CHAPITRE III : SYNTHESE D’AZA, DIAZA ET TRIAZAINDIGOÏDES
I. I NTRODUCTION SUR LES DERIVES D ’ INDIGOÏDES
D’INDIGOÏDES
Au cours de ces trois dernières années, nous nous sommes intéressés à la valorisation des produits de la mer en thérapeutique en collaboration avec les partenaires du cancéropôle grand-ouest. Initié en 2003, nous avons continué le programme « conception, synthèse et la pharmacomodulation de nouveaux indigoïdes ».
Mimant les indirubines halogénées isolées du monde marin, nous nous sommes précédemment intéressés à la synthèse de nouveaux bis-oxindoles substitués en position 1, 3’, 5’, C-5 ou C-6, dans lesquels un des noyaux indole a été remplacé par un noyau 7 ou 4-azaindole, ou benzofurane. Pour définir par la suite l’impact des modifications structurales sur l’activité anti-tumorale, nous avons développé dans le cadre de cette thèse, la synthèse de dérivés originaux de type aza-, diaza-, triazaisoindigos et aza, diazaindirubines.
i. Les dérivés de l’indirubine
L’indirubine qui est un 3-alcényl-oxindole de type bis-oxindole isomère de l’indigo a montré de bons résultats contre la leucémie myéloïde chronique. Cette alcaloïde est un inhibiteur des kinases de la famille de CDK. Les bonnes activités biologiques sont néanmoins
accompagnées d’effets secondaires importants au niveau du tractus gastro-intestinal274. Ainsi
de nombreuses pharmacomodulations autour du squelette de l’indirubine ont été effectuées avec l’introduction de substituants sur les positions 5275, 6149, 7276 et sur l’azote du lactame277. Ces pharmacomodulations ont notamment permis l’identification de nouvelles induribines inhibitrices de kinases CDK 5 (indirubine-3’-oxime-5-sulphonate), GSK3 (6-bromo-indirubine-3’-oxime) et DYRK1A (indirubine) (Figure 47). Pour la
(149) Meijer, L.; Skaltsounis, A.-L.; Magiatis, P.; Polychronopoulos, P.; Knockaert, M.; Leost, M.; Ryan, X. P.; Vonica, C. A.; Brivanlou, A.; Dajani, R.; Crovace, C.; Tarricone, C.; Musacchio, A.; Roe, S. M.; Pearl, L.; Greengard, P. GSK-3-Selective Inhibitors Derived from Tyrian Purple Indirubins. Chem. Biol. 2003, 10 (12), 1255–1266.
(274) Xiao, Z.; Qian, L.; Liu, B.; Hao, Y. Meisoindigo for the Treatment of Chronic Myelogenous Leukaemia: Correspondence. Br. J.
Haematol. 2008, 111 (2), 711–712.
(275) Hoessel, R.; Leclerc, S.; Endicott, J. A.; Nobel, M. E. M.; Lawrie, A.; Tunnah, P.; Leost, M.; Damiens, E.; Marie, D.; Marko, D.; Niederberger, E.; Tang, W.; Eisenbrand, G.; Meijer, L. Indirubin, the Active Constituent of a Chinese Antileukaemia Medicine, Inhibits Cyclin-Dependent Kinases. Nat. Cell Biol. 1999, 1 (1), 60–67.
(276) Polychronopoulos, P.; Magiatis, P.; Skaltsounis, A.-L.; Myrianthopoulos, V.; Mikros, E.; Tarricone, A.; Musacchio, A.; Roe, S. M.; Pearl, L.; Leost, M.; Greengard, P.; Meijer, L. Structural Basis for the Synthesis of Indirubins as Potent and Selective Inhibitors of Glycogen Synthase Kinase-3 and Cyclin-Dependent Kinases. J. Med. Chem. 2004, 47 (4), 935–946.
(277) Libnow, S.; Hein, M.; Langer, P. The First N-Glycosylated Indoxyls and Their Application to the Synthesis of Indirubin-N-Glycosides (Purple Sugars). Synlett 2009, 2 (02), 221–224.
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indirubine un mode d’interaction non-conventionnel avec la kinase a été observé. Ce dérivé présente en effet un mode d’interaction dit inversé (par rapport au mode d’interaction calculé avec l’indirubine avec DYRK 2) avec des interactions hydrogènes au niveau du lactame et du carboxylate en 5’ de l’inhibiteur276.
Figure 47
En 2014, l’évaluation biologique de la 7,7’-diazaindirubine (Figure 48) préparée par Cheng et al. a montré d‘excellentes IC50 submicromolaires sur plusieurs lignées de cellules cancéreuses. Ce composé agirait en inhibant sélectivement la caséine kinase CK2 ce qui se traduit au niveau cellulaire par une diminution de l’activation d’Akt. Par ailleurs, il est admis que les indirubines peuvent subir une métabolisation par le cytochrome P450 et être converties en indirubines hydroxylées, ce qui entraîne une baisse d’activité. L’introduction
d’atome d’azote sur le noyau aromatique permet d’empêcher cette métabolisation278.
Figure 48 : 7,7’-diazaindirubine.
(278) Cheng, X.; Merz, K.-H.; Vatter, S.; Christ, J.; W lfl, S.; Eisenbrand, G. 7,7′-Diazaindirubin—A Small Molecule Inhibitor of Casein Kinase 2 in Vitro and in Cells. Bioorg. Med. Chem. 2014, 22 (1), 247–255.
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ii. Les dérivés de l’isoindigo
Le méisoindigo (Figure 49), un 3-alcényl-oxindole isomère de l’indirubine, a été synthétisé par Whu et al. en 1984279. Ce composé est utilisé en Chine pour traiter des patients atteints de leucémie myéloïde chronique. Récemment, Zuo et al. ont mis en évidence l’inhibition de
GSK3β par le méisoindigo280. Un analogue du méisoindigo avec une chaîne éthyl-pipérazine
sur un des lactames a montré un bon pouvoir antiprolifératif, avec la capacité d’allonger la
durée de vie d’animaux avec des xénogreffes281.
Le Natura (Figure 49) un isoindigo N-alkylé par un glycoside inhibe les kinases CDK 2,4 et
6282. Analogue glycosylé du Natura, le 7’-azaisondigo affiche une activité antiproliférative de
l’ordre du micromolaire283.
Figure 49
iii. Précurseurs d’indigoïdes
1. Identification de précurseurs d’origine naturelle
Plusieurs mollusques gastéropodes de la famille des muricidés sont connus pour être une source de pigments indigoïdes. Durant l’antiquité, hexaplex trunculus et murex brandaris étaient collectés par les phéniciens pour extraire de leurs glandes hypobranchiales des
(279) Wu, K.-M.; Zhang, M.-Y.; Fang, Z.; Huang, L. Synthesis of N1-Substituted Derivatives of Indirubin, an Antileukemic Compound. Acta Pharm. Sin. 1984, 7, 006.
(280) Zuo; Li, Y.; Zhou, J.; Wang, H.; Chen, X. Effect of Meisoindigo on Wnt signal pathway in K562 and HL-60 cells. J. Exp.
Hematol. Chin. Assoc. Pathophysiol. 2010, 18 (3), 579–582.
(281) Wee, X. K.; Yang, T.; Go, M. L. Exploring the Anticancer Activity of Functionalized Isoindigos: Synthesis, Drug-like Potential, Mode of Action and Effect on Tumor-Induced Xenografts. ChemMedChem 2012, 7 (5), 777–791.
(282) Wang, L.; Chen, R. Derivatives of Isoindigo, Indigo and Indirubin and Use in Treating Cancer. CA 2469649 A1, 2003.
(283) Bouchikhi, F.; Anizon, F.; Moreau, P. Synthesis and Antiproliferative Activities of Isoindigo and Azaisoindigo Derivatives. Eur.
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précurseurs de la pourpre de méditerranée Tyr284. De nombreuses autres espèces de
mollusques gastéropodes ont été par la suite identifiées comme source de pigments indigoïdes comme le Nucella lapillus (Royaume uni), le Purpura pansa (Mexique, océan Pacifique), le Purpura patula (Mexique, océan Atlantique), le Rapana venosa (Japon)149 ou encore des
gastéropodes appartenant aux sous-divisions rapaninae, muricinae et ocenebrinae285. En
2010, deux espèces invasives de bigorneaux perceurs, ocinebrellus inornatus et ocenbra erinacea (Figure 50) présentes le long du littoral charentais à Fouras, ont attiré notre attention. Suivis par les équipes de biologistes du LIENSs, ces espèces sont connues pour induire une forte mortalité en ostréiculture sur les bivalves huîtres et moules286.
Figure 50: Ocenebra erinaceus et ocinebrellus inornatus.
Thiéry et al. ont montré que les extraits des glandes hypobranchiales de ces 2 espèces exposés à la lumière s’oxydaient. L’étude UPLC-LC/MS a permis de mettre en évidence dans les glandes hypobranchiales la présence de 6-bromoisatine et de divers indigoïdes bromés, des composés indoxyl-sulfates, thioéthers. Ces observations laissent à penser que les 2 espèces du littoral charentais possèdent des précurseurs semblables à ceux impliqués dans la biosynthèse d’indigoïdes de la famille des muricidés (Schéma 58). Les dérivés incolores indoxyl-sulfates, thioéthers s’oxydent suite à l’exposition à la lumière et à l’oxygène puis se dimérisent en dérivés 6-bromo et 6,6’-dibromoindirubine. Les études sur l’extraction et la caractérisation des précurseurs indoliques présents dans la biosynthèse d’indigoïdes « charentais » sont toujours en cours au sein du laboratoire.
(284) Cooksey, C. J. Tyrian Purple: 6, 6’-Dibromoindigo and Related Compounds. Molecules 2001, 6 (9), 736–769.
(285) Benkendorff, K.; Westley, C. B.; Gallardo, C. S. Observations on the Production of Purple Pigments in the Egg Capsules, Hypobranchial and Reproductive Glands from Seven Species of Muricidae (Gastropoda: Mollusca). Invertebr. Reprod. Dev. 2004, 46 (2-3), 93–102.
(286) Sauriau, P.-G.; Pigeot, J. Contribution à l’inventaire de la macrofaune marine en baie de Marennes-Oléron. Ann. Société Sci. Nat.
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Schéma 58: biosynthèse d’indigoïdes chez les muricidés.
2. Synthèse de dérivés d’indirubines et d’azaindirubines
Les recherches menées au laboratoire par le Dr A. Beauchard ont montré que les indirubines substituées en position 5 par un groupement acétamide, nitro ou un atome de brome (Figure
51) affichaient des IC50 de 2 à 55 nM sur les kinases CDK1, 2 et 5 et GSK3287.
Figure 51
Le Dr H. Laborie a par la suite montré que les azaindirubines monohalogénées sur les positions 6 et 5 et dihalogénées sur les positions 5’, 6 ou 5’, 5 (Figure 52) présentent une
sélectivité pour la kinase GSK3 avec des IC50 nanomolaires de 2 à 23 nM288.
(287) Beauchard, A.; Ferandin, Y.; Frère, S.; Lozach, O.; Blairvacq, M.; Meijer, L.; Thiéry, V.; Besson, T. Synthesis of Novel 5-Substituted Indirubins as Protein Kinases Inhibitors. Bioorg. Med. Chem. 2006, 14 (18), 6434–6443.
117 Figure 52