Nouveaux Inhibite Nanomolaires du Protéasome en Chimiothérapie du Cancer. Salinosporamides et analogues – proteasome

Contexte scientifique et objectifs du projet L'intégrité des processus cellulaires dépend du turn-over de diverses protéines. Le contrôle de la demi-vie des protéines par leur propre destruction est un mécanisme majeur de régulation cellulaire. Le système ubiquitine-protéasome, complexe protéolytique multicatalytique est responsable de la dégradation d'une grande variété de protéines cellulaires comme les protéines anormales, âgées ou en excès, dont l'accumulation serait toxique. Il assure aussi la destruction contrôlée de nombreux régulateurs cellulaires. De ce fait, il est impliqué dans toutes les décisions tissulaires majeures comme la division, la différenciation et l'apoptose, et ceci avec une sélectivité unique. L'inhibition des fonctions du protéasome résulte en la stabilisation et en l'accumulation de ses substrats, incluant notamment des protéines indispensables pour la régulation de différentes fonctions cellulaires. Il en résulte une confusion des signaux dans la cellule induisant l'arrêt du cycle cellulaire et l'activation de programmes d'apoptose. Le bortézomib est le premier inhibiteur du protéasome en essais cliniques. Son utilisation dans le traitement de myélomes multiples (MM) est déjà largement approuvée aussi bien aux Etats-Unis (depuis mai 2003) qu'en Europe(avril 2004). Il est en cours d'évaluation dans d'autres types de cancer et les premiers résultats sont très prometteurs. Sur le plan chimique, c'est un acide dipeptide-boronique. Il forme un adduit pseudo-covalent avec l'oxygène de la thréonine N-terminale du protéasome 20S. Notre attention a été retenu par un produit récemment extrait de sédiments marins (2004), le salinosporamide A, remarquable cytotoxique in vitro (10 nM). Cette activité semble reliée à une inhibition puissante et sélective du protéasome 20S. De plus, le salinosporamide A est actif sur des cellules MM résistantes au bortézomid. Il est caractérisé par une structure bicyclique originale de type -lactame et -lactone fusionnée comportant deux centres quaternaires contigus, et reliée à un motif hydroxyméthylcyclohexène. Le cycle -lactame du salinosporamide A est reconnu comme étant le pharmacophore-clé. En effet, il y a formation d'un adduit covalent avec la thréonine N-terminale du protéasome 20S après attaque nucléophile de l'oxygène de la thréonine sur le carbonyle lactonique. Ce composé, de part ses propriétés biologiques et sa structure chimique originale, nous a semblé être un bon chef de file comme inhibiteur du protéasome et comme agent antitumoral. Le projet scientifique présenté ici sera réalisé en collaboration entre le laboratoire Ardisson-Pancrazi (Université de Cergy-Pontoise SOSCO partenaire 1) et le laboratoire du Pr Charles Mioskowski à Srasbourg (partenaire 2). Chacune des deux équipes prendra en charge une approche de synthèse en étroite interaction. Description du projet. Méthodologie Dans le cadre de la recherche d'agents antitumoraux spécifiques, nous nous sommes intéressés aux salinosporamides, inhibiteurs du protéasome et cytotoxique (nM). Ces produits, récemment extraits de sédiments marins, n'ont fait l'objet d'études biologiques que peu approfondies. Le salinosporamide comporte deux centres quaternaires contigus et leur mise en place constitue un challenge important. Nous proposons ici un accès à ce type de molécules (salinosporamide et analogues) selon deux stratégies de conception totalement différente. La méthodologie associée sera particulièrement innovante. La première approche s'appuiera notamment sur deux étapes-clés : l'-alkylation de systèmes bicycliques pontés ne permettant que des attaques de type exo et l'ouverture régio- et stéréocontrôlée de ce système ponté par des agents nucléophiles. La deuxième approche repose sur une stratégie opposée. L'idée maîtresse est de mettre en œuvre un produit de départ achiral et d'installer le premier centre quaternaire en utilisant une réaction fiable et efficace. Le deuxième centre quaternaire sera contrôlé en fin de synthèse par simple transfert de chiralité. Résultats attendus L'objectif premier consiste en la mise au point d'un nouvel agent antitumoral inhibiteur du protéasome (nM). Les deux stratégies de synthèse proposées devront être validées par l'obtention finale de la molécule cible, le salinosporamide A, ce qui confirmera le bien-fondé et l'efficacité de la méthodologie associée. Différents analogues structuraux devront être préparés par application et extension de ces stratégies. Cette démarche devra être réalisée en étroite relation avec une modélisation de l'interaction salinosporamide ou analogues/protéasome. Naturellement, il faudra que des tests biologiques adéquats in vitro et in vivo confirment l'activité des analogues. Les laboratoires pharmaceutiques Pierre Fabre et Sanofi-Aventis disposent des moyens nécessaires pour l'évaluation des analogues et ont donné leur accord pour les mettre à notre disposition.