La famille des quinazolines
I. Travaux antérieurs
Une partie des travaux de la thèse de Romain Duroux a consisté à travailler autour du hit quinazolinique identifié lors du criblage virtuel (cf. Figure 25, p35).(56) Les modulations effectuées ont été guidées par la structure co-cristallisée du ligand triazine (Figure 42, A) et par la pose de docking sélectionnée pour le hit quinazolinique (Figure 42, B). En effet, en comparant ces deux poses (A et B), la pose docking sélectionnée pour le hit quinazolinique (B) est proche de la pose du ligand triazine (A).
A B
Figure 42. Structure co-cristallisée du ligand triazine T4E (A) et de la pose docking sélectionnée pour le hit quinazolinique (B)
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Comme rapporté sur la figure 42, le hit quinazolinique interagirait avec plusieurs acides aminés clés du récepteur. L’hétérocycle quinazoline interagirait par interaction de type π-stacking avec la Phe168 et par liaison hydrogène avec l’Asn253. Il semblerait que l’hétérocycle quinazoline interagisse également avec le Trp246 par interaction hydrophobe. Le groupement phénylacétylène vient, quant à lui, se mettre au sein d’une poche hydrophobe délimitée par les acides aminés Ala63, Val84, Ile274 et His278. Basées sur cette hypothèse de docking, différentes pharmacomodulations autour du hit ont été entreprises.
Plus précisément, elles ont consisté en 3 étapes et ont permis d’identifier un composé chef de file (« lead ») d’affinité submicromolaire (Figure 43).
Figure 43. Modulations effectuées autour du hit quinazolinique
o Lapremière étape (1) a consisté à s’affranchir du groupement phénylacétylène en position 4. En effet, ce groupement présente une instabilité chimique importante et c’est dans ce but que différentes modulations ont été effectuées (Figure 44).
Figure 44. Modulations effectuées en position 4
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L’apport de groupements aminoalkylphényles et alkylphényles ont conduit à une perte d’affinité pour le récepteur A2A (Ki(hA2AR) > 10 µM). En revanche, l’apport d’un groupement phényle a conduit à un léger gain d’affinité (Ki(hA2AR) = 2.3 µM). Par conséquent, il semble donc que la poche hydrophobe occupée par le groupement phénylacétylène soit de taille relativement restreinte.
o La deuxième étape (2) a consisté en l’incorporation d’une amine primaire en position 2. En effet, cette amine pourrait venir interagir par liaison hydrogène avec l’Asn253. Comme décrite précédemment (cf. Introduction, p32), l’interaction avec cet acide aminé est primordiale pour l’affinité ligand-récepteur. C’est pourquoi cette fonction est largement retrouvée dans de nombreux antagonistes du A2AR. Il est à noter que c’est cette position qui a été privilégiée du fait de la similitude entre la structure co-cristallisée du ligand triazine et le mode de liaison envisagé pour notre composé hit (cf. Figure 42, p74).
Il est intéressant de noter que ces deux premières étapes ont conduit à l’identification d’un composé chef de file (cf. Figure 43, p75) qui présente un gain d’affinité important par rapport au hit de départ (Ki(hA2AR) = 198 nM). Ce composé est d’autant plus intéressant puisqu’il passe la barrière hémato-encéphalique (BHE) sur un modèle in vitro (Pr. Fabien Gosselet, LBHE – Lens). Ensuite, des études de docking sur ce composé ont permis de proposer un premier mode de liaison potentiel (Figure 45).
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Figure 45. Mode de liaison envisagé pour le composé chef de file au sein du récepteur hA2A
Comme illustré sur la figure 45, le groupement phényle interagirait par interaction de type π-stacking avec la Phe168. L’amine primaire en position 2 interagirait, et comme attendu, avec l’Asn253 par liaison hydrogène. Enfin, l’hétérocycle quinazoline interagirait de la même manière que précédemment, à savoir par interaction hydrophobe avec le Trp264.
Enfin, la troisième étape (3) a consisté à moduler le composé chef de file en position 2. Ces modulations ont consisté en l’ajout de chaînes N-alkyles amines de longueur et de nature variables. Elles ont été effectuées dans le cadre de mon stage de Master 2 dans le but de moduler les propriétés pharmacocinétiques et notamment la solubilité, du fait de la présence d’une amine tertiaire salifiable. Pour rappel, la solubilité est un facteur important et qui fait défaut à un certain nombre d’antagonistes du A2AR (cf. Figure 16, p26). La présence d’une amine salifiable a également été étudiée dans la mesure où une possible interaction ionique avec le Glu169 a été identifiée par modélisation moléculaire (cf. Figure 22, p33 & Figure 46). Phe168 Asn253 His250 Trp246 Glu169
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Figure 46. Pose docking du composé chef de file (gauche) et d’un composé modulé en position 2 (droite) au sein du récepteur hA2A
Après avoir déterminé la longueur de chaîne optimale, des modulations autour de l’amine ont été effectuées (Tableau 6).
Interaction ionique Glu169 Glu 169 Asn253 Asn 253 Phe168 Phe 168 Trp246 Trp 246
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a) Affinités des composés mesurées lors d’un test de « radiobinding » (N=3) et en utilisant le ZM-241385 comme composé de référence (Kih(A2AR) = 2.8 ± 0.6 nM).
Tableau 6. Résultats pharmacologiques des modulations effectuées en position 2
À la lecture des résultats du tableau 6, on observe que l’allongement de la chaîne carbonée jusqu’à 5 méthylènes conduit en un gain d’affinité pour le A2AR. C’est donc cette chaîne qui a été retenue comme étant la chaîne optimale. L’apport de cette dernière a permis d’améliorer la solubilité tout en conservant une affinité similaire à notre composé chef de file.
Concernant les modulations autour de l’amine, la pipéridine apparaît comme étant l’amine de choix dans la mesure où une perte d’affinité est observée pour les autres amines étudiées. Il sera décrit dans ce manuscrit (cf. Chapitre 4) les études in vivo qui ont été effectuées sur ce composé et durant lesquelles j’ai été fortement impliqué lors de mes travaux de thèse. NR1R2 n hA2A (Ki nM)a n NR1R2 hA2A (Ki nM)a 2 3900 ± 220 5 421 ± 48 3 1800 ± 132 5 365 ± 72 4 811 ± 83 5 415 ± 36 5 223 ± 54 5 573 ± 63 6 396 ± 62 5 2100 ± 162 7 745 ± 82 5 NH2 > 10 000
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À la suite de ces résultats, une rigidification de la chaîne pentane par un benzyle a été envisagée (Figure 47). Le composé rigidifié permet de maintenir une affinité similaire pour le récepteur A2A (Ki(hA2AR) = 272 nM). Cette stratégie de rigidification a eu pour objectif de limiter le nombre de conformères possibles et, par conséquent, d’améliorer potentiellement la sélectivité et de diminuer les effets secondaires.(106)
Figure 47. Principe de rigidification
Pour résumer les travaux antérieurs, à l’issue du criblage virtuel réalisé sur la structure co-cristallisée du ligand triazine, un hit quinazolinique présentant une affinité micromolaire a été identifié (Ki(hA2AR) = 4 µM, cf. Figure 43, p75). Premièrement, un travail de modulation a été réalisé en position 4 afin de remplacer le groupement phénylacétylène, peu stable chimiquement. Un léger gain d’affinité a été constaté lorsque celui-ci est substitué par un phényle (Ki(hA2AR) = 2.3 µM, cf. Figure 43, p75). Cependant, une perte d’affinité a été observée pour des groupements plus volumineux, ce qui laisse à penser que la poche hydrophobe occupée par le groupement phénylacétylène est de taille relativement restreinte. Ensuite, l’introduction d’une amine primaire en position 2 a été étudiée et a conduit à l’identification d’un composé chef de file avec une affinité submicromolaire pour le A2AR (Ki(hA2AR) = 198 nM, cf. Figure 43, p75). Enfin, dans le but de moduler les propriétés pharmacocinétiques et notamment la solubilité, l’introduction de diverses chaînes N-alkyles amines a été étudiée.
Concernant la famille des quinazolines, l’un de mes premiers objectifs a été de poursuivre le travail de modulation effectué en position 4. En effet, à la suite des résultats
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précédemment obtenus, ce sont des modulations de plus faible impact stérique qui ont été étudiées dans le but d’explorer la poche hydrophobe. Elles ont surtout concerné des groupements aromatiques directement rattachés à l’hétérocycle quinazoline et sont à l’origine du développement de la série I. La stratégie et le rationnel entourant notre composé chef de file sont présentés sur la figure 48 ci-après.
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