a Modifications des sucres

Des carbohydrates modifiés chimiquement sur les fonctions portées par les carbones

1 à 6 ont été synthétisés afin de renforcer l’efficacité et la sélectivité d’interaction, et ainsi

obtenir des affinités supérieures aux ligands endogènes et un ciblage exclusif de la lectine d’intérêt. Il est à noter que les O glycosides et les S glycosides sont reconnus de façon similaire. Par contre, le remplacement de l’oxygène par un carbone diminue l’affinité pour la lectine (figure 38).146

Figure 38 : Ordre d’affinité pour l’ASGP-R suivant le type de glycoside.

L’influence de diverses modification chimiques sur les positions 1 à 6 a été abondamment étudié. En voici au préalable un bref récapitulatif :

- La position 1 peut servir de point de rattachement du galactoside au reste de la molécule. Il est préférable que le substituant soit linéaire et peu encombré.

- Un acétamide en position 2 augmente grandement l’affinité pour l’ASGP-R comparé au Gal. L’affinité peut encore être améliorée par l’introduction d’un trifluoroacétamide. Néanmoins il ne peut être remplacé par un groupement plus encombré, sauf dans certains cas ou ce groupement est relié au sucre par un lien triazole.

- Il est primordial de conserver les fonctions hydroxyles aux positions 3 et 4 : leur remplacement par d’autres fonctions diminue l’affinité de manière drastique. - Enfin, le CH2 porté en C5 est requis. La position 6 quant à elle tolère des

substituents encombrés, et certains comme le triazole peuvent même renforcer l’interaction.

65

Comme nous l’avons vu, la position anomérique n’est pas impliquée dans la reconnaissance au même titre que les positions 2, 3 et 4 (tableau 8). Sur les ligands monosaccharidiques, elle n’a pas beaucoup d’influence lorsqu’elle porte un substituant linéaire de structure simple.146,170 Cependant, Lee et al. ont montré qu’un amide ou cyanure en γ de la position anomérique peut augmenter l’affinité d’un facteur 5 à 10.155 Pour des substituants encombrés, une perte d’affinité est observée. Par exemple, l’affinité du dérivé GalNAc-β-PhpOMe est 5 fois plus faible comparée au GalNAc ou au GalNAc-β-Me.171

Concernant la configuration anomérique, il est impossible de conclure, chaque cas est particulier. Il est néanmoins possible de souligner que d’après les informations obtenues par modélisation moléculaire, la configuration β semble être favorisée par rapport à la configuration α.172,173 En effet, une substitution du carbone anomérique en configuration β pointe vers le solvant alors qu’en configuration α elle pointe vers la protéine, ce qui peut engendrer une gêne stérique. Cette théorie est étayée par l’expérimentation. Par exemple, lors de plusieurs expériences différentes, le Gal-α-OMe a montré une affinité 1,6 fois plus faible que le Gal-β-OMe.146,173 Néanmoins, plusieurs études sont en désaccord avec cette hypothèse. D’après Wong et al., le GalNAc-α-Oallyl possède un potentiel inhibiteur 1,7 fois supérieur au GalNAc-β-Oallyl, montrant que le dérivé en α est meilleur que celui en β.174 Ceci a été confirmé par Sarkar et al. pour le GalNAc-α/β-Me.153

Quoi qu’il en soit, l’influence du substituant et de la configuration anomérique en position 1 reste minime.170

Tableau 8 : Exemples de modifications en positions 1 de galactosides et leur influence sur l’affinité.

Posistion 1

Substituant R1 R1’ R2 IC50 (mM) rIC50 Ref.

Linéaire Galactose 1.7 1 155 H SCH2CN OH 0.13 0.1 H SCH2C(NH)NH2 OH 0.3 0.2 H SCH2C(NH)NHCH2CO2H OH 0.6 0.4 Kd (H1) (µM) rKd Encombré OH H NHAc 40 1 171 CH3 H NHAc 41 1 PhpOMe H NHAc 202 5 IC50 (mM) rIC50 α/β OMe H OH 1.8 1 155,173 H OMe OH 2.8 1,5

IC50 calculés par compétition avec l’125I-ASOR (≈ 6.10-10 M) ; rIC50 = IC50 relatif ; Kd mesurés par résonance plasmonique de surface (SPR) avec immobilisation du domaine H1 sur surface.

L’effet du remplacement du groupement acétamide en position 2 du GalNac a également été étudié (tableau 9). Le groupement propanamide ne change pas l’affinité par rapport à un acétamide, alors que des groupements plus encombrés comme le benzamide ou le phthalimide diminuent l’affinité de 4 à 40 fois.174 Ce phénomène peut être attribué à un encombrement stérique, et pour le phthalimide à une intrusion d’un carbonyle vers la face α du sucre, déstabilisant ainsi l’interaction hydrophobe avec le Trp.

L’amélioration la plus probante d’affinité en position 2 a été apportée par le groupement trifluoroacétamide. Celui-ci augmente l’affinité de 3 à environ 50 fois par

66

rapport aux dérivés acétamides. Ceci a été confirmé par plusieurs études utilisant des techniques différentes.171,174

Certaines études récentes se sont penchées sur l’apport d’une fonctionnalisation par un triazole ; les résultats sont variables. Le lien triazole en position 2 permet d’introduire des substituants encombrés sans diminuer l’affinité. De manière générale, si l’affinité peut être légèrement augmentée de 1 à 5 fois avec des dérivés triazole substitués par de gros groupements polaires, elle reste néanmoins équivalente au groupement acétamide.171,173

A l’inverse, un groupement azoture en position 2 n’est pas aussi bien toléré à cause de la perte du contact hydrophobe avec l’His256, avec une affinité 14 fois inférieure à celle du GalNAc.173

Tableau 9 : Exemples de modifications en positions 2 de galactosides et leurs impacts sur l’affinité.

Position 2

R1 R1’ R2 R5 IC50

(mM)

rIC50 Ref.

Dérivés

d’acétamide OCH2CH2OH H NHAc CH2OH 0.2 1

174 OCH2CH2OH H NHCOEt CH2OH 0.2 1 OCH2CH2OH H NHBz CH2OH 0.8 4 OCH2CH2OH H NPhth CH2OH 8 40 Kd(H1) (µM) rKd Trifluoro- acétamide CH3 H NHAc CH2OH 41 1 171 CH3 H NHCOCF3 CH2OH 14.8 0,4 OMePh H NHAc CH2OH 202 1’ OMePh H NHCOCF3 CH2OH 9.8 0,05’

H OCH2CH(OH)CH2NHBn _NHAc 66.2 1’’

H OCH2CH(OH)CH2NHBn NHCOCF3 1.2 0,02’’

rIC50

Lien triazole OH H NHAc 1 173

H H N3 13.7

H H 0.5

IC50 calculés par compétition avec l’125I-ASOR ; rIC50 = IC50 relatif ; Kd mesurés par SPR avec immobilisation du domaine H1.

L’importance capitale des hydroxyles en position 3 et 4 a déjà été largement exposée. Il est simplement à noter que la substitution des hydroxyles par des fluors ou des éthers comme la fonction OMe conduit à une perte considérable, voire totale de l’affinité pour la lectine.174

Enfin, l’importance de l’alcool primaire porté en position 5 est avérée : son absence entraîne une perte d’affinité d’un facteur 10 environ.155 Par ailleurs, la présence d’un éther, d’un azoture ou d’un triazole en position 6 augmente légèrement l’affinité d’un facteur 3 environ.171,174 Comme nous l’avons vu, un groupement chargé diminue cependant l’affinité.

N N N

67

En conclusion, la modification de la position 2 est la plus efficace pour augmenter l’affinité de reconnaissance monovalente. C’est également celle pour laquelle les résultats obtenus au cours des différentes études sont les plus unanimes. La substitution de la position 6 et le greffage du sucre sur la molécule porteuse en position 1 avec une chaîne linéaire peu encombrée semblent également de bonnes stratégies, même si les effets de telles modifications chimiques sont moins prévisibles (figure 39).

Figure 39 : Schéma récapitulatif des modifications chimiques possibles pour augmenter l’affinité et la sélectivité de la reconnaissance monovalente.

L’affinité de la lectine ASGP-R pour son ligand ne dépend pas seulement de l’affinité de liaison du sucre avec un domaine de reconnaissance. Elle est majoritairement fonction de la présentation multivalente des galactosides et de la structure de la molécule porteuse. Voyons maintenant comment concevoir un ligand de géométrie adaptée à celle de la lectine pour présenter ces monosaccharides.