Stratégies Click pour la Synthèse d’Agents Multifonctionnels anti-Alzheimer – Multi-click

la maladie d'Alzheimer étant une pathologie multifactirielle, nous avons choisi de synththétiser différents ligands / inhibiteurs des protéines et phénomènes connus pour être impliqués dans cette pathologie, et de les relier de façon flexible et versatile par des outils chimiques flexibles liés à la chimie click. Les cibles choisies sont : soit l’acétylcholinestérase, soit la BACE1, soit les kinases GSK3 et CDK5, soit l’inhibition de l'agrégation du peptide beta-amyloïde ou des molécules possédant des propriétés anti-oxydantes ou activant les récepteurs nicotiniques alpha 7.

La plupart des ligands multi-cibles obtenus au cours de ce projet ont été assemblés en utilisant la cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen (partenaire 1). Les pharmacophores utilisés pour cet assemblage ont été préalablement fonctionnalisés avec un bras espaceur portant une fonction réactive (azoture et un alcyne vrai). Afin d’évaluer la longueur du bras espaceur utilisé, des études d’amarrage moléculaire ont été réalisées sur l’acétylcholinestérase par le partenaire 1.

Plusieurs familles de composés multi-cibles ont été préparées et les premiers tests in vitro montrent des résultats très prometteurs notamment pour les hétéodimères inhibiteurs de kinases/inhibiteurs AChE et hétéodimères agonistes alpha7 nAChRs/AChE. Par ailleurs, à partir de la même stratégie click, des sondes fluorescentes proches infra-rouge, utilisables in vivo, spécifiques et sélectives de l’AChE, un des biomarqueurs important permettant d'évaluer la progression de la maladie d'Alzheimer, ont été développées.

En ce qui concerne les nouvelles réactions click, l'utilisation de la réaction de Kondrat'Eva a été évaluée avec succès, et cette cycloaddition d'hétéro-Diels-Alder irreversible à demande normale a prouvé son efficacité en bioconjugaison, mais elle n'a pas pu être appliquée en click in situ. L'utilisation de réaction de type aldolisation sur un exemple de la BACE-1 n'ont donné que des résultats décevants, et l'utilisation d'une réaction d'amidation qui a été évaluée au laboratoire a été abandonnée car publié entre temps par un groupe concurrent.

Les sondes fluorescentes spécifiques de l’AChE qui ont été développées et sont actuellement utilisées par deux laboratoires en France (Marseille) et au Danemark (Måløv) dans des études de marquages des cholinestérases. Ce projet a permis de mettre en place de nouveaux partenariats au niveau national, mais aussi international avec le Pr Pr Ye-Chun Xu (Shanghai Institute of Materia Medica, Shanghai, Chine) sur la BACE-1, ou le Pr. Marco Catto à l’Université de Bari (synthèse de ligands multi-cibles et inhibiteurs de monoamines oxydases) et du Dr. Claudia Binda (études structurales des monoamines oxydases) à l’Université de Pavie en Italie. Ces nouvelles collaborations feront l’objet d’un dépôt de projet de thèse en cotutelle au travers du programme Vinci de l’Université franco-italienne. Par ailleurs, une demande de financement via le programme PHC Galilée sera également envisagée en 2018. Une collaboration internatiionale avec l'équipe du Pr X

14 publications internationales et un brevet. D'autres résultats sont en attente de publication, les produits synthétisés étant en cours de tests biologiques.

L’objectif de ce projet est de mettre au point de nouvelles réactions « click » éligibles pour la synthèse dirigée par la cible (click in situ) telle que décrite par B.K Sharpless et ces collaborateurs, il y a une dizaine d’années, cette méthodologie s’avère être un nouveau et élégant paradigme pour la découverte de médicaments. Suite à notre expérience sur l’utilisation de la cycloaddition de Huisgen dans le cadre de l’Acétycholinestérase humaine, qui nous a permis d’évaluer les atouts et limitations de cette réaction, quatre nouvelles réactions seront visées, la réaction de Aubé, la réaction de Pictet-Spengler, la réaction carbonyle-ène, et enfin une cycloaddition pour laquelle nous avons obtenu des résultats préliminaires encourageants, la cycloaddition de type Kondrat’Eva. Afin de proposer une première exploitation de ces réactions, nous avons choisi de cibler des molécules susceptibles d’intervenir dans le cadre de la Maladie d’Alzheimer (MA). Deux objectifs seront poursuivis, d’abord nous tirerons partie du caractère flexible des réactions click développées pour associer de façon souple et facilement transposable à des structures très diverses deux molécules actives. Il s’agit donc d’une approche multi-ligands dirigés sur plusieurs cibles (MTDL). La MA est un processus neurodégénératif survenant dans le système nerveux central. C’est la cause la plus commune de démence chez les personnes âgées. Elle se caractérise cliniquement par une perte de mémoire et de la cognition, associée à une détérioration du réseau des neurones cholinergiques et une diminution de la concentration d’acétylcholine. Le processus conduisant au développement de la MA est complexe et multifactorielle, et l'étiologie de la MA n'est pas complètement connue, il est, aujourd'hui, évident que la MA est une maladie à multiples facettes exigeant la combinaison de traitements. Bien que plusieurs stratégies aient été envisagées dans les dernières décennies, ces traitements soulagent seulement les symptômes de la maladie, ils ne la guérissent pas. L’apparition et la progression de la MA sont le résultat d'un réseau complexe de prédispositions génétiques, d’activités enzymatiques, d’expression de récepteurs, d’interactions entre protéines, de modifications de concentrations de métaux, de la perturbation du cycle de survie cellulaire, du dérèglement de l’homéostasie ionique, du repliement des protéines, etc. Cette « hypothèse multifactorielle » a conduit à la proposition d’une stratégie multi-cibles pour traiter la maladie plus efficacement. L'objectif de ce projet est donc d’appliquer les réactions click classiques (cycloaddition de Huisgen), ou développées dans le cadre de ce projet à la préparation de nouveaux composés multi-cibles qui agissent simultanément sur différents acteurs de la MA et, par conséquent, permettra un traitement plus efficace de la maladie. Les molécules envisagées doivent associer au moins deux fonctionnalités, telles que l’inhibition réversible de l'acétylcholinestérase, une action contre l’agrégation amyloïde, des propriétés anti-oxydantes, l’inhibition de la beta-sécrétase, l’inhibition des kinases GSK-3 beta ou l’activation des récepteurs nicotiniques alpha 7. Dans une seconde approche plus complexe, la découverte de composés multi-cibles puissants sera entreprise à l'aide de la chimie clic in situ. En utilisant ce concept, basé sur la synthèse dirigée par la cible, Sharpless et ces collaborateurs ont décrit les plus puissants inhibiteurs de l’AChE avec une activité inhibitrice de l’ordre du femtomolaire. Dans le but de découvrir des composés multi-cibles, présentant une forte affinité envers l'AChE, la cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen ainsi que les nouvelles réactions clic développées dans ce projet seront utilisées dans les expériences de chimie clic in situ. De plus, basés sur notre savoir-faire, nous élargirons cette méthodologie à une autre enzyme impliquée dans la MA, à savoir la beta-sécrétase.