Loratadine Clarityne* COURSELLE Cécile LAMBERT Cécile NOIZET Aurélie

L’allergie Définition Système histaminergique Les antihistaminiques Découverte de la loratadine Tests Développement chimique Concrétisation du projet Tests cliniques Synthèse

L’allergie

En France, environ 15 à 20 % de la population présente ou présentera un jour, une pathologie allergique ; un pourcentage qui se retrouve dans les autres pays industrialisés.

Les allergies résultent d’une réaction excessive du système immunitaire contre des substances normalement inoffensives qui entrent en contact avec l’organisme.

Des cellules spécialisées du système immunitaire sécrètent des substances chimiques, comme l’histamine, qui sont responsables des symptômes d’allergie : - Rhinite allergique : inflammation de la muqueuse nasale - Urticaire : apparition de boursouflures et de démangeaisons

Système histaminergique Au niveau synaptique, l’histamine va se fixer sur des récepteurs spécifiques. Ce sont ceux de type H1 qui interviennent dans les phénomènes allergiques. Ils sont localisés au niveau central et au niveau périphérique : bronches, capillaires

Fixation de l’histamine sur son récepteur

Structure du récepteur H1 Les médicaments anti-allergiques vont avoir pour cible ce récepteur histaminergique de type H1. C’est un récepteur à 7 traversées transmembranaires, couplé à une protéine G.

Les antihistaminiques H1 Médicaments utilisés depuis plus de quarante ans dans les diverses manifestations d’origine allergique. Deux catégories : les plus anciens possédant un effet sédatif ceux dits de seconde génération, dépourvus d’effet sédatif

Inhibent, d’une manière compétitive, les effets H1 de l’histamine : effet vasodilatateur   augmentation de la perméabilité capillaire. Mais permettent : les réactions antigène/anticorps la libération d’histamine

Utilisation thérapeutique Les antihistaminiques H1 sont utilisés pour le traitement symptomatique : des manifestations allergiques cutanées (urticaire). des muqueuses (rhinite, rhume des foins, conjonctivite).

La découverte de la loratadine Commercialisée sous le nom de Clarityne*, ce nouvel antihistaminique de seconde génération est l ’aboutissement des progrès les plus récents dans le domaine de l ’allergie.

Due essentiellement à deux facteurs : Coopération de scientifiques d’horizons différents Nouvelle approche de la recherche Au départ une molécule antihistaminique sans effet sédatif : la terfénadine. Azatadine : molécule ayant un potentiel antihistaminique = Piste thérapeutique 1977 : 60 mg deux fois par jour = inhibition des effets induits par l ’histamine sur les infections cutanées et sans effet secondaires. Terfénadine : retiré du marché à cause de la survenue de troubles de la conduction cardiaque. Actuellement, on a commercialisé son métabolite, possédant l ’activité antihistaminique mais dépourvu des effets sur la conduction cardiaque = féxofénadine, TELFAST

Deux pistes parallèles : Biologistes : mise au point de tests évaluant le pouvoir antihistaminique Chimistes : diminution de la lipophilie (log P) pour diminuer l’effet sur SNC Modulation de la structure de l’azatadine pour augmenter l’effet antihistaminique et diminuer les effets secondaires sur le SNC Les biologistes et les chimistes vont travailler en parallèle afin d ’obtenir les meilleurs résultats possibles.

Mise au point des tests Obstacles à franchir : Objectifs à atteindre : Variabilité inter-espèces inconnue Modèle animal à déterminer Tests efficaces pour des molécules dont l’activité sera > à celle de la terfénadine Objectifs à atteindre : Action par voie orale Évaluer si effet sur SNC dû à la molécule, chez la souris Variabilité inter-espèces : on ne connaissait pas, à l ’époque les différentes corrélations entre les résultats obtenus chez une souris, un singe ou chez l’ homme. Action sur le SNC : il faut savoir si lorsque le souris présente des troubles à ce niveau, ils sont dus à la molécule ou au stress qu’ elle subit lors des différentes manipulations.

Tests : Vérification de l’action sur le SNC avec le modèle souris, associé au modèle cochon Au départ deux tests : Test action antihistaminique chez le cochon Test effet sur SNC chez la souris Finalement validation des résultats : Test action antihistaminique chez la souris Test effet sur SNC chez le cochon Au départ on a un modèle souris pour tester l’action au niveau du SNC mais tests avec la chlorphéniramine ont démontré que ce modèle est incomplet. Il permet une présélection entre les molécules de 1ère et seconde génération. Seules celles de nouvelle génération sont testées chez le cochon de guinée.

Développement chimique 1973 : fascination de F.Villani pour les structures tricycliques : azatadine remarquée Effet antihistaminique mais sédatif : modulation de cette molécule pour avoir un effet biologique différent Au départ destinée à donner un antiulcéreux mais échec de cette piste Structures tricycliques : azatadine est repérée mais pas d ’activité biologique intéressante. Or époque où l ’on prnait une molécule, on la modifiait pour changer son activité biologique : cas, par exemple de l’ amitriptyline, utilisée en tant qu ’antidépresseur Milieu des années 1970 : développement d ’un anti-ulcéreux, modulation de l ’azatadine pour donner un antagoniste des récepteurs H2, intervenant dans l ’acidité gastrique = compétition récepteurs H1 et H2. En fait on va moduler la basicité de l ’atome d ’azote de la pipéridine en y greffant différents substituants : méthyl, urée, sulfonamide, carbamate. Aucune de ces molécules ne va donner d ’effet antagoniste.

= optimisation de l’effet non sédatif Études parallèles : Synthèse d’antagonistes H 1 substitués différemment afin de diminuer le logP = optimisation de l’effet non sédatif Synthèse d’analogues de la terfénadine = approche traditionnelle Formation d’hybrides à base de terfénadine + antihistaminique de 1ère génération 1ère étude non concluante : effet sédatif est bien diminué mais ces molécules ont perdue leur pouvoir antihistaminique F.Villani : combine la phéniramine et la terfénadine dans ce but Pb : faible effet antihistaminique or on espérait une synergie ? SYNERGIE DES EFFETS ?

Optimisation de l’effet antihistaminique Surprise! Dérivé carbamate, au départ anti-ulcéreux, possède un effet antihistaminique = seule piste désormais suivie Modification structurale : acétate d’éthyle supprime l’activité du SNC. Carbamate: obtenu après les modulations effectuées sur l’azote de la pipéridine (modifications de la basicité de l’azatadine) . Les essais sur la toxicité du produit anti-ulcéreux sur le cochon de g. : létalité due à une propriété anti-histaminique. Chez la souris on vérifie les mêmes effets antihistaminiques. Activité semblable du carbamate à la terfénadine. Vérification de l’inactivité sur le système nerveux central. Optimisation de l’effet antihistaminique

Optimisation de l’activité Modification de la taille du groupement alkyl du carbamate = diminution de l’activité Variation de l’encombrement stérique = augmentation entraîne une diminution de l’activité

Les données du tableau sont des ED50 (en mg/kg) après une administration orale.

Concrétisation du projet Modification du cycle benzénique car site d’inactivation métabolique Hypothèses Substitution en 8 = blocage du site métabolique Chlore en 8 = augmentation de la durée d’action Obstacle à franchir : par rapport à la terfénadine activité semblable mais durée d’action – bonne (6 à 8 heures) 2 prises par jour avec le produit ! Pb : chlore en 8 augmente la durée d’action mais serait 3 fois moins actif que l’azatadine.

Résultats Augmentation de la durée d’action Action antihistaminique > aux attentes Action rapide et durable, chez l ’animal comme chez l ’homme Réponse à une dose orale unique : au bout d’ 1h Persistance pendant 18h ( 60% des cas ) et 24h ( 40% des cas ) = une seule prise par jour Action antihistaminique > 4 fois azatadine (on attendait 3 fois < azatadine)

Relation structure activité Groupe carbo-éthoxy lié au groupement azote de la pipéridine = absence d’effet sédatif Chlore sur le noyau benzénique = longue durée d’action

Paramètres pharmacocinétiques La loratadine présente une décroissance rapide et biphasique ; les concentrations de son métabolite décroissent selon une cinétique biexponentielle. Métabolite actif de la loratadine qui lui permet d’avoir une longue durée d’action Subissant un premier passage hépatique, la loratadine est rapidement métabolisée en descarboxyéthoxyloratadine.

Tests cliniques Vérification des propriétés de la loratadine : Pas d’action sur le SNC Activité antihistaminique Action par voie orale

Effet sur SNC Molécules : Loratadine, Méquitazine, Terfénadine, Astémizole et Chlorphéniramine Sélectivité pour les récepteurs H1 périphériques : on note le taux de sélectivité, affinité centrale/affinité périphérique = un taux > 1 témoigne d’une affinité sélective pour les récepteurs périphériques A forte dose = 160 mg sur sujets volontaires = pas d’effet sédatif Dose utilisée = 10 mg pas de faux positifs

Rapidité d’action manifeste : réduction dans l’heure de la papule Efficacité de la loratadine sur la réduction des papules histaminiques. Rapidité d’action manifeste : réduction dans l’heure de la papule Remarque : blocage sélectif des récepteurs H1 périphériques = absence d’effets anticholinergiques

Action par voie orale Administration du produit chez sujets volontaires = métabolites retrouvés dans les urines et le plasma Absorption rapide et forte = chez l’homme 15 minutes suivant la prise La liaison aux protéines plasmatiques est importante, de l ’ordre de 97 à 99 %.

Synthèse de la loratadine

Premier essai de synthèse La synthèse de la loratadine a été découverte en 1972 par Villani et ses assistants. Cependant la synthèse de l’azacétone (composé III), n’était pas satisfaisante, surtout dans les derniers essais où il y avait formation d’un mélange d’isomères. Par conséquent, la majeure partie a été préparée à partir d’un procédé identique à celui de l’azatadine.

Bien que la Loratadine soit un dérivé de l’Azatadine, la présence du chlore sur le phényle entraîne la formation d’isomeres : atome de chlore en positions 8 et 10 La synthèse de ce compose doit tenir compte de l’aspect économique étant donne la grande quantité que l’on désire obtenir.

1)OBTENTION DE LA STRUCTURE TRICYCLIQUE. L’alkylation nécessite au préalable une protection du nitrile par un groupement tertibutylamide.( réaction de Ritter). = afin d’éviter la condensation du nitrile si alkylation directe= produit 4= rendement de 97%. Alkylation avec le m(meta)-chlorbenzylchlorure donne le produit 5= rendement de 92%. Il se forme également le dérivé de dialkylation en petite quantité. Déprotection du nitrile.=94% de rendement.= produit 7. Pour obtenir la structure tricyclique il faut former une cétone qui va permettre de fermer le cycle.

2) POINT CRUCIAL= CYCLODESHYDRATATION DE LA CETONE. Au départ seul l’acide polyphosphorique (PPA) à 200°c donne la cyclodeshydratation mais problème rendement de 45% et en plus production du produit 11 a partir du compose 10. Donc il faut utiliser un acide plus fort. Choix: * l’acide trifluoro méthane sulfonique (1) * acide méthane sulfonique / trifluorure de Bore.(2) * HF/ BF3.(3) Ils donnent tous un rendement entre 75 et 95%. Pb: (1) trop cher et 10 équivalents nécessaires + sels triflates . (2) donne des dérives de substitution avec un groupement de methane sulfonyl en 9. (3) efficace et réactif bon marché. Utilisation pour la cyclisation de HF/BF3 pendant 1 heure a 30° avec un rendement de 90% = composé 10. Compose 10 convertit en Loratadine avec 3 équivalents de chloroformiate d’ethyl dans le toluene a 80°.

Conclusion Procédé efficace de synthèse = 57% de rendement final Procédé utilisé à une échelle de multikilos = quantité commerciale d’antihistaminiques Point clef de la synthèse : cyclodeshydratation d ’une cétone par utilisation d ’un système superacide

Réussite de la Clarityne* Aboutissement satisfaisant du projet Facteurs contribuant au succès : Expérience du laboratoire sur les antihistaminiques depuis les années 1950 Acquisition de connaissances et de nombreux composés apparentés dans la bibliothèque Avant peu de projets avaient obtenus d ’aussi bons résultats = d ’où identification des facteurs contribuant au succès de la loratadine et comment on pouvait les appliquer à d ’autres projets. Schering-Plough : expérience des antihistaminiques depuis les années 50 ’ : acquisition des ces expériences par la connaissance et la confiance que nous sanvons ce que nous sommes en train de faire dans ce domaine. Réserve d ’antihistaminiques et de composés apparentés structuralement dans les molécules fichées, prêtes à être scrennées ou utilisées pour la synthèse de nouveaux analogues.

Projet clair et rigoureusement bien défini au départ Suivi de plusieurs approches chimiques simultanément sans privilégier un produit avant que la bonne piste soit identifiée Stratégie pour le développement de la loratadine utilisée pour de futures drogues Point centre du projet clair, rigoureusement défini et la validité de la terfénadine en tant que composé de départ pour les études comparatives les a bien aidé. Stratégie de suivre plusieurs approches chimiques différentes simultanément sans privilégier, insister sur une approche particulière avant que la bonne piste ne soit identifiée = bonne stratégie. Approches prises individuellement : - approche théorique design = log P - chimie médicale - approche analogue = hybrides terfénadine/azatadine + intelligente sélection d ’1 série de composés à tester = bon mélange pour n ’importe quel projet