Chapitre V : Le projet de thèse
3. Structure du projet de recherche en chimie
Le projet de thèse se divise en quatre parties principales, chacune dédiée à l’une des cibles pharmacologiques choisies, à savoir : la TSPO, les CB2R, les P2Y12R et les P2Y14R.
La première partie de la recherche en chimie est consacrée au développement des ligands ciblant la protéine TSPO.
Le laboratoire s’investit depuis plusieurs années dans le développement de ligands spécifiques de cette protéine et s’intéresse notamment à des analogues synthétiques appartenant à la famille des pyrazolo[1,5-a]pyrimidines. Le lead de cette famille est le composé DPA-713, avec une affinité pour la TSPO exprimée par un Ki de 4,7 nM. Ce composé fut marqué au carbone-11 au début des années 2000 et présente des propriétés en imagerie intéressantes138. Du fait de la demi-vie courte du carbone-11, un dérivé fluoré, facilement marquable au fluor-18, a rapidement été développé : le DPA-714 (Ki = 0,91 nM). Ce composé fut radiomarqué au sein de notre laboratoire en 20088. [18F]DPA-714, bien qu’utilisé aujourd’hui dans plusieurs protocoles cliniques, présente cependant des facteurs limitants pour l’imagerie. En effet, il a été montré qu’il était facilement métabolisé in vivo, et que l’une des voies de métabolisation observée chez le rat et le babouin fait intervenir la perte de la chaîne [18F]fluoroéthyle84. Or le métabolite radioactif issu de cette O-déalkylation est le [18F]fluoroacétate, qui ne possède pas d’affinité pour la TSPO mais qui est cependant capable de traverser la barrière hémato-encéphalique. Ce phénomène augmente ainsi le « bruit de fond » des images TEP au niveau du cerveau et diminue de fait le contraste, ce qui engendre une diminution de la qualité de ces images pour la visualisation de la surexpression de TSPO dans le cerveau. Pour pallier à ces problèmes de métabolisme, plusieurs séries de composés ont été synthétisées lors d’un travail de thèse précédent (Vincent Médran-Navarrete, thèse soutenue le 11 juin 2014).
De ce travail, un premier dérivé est ressorti, CfO-DPA-714 (Ki = 0,37 nM), qui a par ailleurs été marqué au fluor-18 en 2011139. Un premier projet (Projet A, Figure 34) découle de ce dérivé : l’objectif étant de moduler la partie amide de CfO-DPA-714 en introduisant des amides tertiaires comportant différents substituants.
Un second composé est également ressorti du travail de thèse de Vincent Médran-Navarrete, l’analogue F-DPA (Ki = 1,7 nM), dont l’atome de fluor est directement attaché au cycle phényle en position para. Ce composé a pu être marqué au fluor-18 par voie électrophile en utilisant du Selectfluor® au sein d’un laboratoire partenaire140, et présente des caractéristiques en imagerie prometteuses141. Devant les difficultés rencontrées pour faire un radiomarquage par voie nucléophile au sein de notre laboratoire142, il a été choisi d’insérer un motif fluoropyridine (Projet B, Figure 34), motif permettant d’incorporer relativement facilement le fluor-18 par cette
voie143,144. Quatre fluoropyridines ont donc été envisagées, en déplaçant l’atome d’azote sur le cycle et en gardant le fluor en position ortho.
Enfin, sur la base cette fois de la structure de DPA-713, quelques dérivés fluorés, compatibles de plus avec un marquage par le fluor-18 par voie nucléophile (aliphatique ou hétéroaromatique) ont été proposés (Projet C, Figure 34). Ce projet, dans lequel l’atome de fluor (ou le motif le contenant) est aussi introduit au niveau de la fonction amide, est une alternative au projet A (basé lui sur la structure de DPA-714) à la fois en termes d’introduction d’un isotope à vie plus longue que le carbone-11, et de positionnement de cet isotope en regard du métabolisme.
Le laboratoire est également impliqué dans des recherches sur une autre famille de ligands de la TSPO : la famille des pyridazino[4,5-b]indoles. La tête de série de cette famille est le
SSR180575, composé qui a été marqué au carbone-11 en 2010 sur le méthyle porté par
l’indole145
. Comme pour la famille des pyrazolopyrimidines, l’objectif est de développer de nouveaux ligands fluorés de l’acétamide SSR180575. Les travaux précédents du laboratoire ont permis de modifier ce composé d’une part au niveau de la fonction para méthoxyphényle, et d’autre part au niveau de l’indole, en introduisant des chaînes fluorés alkyles, saturées ou non89
. La seule autre position de ce dérivé qui peut encore être modifiée, sans perte de l’affinité pour la cible, est la fonction amide ; ce qui a donné lieu au Projet D, Figure 35. Une partie seulement des modifications effectuées à ce niveau sont présentées dans ce mémoire, les autres étant confidentielles et les structures chimiques associées potentiellement brevetables (Projet E,
Figure 35).
NB : Il a volontairement été choisi de positionner l’atome de fluor toujours en position terminale sur les chaînes alkyles. En effet, à cette position le rendement d’incorporation du fluor-18 par substitution nucléophile aliphatique est en général le meilleur et d’autre part, cela permet également de s’affranchir d’induire une chiralité si le positionnneent était différent.
La seconde partie du manuscrit est dédiée aux ligands des récepteurs cannabinoïdes de type 2 (CB2R) (Projet F).
Il existe déjà un certains nombres de ligands pour ces récepteurs, et nous nous sommes intéressés à un composé développé initialement par les laboratoires Abbott, le A-836339 (Ki = 0,7 nM)111. Ce composé a été marqué au carbone-11 par l’équipe d’Horti en 2010, et présente des caractéristiques in vivo intéressantes112. Pour pallier à certaines restrictions liées à la demi-vie courte de ce radio-isotope, le développement d’une série de dérivés marquables au fluor-18 a été envisagé. Les modifications ont toutes été effectuées au niveau de la fonction méthoxy-éthyle, qui a été remplacée par des chaînes alkyles, saturées ou non, comportant un atome de fluor en position terminale, pour les mêmes raisons que celles évoquées lors des projets dédiés à la TSPO (Figure 36).
Figure 36 : Structures visées des ligands des CB2R, dérivés de A-836339.
La troisième cible à laquelle nous nous sommes intéressés, sont les récepteurs purinergiques de type P2Y12.
Pour ces récepteurs, deux familles de composés provenant de la littérature ont été retenues, l’une présentant un motif pipéridine et l’autre, un motif azétidine125
. La tête de série de la famille « pipéridine » comporte une fonction para-méthoxyphényle (IC50 = 30 nM), et est donc propice à un marquage isotopique au carbone-11 par réaction de méthylation. Le Projet G (Figure 37) consiste donc à resynthétiser ce dérivé, puis à préparer son précurseur de marquage, le dérivé phénol correspondant. Des dérivatisations de cette tête de série sont également envisagées dans le but d’un marquage au fluor-18 (Projet H, Figure 37), et ceci en remplaçant la fonction méthoxy par des chaînes alcane ou alkoxy portant un atome de fluor en position terminale. La seconde famille de dérivés (famille « azétidine ») présente aussi de bonnes affinités vis-à-vis de la cible (6 nM < IC50 < 230 nM). De façon analogue à la première famille, un premier projet (Projet I,
Figure 37) vise à obtenir le dérivé para-méthoxyphényle (en vue d’un marquage au carbone-11),
Enfin, la quatrième cible à laquelle nous nous sommes intéressés, sont les récepteurs purinergiques de type P2Y14.
Pour ces récepteurs, une première famille de phényle urées présentant un corps 5,6,7,8-tétrahydropyrido[4,3-d]pyrimidine136 a été retenue sur la base d’une étude bibliographique exhaustive et conduite au nom du consortium INMiND. Le Projet K (Figure 38) consiste à resynthésiser dans un premier temps le dérivé méta méthoxyphényle (présentant un IC50 de 5,1
M) son analogue meta thiométhylphényle (IC50 = 0,63 M), et les deux dérivés « nor » correspondants. Les concentrations inhibitrices médianes (seules données disponibles à ce jour pour cette série) de ces deux composés sont modestes, mais leurs structures sont les seules reportées permettant un marquage isotopique relativement facile (méthylation) par le carbone-11. Comme précédemment, des dérivatisations au niveau de la fonction méthoxy sont également envisagées dans le but d’un marquage au fluor-18 (Projet L, Figure 38), en introduisant des chaînes alcane ou alkoxy avec un atome de fluor placé en position terminale.
Des modifications seront aussi proposées au niveau du noyau aromatique placé en position-2 de la pyrimidine. Il existe en effet une deuxième famille de phényle urées structuralement très proches de la précédente, dans laquelle la pyridine en position-2 a été remplacée par différents noyaux aromatiques, et pour laquelle une deuxième tête de série, présentant un atome de fluor en
para d’un phényle (IC50 = 25 nM)136 a été identifiée. Le Projet M (Figure 38) vise donc à synthétiser quelques nouveaux dérivés à l’interface de ces deux familles, en introduisant un motif
ortho-fluoropyridine à cette position-2 dans le but d’un marquage au fluor-18 par voie