Étude SAR des analogues contraints de 3 ème génération

généra-tion

Les tests biochimiques menés par la suite et présentés dans le Chapitre 5, nous ont con-duit à la synthèse de plusieurs analogues de LCPK16 et LCPK17, ainsi qu’à une autre classe

de composés prolino-homo-tryptophanes. Le but de cette étude a été de comprendre l’influence de la nature des pharmacophores, ainsi que l’impact de leur position au niveau du cycle aroma-tique, sur les activités de LPK16 et LCPK17 vis-à-vis de la DNMT1. De même, les molécules

ont été dessinées de manière rationnelle dans le logiciel MOE et modélisées dans le champ de force AMBER 12 avant d’être synthétisées.

V.1. Modélisation moléculaire

Les composés LCPK16 et LCPK17 ont la particularité de porter un groupement

tri-fluoro et diméthyl bromopyrazole respectivement, tous deux en position méta sur le phényl. Le groupement trifluoro est un groupe électro-attracteur du fait de la présence des atomes de fluors, très électronégatifs, qui attirent les électrons de la molécule à eux. En fonction de sa position sur le cycle aromatique l’activité de la molécule pourrait varier par la modification de ses ca-ractéristiques électroniques. Tout d’abord, nous avons cherché à savoir quelle serait l’influence sur l’activité de la molécule si ce groupement inductif attracteur se trouvait en position ortho ou para. Deux composés analogues à LCPK16 ont donc été dessinés, l’un portant le groupe

trifluoro en position orto, noté LCPK16o et l’autre le portant en position para, noté LCPK16p

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 64 : Analogues de LCPK16

L’étude de modélisation du composé LCPK16o montre que cette molécule est capable d’établir

plusieurs interactions favorables avec les acides aminés du site actif de la DNMT1. Ces der-nières pourraient permettre d’améliorer son affinité pour l’enzyme En effet, l’indole se super-pose parfaitement à l’adénine du SAM (en bleu) et l’acide carboxylique de la proline crée trois liaisons hydrogène avec les chaînes latérales des résidus lysine Lys 1247 et glutamine Gln 1230. Le carboxyle impliqué dans la liaison amide établit, quant à lui, deux autres liaisons hydrogène d’une part avec la fonction guanidinium du résidus arginine Arg1576 et d’autre part avec l’amide du résidu asparagine Asn 1580 (schéma 65).

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 65 : Interactions de LCPK16o (violet) avec le SAM (bleu) et la DNMT1

Après minimisation, le composé LCPK16p établit les mêmes interactions favorables avec la

DNMT1 que LCPK16o, à savoir la formation de cinq liaisons hydrogène entre l’acide

carboxy-lique ou le carboxyle impliqué dans la liaison amide et les chaînes latérales des résidus Lys 1247, Gln 1230, Arg1576 et Asn 1580. Dans ce cas aussi l’indole se superpose à l’adénine du SAM. De plus, une autre liaison hydrogène s’établit entre l’atome d’hydrogène en position 5 du cycle aromatique et la fonction thiol du résidu cystéine catalytique Cys 1229. Cette dernière permet au composé de s’orienter de manière favorable dans le site actif et de s’insérer parfaite-ment dans la surface de Van der Waals, représentée par une toile grise sur le schéma 66.

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 66 : Interactions de LCPK16p (violet) avec le SAM et la DNMT1

A l’inverse de LCPK16, on peut se demander quelle serait l’influence d’un groupement

électro-donneur. De nouveaux composés portant cette fois-ci des groupements o-méthoxy (-OMe), ont également été dessinés afin de les comparer aux dérivés LCPK16. De même, on

peut envisager des activités différentes en fonction de la position sur le phényl de ce groupe mésomère donneur, ce qui a donné lieu à trois molécules portant respectivement le groupement O-méthoxy en méta (LCPK21), en ortho (LCPK21o) ou en para (LCPK21p) (schéma 67).

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

118 Le composé LCPK21 établit un peu moins d’interactions favorables que les composés

précé-dents avec seulement trois liaisons hydrogène présentes entre l’acide carboxylique et les chaînes latérales des résidus Lys 1247 et Gln 1230. Une autre liaison hydrogène au niveau du carboxyle impliqué dans la liaison amide s’établit avec l’amide du résidu Asn 1580. Toutefois, la mini-misation de cette molécule permet de la positionner parfaitement dans la surface de Van der Waals de manière à permettre une nouvelle interaction de type C-H/π entre le cycle aromatique et le CH2 de la chaîne latérale du résidu Asn 1580 (schéma 68).

Schéma 68 : Interactions de LCPK21 avec la DNMT1

Enfin, les deux composés LCPK21o et LCPK21p ont aussi été modélisés (schéma 69). Dans

ces cas également, leur étude montre la formation de plusieurs liaisons hydrogène stabilisantes entre les atomes d’oxygènes de la fonction acide carboxylique et du carboxyle impliqué dans la liaison amide et les atomes d’hydrogènes portés par les atomes d’azotes présents au niveau des fonctions amine primaire, guanidine et amides des résidus Lys 1247, Arg 1576, Gln 1230 et Asn 1580. Les deux molécules s’insèrent sans encombre dans la surface de Van der Waals et donc dans le site actif.

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 69 : Interactions de LCPK21o (vert) et LCPK21p (violet) avec la DNMT1

Bien que le composé LCPK17 possède dans sa structure un atome de brome, cet atome

est en général peu utilisé en chimie médicinale à cause de son rayon atomique élevé (115 pm contre 70 pm pour l’atome de carbone) et de son poids moléculaire important (79.9 g/mol). Plus couramment d’autres halogènes, tels que l’atome de fluor ou encore l’atome de chlore, sont utilisés dans les structures de candidats médicament. En effet, ils sont plus petits et donc moins encombrants dans un site actif, par exemple, et moins lourd. Quel impact sur l’activité de

LCPK17 si on remplace cet atome de brome par un autre halogène ? L’atome de brome est-il

indispensable ? Afin de répondre à ces questions un analogue de LCPK17, LCPK22, a été

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 70 : Analogue de LCPK17

L’étude de modélisation de LCPK22 montre un grand nombre d’interactions stabilisantes entre

le composé et les acides aminés du site actif de la DNMT1. En effet, LCPK22 établit cinq

liaisons hydrogène entre les oxygènes de la fonction acide carboxylique et du carboxyle impli-qué dans la liaison amide et les atomes d’hydrogènes portés par les atomes d’azotes des fonc-tions amine primaire, guanidine et amides des résidus Lys 1247, Arg 1576, Gln 1230 et Asn 1580. À ces dernières s’ajoute une interaction de type C-H/O entre le CH2 de LCPK22 et le

carboxyle de la liaison amide du résidu Gly 1226. Enfin, deux interactions de type C-H/π se mettent en place. La première, au niveau de l’indole, s’établit entre le cycle à cinq chaînons et l’atome d’hydrogène porté par la fonction amide du résidu Met 1172. La deuxième se situe du côté du phényle, entre le cycle aromatique et le C-Hα du résidu proline Pro 1228 (schéma 71).

Par ailleurs, la molécule s’insère parfaitement dans la surface de Van der Waals où la fonction diméthyle chloro-pyrazole occupe la même poche que la chaîne alkyl du SAM, de la même manière que le groupement diméthyle bromo-pyrazole de LCPK17 (schémas 60 et 71).

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 71 : Interactions de LCPK22 avec la DNMT1

V.2. Résultats et discussions

V.2.1 Composés LCPK16o, LCK16p et LCPK22

La voie de synthèse des nouveaux composés LCPK16o, LCK16p et LCPK22 est

dé-crite dans le schéma 72. Les conditions de Schotten-Baumann permettent de fonctionnaliser la

proline 8 par les acides commerciaux 2-(trifluoromethyl) benzoïque, 4-(trifluoromethyl)

ben-zoïque et 3-((4-chloro-3,5-dimethyl-1H-pyrazol-1-yl)methyl) benben-zoïque pour donner respecti-vement les composés finaux LCPK16o, LCK16p et LCPK22.

Chapitre 3 : Les prolino-homo-tryptophanes

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Schéma 72 : Synthèse des composés de LCPK16o à LCPK22

Réactifs et conditions : (h) chlorure d’acide, NaOH 1M, THF, 0°C puis TA, 16-18h (i) HCl / Dioxane 4M, TA.

V.2.2 Composés LCPK21, LCPK21o et LCK21p

Les composés LCPK21, LCPK21o et LCK21pont été synthétisés selon le schéma de

synthèse décrit ci-dessous (schéma 73). Les conditions de Schotten-Baumann permettent de

fonctionnaliser la proline 8 par les acides 2, 3 et 4-methoxybenzoïque commerciaux afin de

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Schéma 73 : Synthèse des composés de LCPK21 à LCPK21p

Réactifs et conditions : (h) chlorure d’acide, NaOH 1M, THF, 0°C puis TA, 16-18h (i) HCl aqueux 6M, TA.

Les conditions classiques de déprotection du groupement tert-butoxycarbonyle (TFA ou HCL/dioxane 4M) ont d’abord été utilisées mais ces dernières entraînent la dégradation du pro-duit. La présence de produits secondaires a rendu impossible la purification des produits finaux en chromatographie phase inverse, principalement par manque de solubilité. Plusieurs condi-tions de déptrotection à température ambiante, résumées dans le Tableau 4, ont été testées afin

de trouver la méthode la plus adéquate pour les produits LCPK21, 21o et 21p.

Conditions (à TA) Résultats

TFA pur Dégradation

TFA / DCM (50 : 50) Dégradation HCl / dioxane 4M Dégradation HCl aq. 12M Dégradation

HCl aq. 6M Pas de dégradation

Tableau 4

Cette méthodologie a permis de mettre en évidence que le HCl aqueux 6M à température am-biante permet une déprotection quasiment propre et plus rapide du groupement Boc de l’indole.

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124 Grâce à la très faible quantité de sous-produits et à l’amélioration de la solubilité, les bruts ont pu être purifiés par HPLC.

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