I.3. Les ligands opioïdes DOPr
I.3.3. Les peptidomimétiques d’enképhalines
Tout de même intéressées par le potentiel de la Leu-enképhaline, les équipes de recherche ont réalisé différentes modifications sur son squelette. Cette approche consistant à moduler les propriétés pharmacodynamiques ou pharmacocinétiques d’un peptide parent (ici la Leu-enképhaline) par diverses modifications (naturelles ou non) sur les chaînes latérales, les liaisons amides de la séquence, ou les extrémités du peptide, est nommée peptidomimétisme (Figure 34).212213 La connaissance des
informations structurelles du peptide relatives à son activité biologique peut être exploitée afin d’en renforcer ses composantes bénéfiques (rigidification de la conformation active du peptide par macrocyclisation), ou la création d’interactions supplémentaires avec le récepteur. Parmi les différentes modifications possibles, l’une des plus commune et facile à réaliser est le remplacement d’un des acides aminés par son stéréoisomère D, plus difficilement reconnu par les enzymes, permettant ainsi d’augmenter la stabilité dans l’organisme.214 Une autre modification des chaînes latérales répandue
provient de « l’alanine scan » où chacun des acides aminés de la séquence est remplacé par une alanine.215
En effet cet acide aminé étant biologiquement « neutre » (peu encombrant, pas de polarité particulière), tout en étant capable de conserver la stéréochimie de la position et donc le repliement du peptide, son influence sur l’activité permet d’évaluer l’importance de chacune des chaînes latérales des acides aminés échangés, sur l’activité biologique. Les liaisons amides étant la principale cible des enzymes, leur remplacement par des fonctions chimiques occupant le même espace et formant les mêmes conformation (trans ou cis) permet également de réduire les risques de dégradation, tout en évaluant l’importance de celles-ci pour la conformation active du peptide.216 Quand cela est possible, l’introduction de dialkyle
glycine permet de rigidifier le ligand dans sa forme active (l’effet Thorpe-Ingold induit par ces deux groupements alkyls, diminue l’énergie nécessaire au ligand pour se replier de façon adéquate).217
Finalement, la modification des extrémités du peptide, en altérant leur état d’ionisation, si la cible biologique le permet peut permettre d’augmenter la lipophilicité du composé. Cette stratégie peut par exemple être mise à profit dans la création de prodrogues qui seront ensuite clivées dans l’organisme. Au vu de l’importance des sites ioniques mentionnés dans les sections précédentes, ils doivent être conservés dans le cas des peptides opioïdes.
À la croisée entre les modifications sur les chaînes latérales et les amides, les peptoïdes où la chaîne latérale est déplacée sur l’azote de l’amide, peut permettre d’augmenter grandement la perméabilité des peptides ainsi que leur stabilité.218 Cette stratégie requiert cependant une très bonne connaissance de la
relation structure-activité de la molécule afin de s’assurer que ce changement de position soit autorisé, et met en jeu un degré de complexité synthétique supérieur. Un résumé des modifications possibles et de leurs effets est présenté Figure 34.
Cette campagne de peptidomimétisme sur la Leu-enképhaline a menée à la création de plusieurs analogues aux propriétés améliorées (Figure 35), dont l’exemple le plus notoire est la D-Alanine2-D-
Leucine5 Enképhaline (DADLE).211 Ces modifications en position 2 et 5 du peptide ont permis
d’améliorer la stabilité de ce peptide de façon significative, tout en augmentant légèrement la lipophilicité.219 Ce composé se démarque également par une sélectivité DOPr augmentée (94 fois plus
que la Leu-Enképhaline).220 Cette sélectivité est supposément due à l’action synergique des deux acides
aminés D.221 En effet, la D-Alanine étant aussi présente dans la séquence du DAMGO en position 2,
Figure 34. Résumé des différentes approches de peptidomimétisme. La Leu-Enképhaline est représentée à titre d’exemple.
cette modification seule ne semble pas jouer de rôle sur la sélectivité. Bien qu’améliorée, la valeur de logD7,4 du DADLE n’est pas encore suffisamment haute pour l’envisager en tant que médicament. Par
contre, son injection par voie intrathécale chez l’humain démontre un degré d’analgésie similaire à la morphine.222
L’addition de thréonine en position 6 dans les peptides DSLET et DTLET semble avoir également un rôle positif dans la sélectivité (600 fois plus sélectif à DOPr dans le cas du DTLET), probablement par la formation d’interactions supplémentaires dans la partie adresse du récepteur.223,224 Le composé BUBUC
dérivé du DSLET, auquel a été greffé des groupement tert-Butyl sur Cys2 et Thr6, a une sélectivité encore plus grande (1000 fois plus sélectif à DOPr).225 Leurs excellentes sélectivités en font des outils souvent
utilisés en recherche fondamentale pour la compréhension des mécanismes de douleur impliquant DOPr.
En position 1, différentes approches ont été essayées, révélant la nécessité de conserver la fonction phénol. Il existe toutefois quelques exceptions tels que le remplacement de la tyrosine par le 4’[N-((4’- phenyl)phenethyl)carboxamido]phénylalanine (Bcp) ou par un 4’[N-((2’-naphtalene-2- yl)phenethyl)carboxamido]phénylalanine (2-Ncp), où non seulement le noyau aromatique est compatible avec le récepteur, mais résulte aussi en de puissants agonistes.226,227 L’ajout de méthyles en position 2, 5
du phénol (2,5-Dimethyltyrosine, Dmt) rigidifie la structure en limitant le nombre de conformations Figure 35. Structures chimiques de quelques peptidomimes linéaires de la Leu-Enképhaline
possibles pour ce noyau et permet d’augmenter l’affinité des ligands de façon non sélective.228
Préférentiellement, l’ammonium en N-terminal doit être primaire afin de maximiser les chances d’interactions avec Asp128. Toutefois, une équipe à récemment démontré qu’il était possible d’acétyler cet amine, à condition de remplacer le phénol de la tyrosine par un indole (tryptophane).229 Cette
modification non seulement a conservé l’activité mais a résulté en des composés bien plus lipophiles. Comme il l’a été dit un peu plus tôt, la disubstitution de l’amine terminale par des groupements encombrants convertit les ligands en antagonistes, il faut donc agir avec précaution lors du changement fonctionnel de cette amine. La substitution de la phénylalanine en position 4 par un fluor ou des groupement électroattracteurs en para, semble également favoriser l’affinité des composés pour le récepteur DOPr.230
Une autre approche populaire est la macrocyclisation des enképhalines. En effet cette stratégie, largement utilisée pour plusieurs autres cibles biologiques présente plusieurs avantages : l’augmentation de la perméabilité en diminuant la surface du ligand et amélioration de la stabilité, empêchant la reconnaissance des molécules par les protéases.231 Elle s’applique d’autant plus que la Leu-Enképhaline est supposée
avoir un coude β dans sa conformation active. Le macrocycle d’enképhaline le plus célèbre est la D- Penicilamine2-D-Penicilamine5 Enképhaline (DPDPE), où les chaînes latérales de ces deux
pénicillamines en position 2 et 5 sont reliées via un pont disulfure.232 La position optimale du gem-
diméthyle en position 5 dans le voisinage de Leu300, lui confère une très bonne sélectivité (1200 fois). Encore une fois, une amélioration de la stabilité a pu être observée. Bien que prometteuse in vitro, l’activité analgésique de cette molécule chez l’animal fut décevante, probablement en raison d’une faible perméabilité dans la BHE.233 Peu de temps après, l’équipe du professeur Mosberg a mis au point une
série de tetrapeptides desquels ressortent le JOM-13 et le JOM-6, inspirés de cette séquence, et également très sélectifs respectivement pour DOPr et MOPr (637 fois pour DOPr et 9 fois pour MOPr).234,235 Il en
ressort que la taille de l’espaceur entre les deux soufres influence grandement l’affinité pour les deux récepteurs. Ces composés, bien qu’ils ne soient pas utilisés en tant que traitement, sont des outils très utilisés en recherche fondamentale, notamment pour les tests de radiocompétition.
Bien qu’ayant grandement amélioré la pharmacodynamique et la pharmacocinétique des molécules endogènes, ces modifications sont encore insuffisantes pour envisager un usage thérapeutique. C’est ici que les travaux de notre laboratoire entrent en jeu.