Conception, synthèse et évaluations biologiques de prodrogues du paclitaxel et du docetaxel activées par voie enzymatique dans le cadre des stratégies ADEPT et PMT Emmanuel BOUVIER Conception, synthèse et vectorisation de biomolécules UMR 176 Paris CNRS-Institut Curie

Plan de l’exposé Généralités Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Conclusion

I Généralités Paclitaxel et Docetaxel ADEPT et PMT

Paclitaxel Paclitaxel Découverte dans les années 60, suite au criblage de l’activité anticancéreuse de substances d’origine végétale Activité cytotoxique sur différentes lignées cellulaires

Mode d’action le paclitaxel promeut la formation des microtubules et les stabilise perturbation du fuseau mitotique lors de la mitose mort cellulaire

Le paclitaxel en clinique 3 AMM: 1993 cancer des ovaires 1996 cancer du sein 1998 cancer du poumon non à petites cellules mais mauvaise sélectivité et problème de solubilité (injecté avec un détergent) effets secondaires graves dûs au principe actif et à la formulation besoins de dérivés présentant de meilleures propriétés pour élargir son utilisation clinique

Relations structure-activité Fragilité du squelette taxane aux bases: saponification, rétro-aldol en 7,9 aux acides: ouverture de l’oxétane, réarrangement de carbocations

Docetaxel Docetaxel besoins de dérivés présentant de meilleures Découverte fortuite, intermédiaire de synthèse Activité supérieure au paclitaxel sur certaines lignées cellulaires AMM cancers du sein et du poumon NPC Solubilité aqueuse double de celle du paclitaxel --> injecté avec un détergent également besoins de dérivés présentant de meilleures propriétés pour élargir son utilisation clinique

I Généralités Paclitaxel et Docetaxel ADEPT et PMT

Objectif des stratégies But: amélioration de la sélectivité des antitumoraux amélioration de leurs propriétés pharmacologiques Comment: modification de la distribution de la ‘‘drogue’’ par concentration au niveau du tissu tumoral Moyen: emploi d’une prodrogue conçue spécifiquement

ADEPT

PMT De la b-glucuronidase est présente dans le milieu intercellulaire des zones nécrotiques de certains cancers vectorisation de l’enzyme pas nécessaire

Prodrogue tripartite Prérequis: Prodrogue: détoxification facteur 100 stable dans le plasma hydrophile bon substrat de l’enzyme libération efficace de la drogue ‘‘Drogue’’: très cytotoxique hydrophobe pour internalisation rapide durée de vie courte

Plan de l’exposé Généralités Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Conclusion

II Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Introduction Prodrogue du paclitaxel Prodrogues du docetaxel Prodrogue en 7 du paclitaxel

Travaux antérieurs Prodrogue à espaceur ortho aminophénol cyclisant Mauvaise hydrolyse enzymatique (T1/2 = 115 mn, 190 U/mL) Modélisation moléculaire: environnement acide glucuronique encombré Faciliter l’approche entre enzyme et substrat modification de l’espaceur changer le site d’accrochage Alternative:

Choix de l’espaceur efficace avec une moutarde à l’azote

Structure des prodrogues

II Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Introduction Prodrogue du paclitaxel Prodrogues du docetaxel Prodrogue en 7 du paclitaxel

Rétrosynthèse de la prodrogue 221 du paclitaxel

Couplage glycosidique Synthèse de 221 (1) Couplage glycosidique

Changement des groupements protecteurs de la partie sucre Synthèse de 221 (2) Changement des groupements protecteurs de la partie sucre

Synthèse de 221 (3) Ajout de la chaîne diamine, couplage avec le paclitaxel et déprotections

Hydrogénolyse et réduction Modélisation moléculaire (HyperChem, champ MM+) Benzyle Nitro Nitro Benzyle Benzyle Nitro

Etudes in vitro 221 (1) Stabilité dans un tampon phosphate (pH 7.2): pas d’évolution visible après 24h pas de libération prématurée du paclitaxel Cytotoxicité: IC50 sur lignée L1210 Paclitaxel: 9.8 nM Prodrogue: 1200 nM détoxification par un facteur 120

Etudes in vitro 221 (2) T1/2 = 10 min Hydrolyse enzymatique: (disparition prodrogue) HPLC: colonne C18 Tampon phosphate (0.02M pH 7) Prodrogue: 0.25 g/mL -glucuronidase (E. coli): 50 g/mL (12 U/mL)

Comparaison

II Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Introduction Prodrogue du paclitaxel Prodrogues du docetaxel Prodrogue en 7 du paclitaxel

Prodrogues du docetaxel rétrosynthèse de 225 et 226 Couplage Déprotections

Préparation du docetaxel et de l’intermédiaire 228

Synthèse de la prodrogue nitrée 225

Hydrogénolyse et réduction Modélisation moléculaire (HyperChem, champ MM+) Nitro Benzyle Benzyle Nitro

Synthèse de la prodrogue aminée 226 (1)

Synthèse de la prodrogue aminée 226 (2)

Etudes in vitro des prodrogues 225 et 226 (1) Stabilité dans un tampon phosphate (pH 7.2): pas d’évolution visible après 24h pas de libération prématurée du docetaxel Cytotoxicité: IC50 sur lignée L1210 Docetaxel: 14.4 nM Prodrogue 225: 4860 nM --> détoxification par 340 Prodrogue 226: 2690 nM --> détoxification par 190

Etudes in vitro prodrogue nitrée 225 (2) Hydrolyse enzymatique: T1/2 = 8 min (disparition prodrogue) Pas d’intermédiaire chaîne diamine-docetaxel détecté

Etudes in vitro prodrogue aminée 226 (2) Hydrolyse enzymatique: T1/2 = 9 min (disparition prodrogue) Pas d’intermédiaire chaîne diamine-docetaxel détecté

Comparaison de la disparition des 3 prodrogues évolution générales similaires faible influence de la drogue identité NO2/NH2 hydrolyse enzymatique

Comparaison Meilleure hydrolyse enzymatique espaceur double / espaceur simple Bonne efficacité de l’espaceur double nitré ou aminé avec le docetaxel Divergence paclitaxel/docetaxel: hydrogénolyse du benzyle détection d’un intermédiaire lors de l’hydrolyse enzymatique

II Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Introduction Prodrogue du paclitaxel Prodrogues du docetaxel Prodrogue en 7 du paclitaxel

Prodrogue en 7 du paclitaxel Prodrogue à espaceur ortho aminophénol cyclisant Mauvaise hydrolyse enzymatique (T1/2 = 115 mn, 190U/mL) Modélisation moléculaire: environnement acide glucuronique encombré Faciliter l’approche entre enzyme et substrat modification de l’espaceur changer le site d’accrochage Alternative:

Rétrosynthèse de la prodrogue 236

Protection du paclitaxel Choix d’un éther de silyle: Facilité d’introduction Déprotection concomitante aux silyles de l’espaceur

Synthèse du bras espaceur de 236 Préparation de l’aromatique et couplage glycosidique

Synthèse de 236 (1) Changement des groupements protecteurs, couplage Pas de couplage avec le TBS

Synthèse de 236 (2) Problèmes: purification quantité premier carbamate N,N-disubstitué décrit en position 7 Problèmes: purification quantité pas d’évaluations biologiques

Plan de l’exposé Généralités Synthèse et évaluations biologiques de prodrogues Conclusion

CONCLUSION (1) bonnes hydrolyses enzymatiques validant l’approche Espaceur double élimination 1,6-chaîne diamine: synthèse longue groupements protecteurs adéquats: obtention de prodrogues du paclitaxel et du docetaxel: bonnes hydrolyses enzymatiques validant l’approche Org. Biomol. Chem. 2003, 1(19), p. 3343 Bioorg. Med. Chem. 2004, 12(5), p. 969

CONCLUSION (2) faisabilité de la synthèse mais problèmes à surmonter Espaceur double élimination 1,6-chaîne diamine: Espaceur cyclisant en position 7 du paclitaxel: synthèse de l’espaceur ad hoc: obtention de la prodrogue cible: faisabilité de la synthèse mais problèmes à surmonter Ann. Pharm. Françaises 2005, 63, p. 53

Laboratoire de Pharmacochimie REMERCIEMENTS ARC (bourse 2 ans) Institut Curie CNRS Laboratoire de Pharmacochimie UMR 176 CNRS-IC

Développement de « caged compounds » présentant de meilleures propriétés photochimiques et physico-chimiques Emmanuel BOUVIER Laboratoire de Physiology et Pharmacology Drexel University College of Medicine Philadelphia, PA USA