Plateformes typiques

Plusieurs plateformes ont été utilisées dans la littérature pour la synthèse de molécules multivalentes. En fonction de la structure qu’elles adoptent, elles peuvent être classées en dimères, clusters, dendrimères, polymères et nanoémulsions (Figure 99)257_.

Figure 99 : Les dénominations classiques des composés multivalents d’après Chabre et Roy257

Concernant la nature chimique de la plateforme, divers cœurs ont été utilisés tels que des squelettes aromatiques, aliphatiques ou macrocycliques, des nanotubes de carbone, des particules de fer, d’or ou de lanthanides, des nanosphères ou encore le graphène.

Un choix judicieux de la plateforme permet de faire varier les paramètres physico- chimiques de la molécule multivalente finale telle que sa solubilité par exemple. En outre, la plateforme permet également d’offrir une orientation spatiale particulière aux différents sucres. Cette présentation dans l’espace est importante pour la reconnaissance d’une molécule par sa cible.

Dans le cadre de cette thèse, l’occasion nous a été donnée d’effectuer la synthèse d’inhibiteurs multivalents de MraY en collaboration avec l’équipe du Dr. Sébastien Gouin

(Université des Sciences et Techniques de Nantes-CEISAM UMR 6230 CNRS). Cette équipe possède le savoir-faire nécessaire dans le domaine de la synthèse de composés multivalents. Elle a notamment synthétisé les premiers inhibiteurs multivalents de glycosidases (Figure 100)258. La stratégie employée dans ces travaux consistait à fixer un inhibiteur de glycosidases connu (la désoxynojirimycine, DNJ), via un espaceur, à un polyéthylène glycol.

O N N N OH HO OH HO N O OH n = 1, 4 O N N N OH HO OH HO N O n = 1, 4 N OH OH OH HO N N N O O N N N OH HO OH HO N O 2 O N N N OH HO OH HO N O 2 O N N N OH HO OH HO N O 2 OH HO OH HO NH DNJ 187a-d 188a-d 189

Figure 100 : Structures de la DNJ et des premiers inhibiteurs de glycosidases multivalents préparés par Gouin et coll.

Ainsi, les dérivés 187a-d, 188a-d et 189 respectivement mono, di et trivalents ont été obtenu par réaction de cycloaddition azoture-alcyne catalysée au cuivre à partir de la désoxynojirimycine modifiée par un groupement azido-propyle et divers polyéthylène glycols (PEG) fonctionnalisés par un ou plusieurs alcynes vrais (Schéma 105).

O N N N OH HO OH HO N O OH n = 1, 4 187a-d Amination réductrice O N3 OP PO OP PO N O OH n = 1, 4 SN2 Cycloaddition azoture-alcyne HO _O OH n = 1, 4 OH HO OH HO O OMe PEG-alcyne

Schéma 105 : Rétrosynthèse pour les composés 187a-d

L’avantage de cette voie de synthèse est qu’elle permet d’obtenir les composés d’intérêt en peu d’étapes à partir de produits commerciaux peu onéreux. Par ailleurs, l’étape

258 _{Diot, J.; García-Moreno, M. I.; Gouin, S. G.; Ortiz Mellet, C.; Haupt, K.; Kovensky, J. Org. Biomol. Chem.}

d’amination réductrice, utilisée pour la mise en place de l'azidopropyle, permet aisément de faire varier la longueur de la chaîne présente sur la DNJ. Enfin, le coeur polyéthylène glycol (PEG) a été choisi afin d'assurer d’une bonne solubilité des molécules en milieu aqueux.

De la même manière, nous avons souhaité examiner l’effet de multivalence sur les inhibiteurs de MraY que nous avons synthétisés.

II Structure, rétrosynthèse et synthèse des composés multivalents

Dans un premier temps, le composé 140 (Figure 97) présentant un alcyne vrai nécessaire à la réaction de cycloaddition a été choisi pour faire partie de cette étude. L’utilisation de ce composé offre l’avantage de ne pas rajouter d’étapes de déprotection supplémentaires. Ce dérivé en main, nous avons cherché à obtenir les composés multivalents correspondants par cycloaddition (Figure 101).

Figure 101 : Structures des molécules envisagées comme inhibiteurs multivalents de MraY

Divers PEGs ont ainsi été choisis pour faire varier à la fois la longueur de chaîne et la valence des composés.

Ces molécules résulteraient de la cycloaddition 1,3 dipolaire azoture alcyne catalysée par le cuivre entre l’alcyne 140 et les PEGs complémentaires fonctionnalisés par un groupement azoture.

Les PEGs ont été choisis comme cœurs pour la plateforme multivalente car ils sont connus pour augmenter la solubilité des molécules en milieu aqueux. Dans notre cas, les différents azotures nécessaires pour les réactions de cycloaddition ont été synthétisés dans l’équipe du Dr Sébastien Gouin par Yoan Brissonet et Sami Brument à partir de polyéthylène glycols commerciaux (Figure 102).

Figure 102 : Azotures préparés par l'équipe du Dr Gouin

Nous avons fourni l'alcyne 140 complémentaire pour qu’ils réalisent les réactions de cycloaddition. La première d’entre elle a été réalisée directement entre l'alcyne totalement déprotégé 140 et l’azoture 193 (Schéma 106).

Schéma 106 : Tentative de synthèse de 190

Dans les conditions classiques de cycloaddition, la réaction a résulté en un mélange complexe. Le composé 140 possédant plusieurs sites basiques de Lewis, susceptibles de chélater le catalyseur au cuivre, nous avons choisi de fournir également l’amine 141 dont les fonctions alcool sont protégées sous forme de cétals. Cependant, avec ce composé, le même résultat est obtenu : une dégradation du milieu réactionnel est observée.

La fonction amine primaire pouvant également jouer le rôle de base de Lewis, nous avons alors décidé de la protéger sous forme de carbamate de tert-butyle. Ce groupement présente l’avantage de pouvoir être déprotégé en même temps que les cétals et donc de ne pas rajouter d’étape de déprotection supplémentaire (Schéma 107).

Schéma 107 : Synthèse du composé 196

Le composé 141 a alors été traité par le carbamate de tert-butyle en présence de triéthylamine comme base dans le THF pendant 2 h 30. Le carbamate 196 correspondant a été obtenu dans ces conditions avec 83% de rendement. Ce dernier a été également fourni à l’équipe du Dr Sébastien Gouin pour réaliser les réactions de cycloaddition. Avec ce composé, les triazoles 190, 191a-d et 192 ont été synthétisés avec succès et leur activité biologique a été évaluée après déprotection par hydrolyse acide des différents groupements protecteurs.

III Evaluation biologique

L’évaluation de l’activité biologique des composés multivalents a été réalisée par l’équipe du Dr. Ahmed Bouhss sur MraY et par le Dr. Ana Amoroso sur différentes bactéries Gram (+) et Gram (-). Les résultats sont présentés ci-dessous (Tableau 9).

Tableau 9 : Pourcentage d’inhibition des composés multivalents à 100 µM sur MraY purifiée

Structure n Composé Inhibition (%) 4 190 59 2 191a 8 4 191b 10 7 191c 0 11 191d 40 O O N N N O OH HO O O NH N O -_TFA,+_H 3N OH HO O n RO RO RO R 4 192 14

D’une manière générale, les composés multivalents se sont révélés moins actifs que les composés monovalents correspondants. Parmi les molécules testées, le composé monovalent 190 présente une CI50 de l’ordre de 200 µM sur l’enzyme purifiée.

L’augmentation de la valence n’augmente pas l’activité des composés. Une hypothèse pour justifier une meilleure activité du composé monovalent 190 par rapport aux multivalents serait que ces derniers n’entrent pas dans le site actif de l’enzyme à cause d’un encombrement stérique trop important dû à la longueur insuffisante du lien fixant les différents sucres, ne permettant pas à la molécule une flexibilité suffisante pour effectuer une reliaison statistique sur l'enzyme (cf paragraphe II). Il pourrait donc être intéressant de comparer l'effet de la multivalence avec des composés portant un lien plus long.

En outre, aucun des composés n’a montré d’activité sur les bactéries, probablement à cause de leur trop grande hydrophilie qui ne leur permet pas de diffuser à travers la membrane.

Nous allons maintenant présenter les résultats préliminaires concernant la synthèse de sondes photoactivables pour la caractérisation du site actif de MraY.

IV Sondes photoactivables : Intérêts, principe et résultats préliminaires

A) Intérêt

A l'heure actuelle, nous ne disposons pas d’information concernant les interactions de nos inhibiteurs avec le site actif de MraY qui permette de rationaliser les activités obtenues même si des tendances se dégagent au sein de l’étude de la relation structure-activité. Toutefois, les expériences de modélisation moléculaire menées entre nos inhibiteurs et l’enzyme ont montré des résultats encourageants nous permettant de proposer que les molécules fonctionnalisées par une chaîne hydrophobe intéragiraient avec le canal hydrophobe de l’enzyme. Cette hypothèse étant en bonne corrélation avec les activités observées, plusieurs possibilités s'offrent à nous dans le but de confirmer ces données :

- des expériences de co-cristallisation de nos inhibiteurs avec l'enzyme ;

- l'utilisation de nos inhibiteurs comme sondes pour déterminer les interactions mises en jeu au site actif de MraY.

Cette deuxième possibilité a été envisagée au cours de ce travail de thèse grâce aux inhibiteurs présentant une benzophénone, motif photoactivable utilisé comme sonde moléculaire. Après avoir donné le principe du fonctionnement des sondes couramment employées dans la littérature, nous présenterons nos résultats préliminaires concernant quelques expériences de photo-activation.