications de Groupes Fonctionnels
H2N SO
ONH
O
NH
H3C SO
ONH
O
NH
Carbutamide Tolbutamide
Séparation de l’activité antidiabétique de l’activité antibactérienne:
antibiotiqueantidiabétique antidiabétique
NB: le remplacement du groupe amino de l’antibiotique carbutamide à effetsecondaire antidiabétique par un groupe méthyle a donné lieu à la formation dutolbutamide, antidiabétique sans effet antibiotique.
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S NH
NCl
H2NSO2O O
S NH
N
ClO O
Chlorothiazide, agentantihypertension avec un fort effetdiurétique (augmentation del’excrétion d’urine)
groupe sulfonamide responsablede l’effet diurétique
Diazoxide, agent antihypertensionsans effet diurétique
NB: ces observations des conséquences de la modification de groupesfonctionnels mettent en évidence la relation qui existe entre la structuremoléculaire d’une molécule et son activité! Mais comment savoir quelle(s)modification(s) réaliser pour améliorer une tête de série ?
Séparation de l’antihypertension de l’effet diurétique:
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3. Amélioration de l’Efficacité et del’Indice Thérapeutique
Des années d’études des relations structure-activité de série de drogues ont conduitau développement d’approches systématiques de modifications structurales en vue del’augmentation de l’efficacité d’un médicament. Cette efficacité peut se déterminerpar la mesure de l’indice thérapeutique, c’est-à-dire du rapport entre les effetsindésirables et désirables de la drogue:
e.g., LD50/ED50
LD50 = dose léthale pour 50% des animaux testésED50 = dose d’efficacité maximale pour 50% des animaux testésNB: plus l’indice thérapeutique est grand, plus la marge de sécurité du médicamentest grande!
Les modifications structurales systématiquement envisagées sont:
a) Homologationb) Ramificationc) Cyclisationd) Bioisostérisme
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a) Homologation Une série homologue est un groupe de molécules différentes les unes des autrespar un motif commun, généralement un groupe méthylène CH2.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Longueur de la Chaîne (nbre de carbones)
Effic
acité
Cet effet général de l’augmentation de la longueur d’une chaîne carbonée surl’efficacité d’une drogue est liée à l’augmentation du caractère lipophile de lamolécule et, donc, à sa meilleure pénétration des membranes cellulaires jusqu’à ceque son caractère hydrophobe accru pénalise sa solubilité et, donc, son transportdans les milieux aqueux.
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Activité Antibiotiquedes 4-n-Alkylrésorcinols
i-hexyl
i-amyli-butyl
n-undecyl
R
0
00
30
PhenolCoefficient
27n-decyl51n-hexyl23.8n-nonyl33n-pentyl15.2n-octyl22n-butyl
0n-heptyl5n-propyl
PhenolCoefficient
RPhenolCoefficient
R
OH
OHR
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b) Ramification de Chaîne En général, la ramification d’une chaîne carbonée occasionne une diminutionde l’efficacité lorsque celle-ci est simplement liée au caractère lipophile de lamolécule (voir Tableau précédent);
La ramification perturbe aussi souvent l’interaction entre une drogue et sonrécepteur biologique.
Les amines primaires sont souvent plus efficaces que les amines secondaires,elles-mêmes plus efficaces que les amines tertiaires.
Une ramification peut engendrer une modification de l’activité:
Promethazine (antispasmodique et antihistaminique)
Promazine (sédatif et tranquilisant)N
S
R R = CH2CH(CH3)N(CH3)2
R = CH2CH2CH2N(CH3)2
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c) Cyclisation de Chaîne
Une autre modification structurale qui peut être envisagée est la transformationd’une chaîne alkyle en son analogue cyclique:
N
S
N
N
S
N
Trimeprazine Methdilazine
Ces deux composés expriment une activité antipruritique similaire chez l’homme.
NB: prurit = sensation de démangeaison provoquée par une lésion locale ousymptomatique d’une maladie.
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d) Bioisostérisme
Les bioisostères sont des substituants ou groupes qui exhibent des similitudesphysico-chimiques et qui expriment des propriétés biologiques similaires. Lebioisostérisme est une approche à la modification structurale d’une tête de série qui adémontré à maintes reprises son utilité dans l’atténuation de la toxicité, de lamodification de l’activité et dans l’altération du métabolisme d’une tête de série.
Isostères classiques = atomes ou groupes d’atomes, ions ou molécules dont lacouche périphérique d’électrons peut être considérée comme identique (Erlenmeyer,1948) ⇒ même nombre d’électron de valence, même taille approximative.
Bioisostères non classiques = leur nombre d’atomes, leur nombre d’électron devalence et/ou leur demande stérique peuvent être différents, mais ils expriment unecertaine similarité dans leur activité biologique.
Voir Tables 2.2 et 2.3!
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N
S
R
Phenothiazines neuroleptiques
NB: un neuroleptique est un médicamentutilisé dans le traitement de psychosesaccompagnées d’excitation et commeréducteurs des mécanismes délirants ethallucinatoires.
NR
Dibenzazépines antidépresseurs
NB: un antidépresseur est unmédicament capable d’améliorerl’état dépressif d’un sujet.
Le succès des modifications bioisostériques est remarquable lorsque l’onconsidère les nombreux changements de paramètres physico-chimiques quipeuvent en découler: taille et forme de la molécule, répartition électronique,liposolubilité, hydrosolubilité, pKa, réactivité chimique, liaisons hydrogène.
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Si l’unité remplacée par un bioisostère assure la distribution géométrique degroupes fonctionnels importants, les changements de taille, de forme et de liaisonshydrogènes occasionnés par le bioisostère doivent être considérés avec attention.
Si l’unité remplacée par un bioisostère est impliquée dans une interactionspécifique avec un récepteur, la taille, la forme, la répartition électronique, le pKa, laréactivité chimique et les liaisons hydrogène sont tous des facteurs importants.
Si l’unité remplacée par un bioisostère est nécessaire à l’absorption, au transportet/ou à l’excrétion de la molécule, alors les caractères lipophile et hydrophile, le pKa
et les liaisons hydrogène sont les facteurs importants.
Si l’unité remplacée par un bioisostère est impliquée dans le blocage ou lafacilitation du métabolisme, alors la réactivité chimique est le facteur important .
NB: la pharmacocinétique est l’étude de l’absorption, du transport, dumétabolisme et de l’excrétion d’une drogue.
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III. Interactions « Drogue-Récepteur » De façon spécifique, un récepteur est une protéine imbriquée dans la bicouchephospholipidique des membranes cellulaires dont la fonction biologique comprendune composante de reconnaissance moléculaire et une composante d’amplificationde signal. Ces composantes peuvent correspondre à un même site ou à des sitesdifférents sur la structure de la protéine:
De façon générale, les récepteurs et autres cibles biologiques peuvent êtredivisés en deux classes:
1) Les récepteurs non-catalytiques, e.g., récepteurs membranaires, ADN/ARN2) Les récepteurs catalytiques, i.e., enzymes
NB: l’étude physico-chimique de l’interaction d’une drogue avec son récepteurconstitue la pharmacodynamique.
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1. Constante de Dissociation KD
drogue + récepteur drogue–récepteur complexekon
koff
La force monitrice d’une interaction « drogue-récepteur » est la formation d’uncomplexe stable caractérisé par un état de basse énergie:
KD = [drogue] [récepteur]
[drogue–récepteur complexe]
L’activité biologique d’une drogue est corrélée à son affinité pour le récepteur.Cette affinité est mesurée par la constante KD. Il s’agit d’une constante de« dissociation », donc plus KD est faible, plus la concentration en complexe estgrande et, donc, plus l’affinité entre la drogue et son récepteur est grande.
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2. Les Forces Régissant l’Affinité« Drogue-Récepteur »
a) Généralités
Les liaisons assurant l’affinité entre une drogue et son récepteur sont engénérale des interactions faibles non-covalentes. L’affinité et les effets qui endécoulent sont donc réversibles, et la drogue devient inactive aussitôt que saconcentration dans les fluides extracellulaires décroît.
Les interactions faibles non-covalentes ne sont généralement possibles qu’entredes surfaces moléculaires relativement proches et complémentaires.L’établissement d’une liaison s’accompagne d’une diminution de l’énergie libredu système considéré (ΔG < 0), et tout changement de cette énergie libre est liéà la constante d’équilibre de l’affinité drogue-récepteur par l’équation suivante:
ΔG° = – RT ln Keq
NB: à 37°C, une faible diminution de ΔG° de –2.7 kcal/mol change la valeur de laconstante d’équilibre de 1 à 100!
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Il est souvent désirable qu’une drogue n’est qu’un effet temporaire de façon àpouvoir mettre fin à l’action pharmacologique. Une action prolongée d’unantidépresseur ou d’un analgésique narcotique peut être dangereux. Par contre,un agent chimiothérapeutique utilisé contre un pathogène ou une tumeur doitpouvoir avoir une action prolongée et donc former un complexe irréversibleavec son récepteur. La formation de liaisons covalentes peut alors êtrerecherchée.
b) Types de liaisons
i) Liaisons Covalentes ⇒ ΔG° = –40 à –110 kcal/mol; ce type de liaison forte estrarement établie entre une drogue et son récepteur, à l’exception des enzymes etde l’ADN.
ii) Interaction Ioniques (ou Electrostatiques) ⇒ ΔG° = –5 à –10 kcal/mol; cesliaisons restent efficaces à des distances relativement plus grandes que pour lesautres types de liaisons.
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iii) Interactions Ion-Dipole et Dipole-Dipole ⇒ ΔG° = –1 à –7 kcal/mol; ce typed’interaction s’établit lorsque les charges de signes opposés sont adéquatementalignés. Les charge d’un dipole étant plus faible que celle d’un ion, uneinteraction dipole-dipole est plus faible qu’une interaction ion-dipole, elle-même plus faible qu’une interaction ionique.
O
ON
O
Osurface durécepteur
liaison ioniquewith acétylcholine
O
ON
OH
δ
δ
OHNH3 δ
δ
δ
δ
ion-dipole
dipole-dipole
47/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
iv) Liaisons Hydrogène ⇒ ΔG° = –3 à –5 kcal/mol; les liaisons hydrogène sontdes cas particuliers d’interactions dipole-dipole entre un atome d’hydrogèneattaché à un atome électronégatif X et un autre atome électronégatif Y pourvud’un doublet électronique non-liant.
X H Y
OH
O
MeO
O
O
OMe
H
Methyl salicylate, utilisé contreles douleurs musculaires, est unfaible agent antibactérien
L’isomer para, methyl p-hydroxybenzoate,dont la fonction phénol est libre, est unantibactérien actif, aussi utilisé comme agentde conservation alimentaire
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
v) Complexation de Transfert de Charges ⇒ ΔG° = –1 à –7 kcal/mol; cetteinteraction s’établit lorsqu’une molécule (ou un groupe) électro-donneuse (i.e.,systèmes électroniques π tels que des alcènes, alcynes ou cycles aromatiquesporteurs de substituants électro-donneurs ou des groupes constitués d’atomesavec des doublets non-liants tels que l’oxygène, l’azote et le souffre) contacteune autre molécule électro-acceptrice (i.e., systèmes possédant des orbitales πdéficientes en électron tels que des alcènes, alcynes ou cycles aromatiquesporteurs de substituants électro-accepteurs ou des protons faiblement acides).Il s’agit en fait d’une interaction dipole-dipole moléculaire.
NCl
HN N
Des interactions de ce type sontconsidérées à l’origine de l’intercalationde certaines drogues antimalariquesaromatiques,telles que la chloroquine,dans l’ADN parasite
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
vi) Interactions Hydrophobes ⇒ Ces interactions correspondent à la diminutiond’energie libre qui résulte du rapprochement de régions non-polaires d’unedrogue et de son récepteur en conséquence de l’augmentation d’entropie desmolécules d’eau avoisinantes.
vii) Interactions de van der Waals ou Forces de London ⇒ ΔG° = –0.5 kcal/mol;ces interactions s’établissent lorsque les dipoles temporaires entre atomes d’ungroupe non polaire induisent des dipoles opposés au sein du groupe d’une autremolécule duquel ils se rapprochent. L’attraction qui en résulte peut contribuerde façon significative à l’affinité entre la drogue et son récepteur si la surface decontact entre les atomes des deux molécules est grande, c’est-à-dire lorsque lacomplémentarité des deux molécules permet la combinaison de nombreusesinteractions atomiques contribuant chacune environ –0.5 kcal/mol à l’energielibre du complexe drogue-récepteur.
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
3. Ionisation L’état d’ionisation d’une drogue est un facteur déterminant non seulement de
son affinité avec son récepteur, mais aussi de sa biodisponibilité.
Phenylbutazone, une drogueuricosurique est active sous sa formeanionique que l’on trouve seulement enfaible quantité dans l’urine; son pKa estde 4.5, mais le pH de l’urine est 4.8.
NB: un agent uricosurique augmente lasécretion d’acide urique dans l’urine.
Sulfinpyrazone a un pKa de 2.8. Plusacide, la concentration de sa formeanionique dans l’urine est plus grande,et son activité est 20 fois supérieure àcelle de la phenylbutazone.
NN
O
PhPh
O
SPhO
NN
O
PhPh
HO NN
O
PhPh
O
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
A pH physiologique (pH 7.4), même les groupes faiblement acides comme lesacides carboxyliques (pKa 4-5) sont sous la forme d’anions carboxylates.
Les phénols (pKa 8-11) peuvent être partiellement ionisés. Les groupes basiques comme les amines sont partiellement ou totalement
ionisées sous la forme de cations.
Groupes acides et basiques des récepteurs biologiques:• groupes anioniques dans l’ADN ⇒ acides phosphoriques (pKa 1.5 ou 6.5),
purines et pyrimidines (pKa ~9)• groupes anioniques dans les protéines ⇒ acides carboxyliques (acide
aspartique et glutamique; pKa 3.5-5), phénols (tyrosine; pKa 9.5-11), thiols(cystéine; pKa 8.5), alcools (sérine et thréonine; pKa 13.5)
• groupes cationiques dans l’ADN ⇒ amines (adénine, cytidine; pKa 3.5-4)• groupes cationiques dans les protéines ⇒ imidazole (histidine; pKa 6.5-7),
amino (lysine; pKa ~10), guanido (arginine; pKa ~13)
NB: les valeurs de pKa de nombreux groupes imbriqués dans un récepteur peuventvarier considérablement dans certains microenvironnements jusqu’à sortir de leurgamme habituelle de valeurs.
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OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
4. Chiralité de la Drogue etde son Récepteur
Une drogue chirale peut être active (eutomère), et son énantiomère inactif(distomère). Le rapport d’efficacité de deux énantiomères est le rapporteudismique.
Pour qu’un rapport eudismique important soit observé, il faut bien sûr que lepharmacophore de la drogue soit porteur de la chiralité de façon à ce quel’interaction avec le récepteur puisse être stéréosélective.
Emil Fischer(PN 1902)concept
« clé-serrure »
a) Généralités
Les récepteurs biologiques sont des protéines constituéesd’acides aminés chiraux. Les deux complexes qui peuvent seformer entre un récepteur et deux drogues énantiomères sontdes diastéréoisomères, caractérisés par des énergies et despropriétes physico-chimiques différentes! Les constantes dedissociation des deux complexes peuvent donc aussi êtredifférentes, voire même impliquer des sites d’affinitédifférents !
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Un distomère est en fait souvent une impurité inutile si la drogue est utiliséesous la forme d’un mélange racémique. Il peut malheureusement aussi être lasource d’effets secondaires indésirables, voire d’une toxicité.
Le Drame des Thalidomides...
Le thalidomide racémique était commercialisée dans les années 60 en tant quesédatif-hypnotisant pour les femmes à grossesse douloureuse. Seul l’énantiomèreS est un sédatif, l’énantiomère R est un tératogène causant des malformationschez le nourisson.
Pas de solution ! Les deux énantiomères s’équilibrent en moins de 10 minutesdans le sang.
S RNO OH
N
O
O NO OH
N
O
ONHO OH
N
O
OH
HH acide !
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
O
OH
Ibuprofèneanalgésique non-stupéfiantantipyrétique
Advil®, Motrin®, Nuprin®
antiinflammatoire non stéroïdien
Inhibition de la cyclooxygénase, une enzymeresponsable de la conversion de l’acidearachidonique en prostaglandines ⇒ médiationdes réponses inflammatoires
Actif contre l’arthrite!
NB: Seul l’énantiomère de configuration S de l’ibuprofène est actif et inhibe lacyclooxygénase! La racémisation s’effectue in vitro!
S
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Dans certains cas, les deux énantiomères sont désirables car leurs activitésbiologiques se complètent.
Dans d’autres cas, les deux énantiomères peuvent avoir des activitésthérapeutiques différentes, voire opposées!
∗
MeO
Cl Cl
O CO2HIndacrinone, un agent diurétique dontl’énantiomère-d est responsable de l’activitédiurétique (augmentation de l’excrétion d’eau)et de la rétention d’acide urique. Par contre,l’énantiomère-l est un agent uricosurique!
MeN
Me
Me
OO**
Darvon®, (2S,3R)-(+)-dextropropoxyphène, est unanalgésique, alors que l’énantiomère-l, Novrad®,est un agent contre la toux !
NB: les noms commerciaux sont énantiomériques !
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
b) Reconnaissance Drogue-Récepteur à Trois Points
L’hormone épinéphrine, plus connue sous le nom d’adrénaline, est unstimulateur cardiaque et augmente la tension sanguine en se liant au récepteuradrénergique α.
Si l’on considère la reconnaissance des deux énantiomères de l’épinéphrineavec un récepteur à deux points de liaisons, il devient apparent que cettereconnaisance ne peut pas être stéréosélective.
H
HONH2CH3
HO
HO
Ar
OH
HNH2CH3
HO
HO
Ar
R S
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Trois points d’attachement sont nécessaires pour que la stéréodifférentiationsoit possible:
H
H
HONH2CH3
HO
HO
Ar H
OH
HNH2CH3
HO
HO
Ar
Easson and Stedman, 1933
R S
La forme d’une drogue, la topologie de ses motifs structuraux, en d’autrestermes sa configuration et sa liberté conformationnelle sont des élémentsclés du contrôle de son interaction avec son récepteur et, par conséquent,des réponses biologiques et thérapeutiques qui peuvent en résulter.
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
IV. Enzymes, Récepteurs Catalytiques Les enzymes sont des protéines qui catalyzent des réactions chimiques dans
les systèmes biologiques.
a) Mécanismes de la catalyse enzymatiqueUne fois que le substrat (i.e., la drogue) se lie au site actif de l’enzyme (i.e., lerécepteur), il existe différents mécanismes par lesquels l’enzyme catalyse latransformation du substrat en produit
i) Approximation ⇒ l’enzyme force les substrats à se disposer dans le siteactif de telle façon que les centres réactionnels soient proches les uns desautres pour faciliter la réaction et donc accroître la vitesse de celle-ci. Il s’agiten quelque sorte d’un blocage des substrats dans leur conformation réactive(i.e., état de transition); il y a perte de l’entropie de rotation et de translationdes substrats, mais les substrats ainsi imbriqués dans le site actif de l’enzymene font plus qu’un, et la réaction devient cinétiquement du premier ordreplutôt que du second ordre lorsque les substrats sont libres en solution.
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
ii) Catalyse Covalente ⇒ certaines enzymes utilisent les groupes nucléophilesde leur chaîne latérale de leur site actif pour former des liaisons covalentesavec le substrat. Un second substrat peut alors réagir avec l’intermédiaireréactionnel formé entre le premier substrat et l’enzyme pour donner leproduit. Il s’agit d’une catalyse nucléophile.
X
R Y
O
X YR O
X R
O
–YX
R Z
OZ
NB: sites enzymatiques nucléophiles les plus communs ⇒ le groupe thiol de lacystéine, le groupe hydroxyle de la sérine, l’imidazole de l’histidine, le groupeamino de la lysine, le groupe carboxylate de l’aspartate ou du glutamate.
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
iii) Catalyse Générale Acide-Base ⇒ dans toute réaction chimique au cours delaquelle un transfert de proton se déroule, la catalyse générale acide et/ou lacatalyse générale basique est opérationnelle.
e.g., hydrolyse de l’acétate d’éthyle:
O
O + H2OO
OH HO+
+H3O
O
O
H O
O
H H2OO
OH
HO+
HOO
OH O+O
O HO+
+
NB: La réaction devrait être doublement accélérée si une base et un acide sontprésents! Right?
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CHO
OHOMe
OH
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En fait, une enzyme a la capacité de présenter un acide et une base de façonsimultanée !
BH
R Y
O
H OH
B
e.g., cas de l’α-chymotrypsine, une sérine protéasequi exprime à la fois une catalyse covalente et unecatalyse générale acide-base
RHNO
NHR1
R2
O
NHR'
SerO H
His
NN H
AspOOCpKa 3.9
NB: les pKa indiqués correspondent auxvaleurs déterminées en solution. Il estévident que les pKa des mêmes groupessont différents au sein du site actif del’enzyme!
pKa 14
pKa 6.1
charge relaysystem
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CHO
OHOMe
OH
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iv) Catalyse Electrostatique et Désolvatation ⇒ une enzyme catalyse uneréaction en déstabilisant l’état fondamental des substrats et en stabilisantl’état de transition.La déstabilisation de l’état fondamental peut se faire parla désolvatation des groupes chargés du site actif lors de l’entrée du substrat(élimination des molécules d’eau avoisinantes), exposant ainsi le substrat àun microenvironnement de plus basse constante diélectrique, voirehydrophobe. Ceci aura aussi pour conséquence de déstabiliser le substrat s’ilest lui-même porteur de charges. Cette desolvatation a aussi pourconséquence de favoriser la stabilisation d’une charge naissante à l’état detransition par interactions électrostatiques avec les groupes chargés du siteactif.
RHNO
NR1
R2
O
NHR'
NH3
O
RHNO
NR1
R2
O
NHR'
NH3
O
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
V. Inhibition d’Enzymes1. Inhibition Réversible
E + I+S
-SES EP
E + P
konkoff
EI
Ki = koff / kon NB: plus la valeur de Ki est faible, plus l’inhibiteurréversible et compétitif est efficace. Un apport continu del’inhibiteur réversible est nécessaire pour maintenir lacompétition, i.e., la formation du complexe EI !
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Les Inhibiteurs de Protéases du VIH
NO
NH O
HN
CONH2
NOH
H
HO N
Ht-Bu
O
O
HN N S
OH NH2
O OO
N
NN
O
HN
ONH
t-Bu
OH OHSaquinavir(Hoffmann-La Roche, 1995)premier médicament approuvé par laFDA pour le traitement du SIDA
Amprenavir(Vertex, 1999)
Indinavir(Dupont-Merck, 1996)
Ki= 0,12 nM
Ki= 0,56 nM
Ki= 0,6 nM
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OHOMe
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Structure de la Protéase du VIH
99 amino acides !
NB: C’est un homodimère présentant un seul site actif de symétrie C2
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OHOMe
OH
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Structure de la Protéase du VIH
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Structure de la Protéase du VIH
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CHO
OHOMe
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Stéphane Quideau, Ph.D.
Conception Rationelle à partir duMécanisme Enzymatique
HO
N
OR
NRH
OO
ASP25
HHO H
O
O
ASP25'
HO
N
OR
NRH
OO
ASP25
HHO H
O
O
ASP25'
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
HO
N
OR
NRH
OO
ASP25
H HO
O
ASP25'
O H
HO
N
OR
NRH
OO
ASP25
HHO
O
ASP25'
OH
HO
NR
NRH
OO
ASP25
O
O
ASP25'
HO
O H
H
HO
NR
NRH
OO
ASP25
O
O
ASP25'
HO
O
H
H
intermédiaire tétrahédrique
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CHO
OHOMe
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Conception d’isostères de l’état detransition correspondant
HN N
H
HO OH
P
P
O
HN
P
P
O
OH
OH
HN N
P
OH
O
HN SiHO OH
P
P
O
HN
P
P
O
OH
HN
P
OH O
HN P N
HP
P
O
O
Ophosphonamide
silanediol
hydroxyethylaminedihydroxyethylene
statine
hydroxyethylene
intermédiaire tétrahédrique
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CHO
OHOMe
OH
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L’exemple de la Conception de Saquinavir
hydroxyethylamine
Saquinavir(Hoffmann-La Roche, 1995)Basé sur un isostère de type hydroxéthylamine de l’état de transitiond’un clivage Phe-Pro !
Ki= 0,12 nM
HN N
P
OH
O
NO
NH O
HN
CONH2
NOH
H
HO N
Ht-Bu
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OHOMe
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Stéphane Quideau, Ph.D.
2. Inhibition Irréversible Un inhibiteur irréversible a une structure similaire à celle du substrat ou du
produit de l’enzyme ciblée et, généralement, forme une liaison covalente avecl’un des résidus du site actif via un mécanisme d’acylation ou d’alkylation.
E + I E.IEI
Il n’est pas nécessaire d’assurer un apport continu de l’inhibiteur, puisqu’unefois qu’il a réagi avec l’enzyme, le complexe covalent formé (EI) ne peut,généralement, plus se dissocier. Ceci se traduit par l’utilisation moinsfréquente de doses plus petites, mais l’action de la drogue n’est paspermanente, car l’organisme continue d’encoder de nouvelles copies del’enzyme ciblée.
L’excellence d’un inhibiteur irréversible dépend de sa faculté à reconnaître defaçon spécifique le site actif de l’enzyme ciblée pour former le complexe E.I,qui se comporte ensuite comme une molécule unique dans une réactionunimoléculaire rapide (108 fois plus rapide qu’une réaction bimoléculaire nonspécifique).
KI kinact
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CHO
OHOMe
OH
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a) Aspirine, Inhibiteur Irréversible de laProstaglandine Synthase
Il y a plus de 2000 ans, les Sumériens utilisaient desfeuilles de saule (Salix alba) comme antidouleur
Hippocrate (460-377 BC) préconisait une décoctiond’écorce de saule blanc pour soulager les douleurs del’accouchement et faire baisser la fièvre
En 1835, Karl J. Löwig isole et identifie l’acide salicyliquecomme principe acif d’une autre plante antipyrétique, lareine des prés (Spirea ulmaria)
Salix alba
CO2HOH
Acide salicylique
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CHO
OHOMe
OH
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L’acide salicylique a des effets secondaires trop prononcés(mauvais goût, irritation de la bouche et de l’estomac)
Une réaction chimique permet d’obtenir un dérivé tout aussiactif, mais moins désagréable; il s’agit de l’acide acétyl-salicylique (Charles Gerhardt, 1853), plus connu sous lenom d’aspirine (A- pour acétyl et spirine de Spirea ulmaria)
Synthèse mis au point par Hoffmann en 1897 et commercialisation par Bayeren 1899 comme antipyrétique, anti-inflammatoire (arthrite) et analgésique.
Premier médicament commercialisé et dérivé d’une substance naturelle. En 1997, 40 000 tonnes de cet anti-inflammatoire sont produits dans le monde. C’est aussi un antiagrégant plaquettaire préconisé pour le traitement de
l’infarctus du myocarde.
CO2HO
O
Me
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OHOMe
OH
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Biosynthèse des Prostaglandines
Acide arachidonique PGG2
PGH2
PGF2α
PGD2
PGE2
EJ Corey (PN 1990)
O
HO
CO2H
OH
CO2H
CO2H
OH
O
O
CO2H
OOH
O
O
PG synthase (cyclooxygenase)
HO
O
CO2H
OH
HO
HO
CO2H
OH
O2
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OHOMe
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Prostaglandines et Inflammation
Les prostaglandines sont impliquées dans la pathogenèse de l’inflammationet de la fièvre et sont secrétées lorsque les cellules sont endommagées.
Une injection de prostaglandines provoquent les effets de l’inflammation telsque l’apparition de rougeurs sur la peau et l’augmentation local du fluxsanguin.
Les prostaglandines ont un effet vasodilatateur de longue durée, peuventprovoquer des maux de tête, et sont à l’origine de l’élévation de latempérature du corps lors d’une infection.
⇒ L’inhibition de la prostaglandine synthase est ainsi apparue comme uneapproche appropriée à la conception de drogues anti-inflammatoire,antipyrétique et analgésique !
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CHO
OHOMe
OH
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Inhibition de la Prostaglandine Synthase
HèmeAcétyl-serineSalicylate
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OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Inactivation de la PGSynthase par
Transestérificationavec l’Aspirine
CO2HO CH3
O
NH O
HN
Ph O
OH+
CO2HOH
NH O
HN
Ph O
O+
O
Aspirine
CO2HO
O
CH3
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OHOMe
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Stéphane Quideau, Ph.D.
b) Penicillines, Inhibiteurs Irréversible dela Peptidoglycan Transpeptidase
Les pénicillines ont un mode d’action particulier: elles bloquent la ramificationdes petites chaînes peptidiques des peptidoglycanes des parois cellulaires desbactéries. Les bactéries sont alors incapables de maintenir une rigidité suffisante desparois pour résister à la pression osmotique et finissent par se lyser. Les images ci-dessous montrent des cellules de Bacillus cereus mises en culture en absence depénicilline (gauche) ou en présence d’une faible dose d’ampicilline (droite). Enaffectant la ramification des parois cellulaires, l’ampicilline poussent les bactéries àgrossir sans se diviser aussi fréquemment.
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.NAG NAM NAGOCHCH3C OAlaGluLysNH
(Gly)5NH2
CHCH3CO
NHCHCH3COO
L-D-γ-
Ser
B
O
H
NAG = β-D-N-acetylglucosamineNAM = β-D-N-acetylmuramic acid
D-AlaAlaAlaLys
L-
L-
D-D-
(Gly)5NH2GluD-γ-AlaC OCHCH3ONAM
L-
NAG NAG
NAG NAM NAGOCHCH3C OAlaGluLysNH
(Gly)5NH2
CHCH3CO
L-D-γ-
L-
O
transpeptidase
NAG NAM NAGOCHCH3C OAlaGluLysNH
(Gly)5NH2
CHCH3
L-D-γ-
L-
AlaAlaLysL-
D-D-
(Gly)5NHGluD-γ-AlaC OCHCH3ONAM
L-
NAG NAG
C OSer
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
c) 5-Fluorouracil, un InactivateurMécanistique de la Thymidylate Synthase
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
VI. Drogues qui Interagissent avec l’ADN
1. Les Intercalants2. Les Alkylants3. Les Coupeurs de Brins
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
84/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
1. Les Intercalants
N
H2N NH2
Br
Ethidium bromide estun pigment fluorescent
NN
O
O
O
HOCampthotécine bloque l’activité dela topoisomérase I
O
O
OH
OH
OHCH3O O
OX
ONH3OH
Daunorubicine/daunomycine (X = H) etdoxorubicine/adriamycine (X = OH)bloquent l’activité de la topoisomérase II
Les intercalants sont en généraldes structures aromatiques planes quis’insère en s’empilant entre lespaires de bases de la double hélicede l’ADN. Il s’agit d’une opérationénergétiquement favorisée parl’évacuation de la drogue du milieuaqueux et par l’effet hydrophobe del’intercalation.
85/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
2. Les Alkylants La différence entre les alkylants et les intercalants de l’ADN est analogue à
celle entre les inhibiteurs irréversibles et réversibles d’enzymes. Lesintercalants se lient à l’ADN de manière non-covalente alors que lesalkylants réagissent avec l’ADN pour former des liaisons covalentes.
Les premiers pas de la chimiothérapie moderne pour la lutte contre le cancercommence dans les années 30…(recherche militaire classifiée et révélée aupublique américain en 1946)
Cl S Cl gaz moutarde !
Cl N Cl
R
Cl NR Nu1
Cl N Nu1
R
Nu1N R Nu2
Nu2N Nu1
Rions aziridinium analogues azotés
moins réactifs
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CHO
OHOMe
OH
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L’Alkylation Biologique, ApplicationSimple des Réactions de Substitution
Nucléophiles SN1 et SN2 L’ordre de réactivité des bionucléophiles vis-à-vis des réactions de
substitutions SN2 à pH physiologique (7.4) en solution aqueuse à 37°Cest:
thiolate > amino > phosphate > carboxylate
Pour l’ADN, l’ordre de réactivité des sites des bases des nucléosides est:
N-7 guanine > N-3 adénine > N-1 adénine > N-1 cytosine
pyrimidinesN
NHN
NSucre
O7
NH2
6
N
NN
NSucre
NH27
3
1
N
N
NH2
O
3
SucreN
NH
O
OSucre
1
purines
guanine adénine cytosine
thymine
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CHO
OHOMe
OH
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Méchloréthamine et Analogues
Cl N Cl
N
HN N
N
O
H2NOOO
O
POO
OPOO
N
N
NHN
N
O
NH2
OO P
OPO OO
O
O
Méchloréthamine est un prototype d’agents « moutarde » azotés, très réactif,mais encore utilisé pour le traitement de la maladie d’Hodgkin. Cette droguepeut réagir avec 2 guanines de l’ADN. Cette alkylation produit un ionammonium en position N-7 de la guanine, rendant celle-ci plus acide et capabled’adopter sa forme énol pour former une paire de base avec la cytosine au lieu dela thymine !
88/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Cl N Cl
CO2H
NH2
Cl N Cl
CO2H
N
N N
N
O
NN
N
O
O
H
DNADNA
DrogueHH
H
Paire de baseGC au lieu de GT
⇒ mauvais codage à laréplication !!!
Les analogues moins réactifs…
Cl N Cl
CO2H
NB: instable en milieu aqueux, la méchloréthamine est vendu sous forme d’unsel à mettre en solution juste avant l’injection
Cl N Cl
Cl H
Chlorambucil MelphalanSilverman, p. 249
89/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
3. Les Coupeurs de Brin(s)
O
O
OH
OH
OHCH3O O
OX
Sucre
O
O
OH
OH
OHCH3O O
OX
Sucre
NADPH NADP
1e
O2O2
O2 + 2 H + H2O2 + O2
O2 + H2O2 HO + HO + O2
2–.
.
H2O2HO + HO–.
Daunorubicine (X = H)Doxorubicine (X = OH)
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Cission par Réarrangement de Criegee
BaseOO
O
POR
OO
OPOOR'
H .HODrogue.
H-abstractionvia
Drogue–Fe(V) =O
BaseOO
O
POR
OO
OPOOR'
.BaseO
O
O
POR
OO
OPOOR'
. OO
O2
e _
H+
BaseOO
O
POR
OO
OPOOR'
OHO
Criegee OO
OHOP
ORO
OBase
OOPO
OR'
91/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
OOPOR
OO
Base
OOPO
OR'
OHO – R'OPO3
2–
OOPOR
OO
Base
O
HOH
_
Base
O
O
+OOP
ORO
O O
92/95
CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
La Dynemicine A, un Enediyne
HNOH
OH
O
O OH
OOMe
CO2HHNOH
OH
O
OH OH
OOMe
CO2HH2e2 H+
_
B3.54 Å
Les enedyines, comme la dynemicine A, sont des antibiotiques qui ont étéisolés de différents microorganismes dans les années 80. Ce sont des agentsantitumoraux présentant un motif enediyne macrocyclique et ils ont aussi encommun deux modes d’action. Dans un premier temps, ces moléculess’intercallent dans le petit sillon de l’ADN, puis, en général via uneactivation bioréductrice, un thiol ou NADPH déclenche une réaction quipermet à la cyclisation de Bergman de s’effectuer pour donner lieu à laformation d’un biradical phényle, qui clive l’ADN.
Dynemicine A
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
Cyclisation de Bergman
HNOH
OH
O
OH OH
HOOMe
CO2HHNOH
OH
O
O OH
HOOMe
CO2H
HH+
3.17 Å
HNOH
OH
O
O OH
HOOMe
CO2H
HBergman
Clivage de l'ADN
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.
The End
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CHO
OHOMe
OH
Stéphane Quideau, Ph.D.