Conception, synthèse et étude d’inhibiteurs de 5’-éctonucléotidase en chimiothérapie anticancéreuse

Design, synthesis and study of ecto-5’-nucleotidase inhibitors for cancer chemotherapy

• Auteur / Autrice : Felix Grosjean
• Direction : Christophe Mathé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Biomoléculaire
• Date : Soutenance le 08/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Suzanne Peyrottes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Mathé, Suzanne Peyrottes, Vania Bernardes-Genisson, Pascal Marchand, Lars Petter Jordheim, Jean-Pierre Uttaro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vania Bernardes-Genisson, Pascal Marchand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes

Chimiothérapie anticancéreuse

Inhibiteurs

Mots clés libres

Inhibiteurs

Chimiothérapie anticancéreuse

5’-Éctonucléotidase

Chimie médicinale

Inhibitors

Medicinal Chemistry

Cancer chemotherapy

Ecto-5’-Nucleotidase

Résumé

Le projet de thèse est consacré à la conception, la synthèse et l’étude de nouveaux inhibiteurs ciblant des enzymes telles que les 5'-nucléotidases impliquées dans la résistance aux traitements anticancéreux. Les enzymes de cette famille chez l'homme, sont associées à la régulation de pools endogènes de nucléosides et de nucléotides et représentent une cible thérapeutique pertinente pour la chimiothérapie anticancéreuse. La 5’-éctonucléotidase CD73 est une métallophosphatase homodimérique impliquée dans le catabolisme extracellulaire de l’adénosine monophosphate (AMP) en adénosine dans les tissus humains. L’activité de la CD73 a été corrélée au blocage de la réponse immunitaire en raison de la production d’adénosine par cette enzyme, et protège ainsi les cellules cancéreuses de l'immunosurveillance. Par ailleurs, il a été montré que la croissance tumorale, l'invasion des cellules cancéreuses et les métastases sont induites par une surexpression de CD73 dans nombreux types de cancer (sein, vessie, prostate, colorectal et gastrique). Sur la base de résultats préliminaires obtenus dans l’équipe, le projet est dédié au développement et à l'optimisation structurale de nouveaux inhibiteurs. Dans un premier temps, un analogue de la clofarabine a été développé en tant qu’inhibiteur compétitif de cette enzyme. Puis dans un second temps, la synthèse de plusieurs inhibiteurs allostériques à scaffold triazole et thiopyridine a été accomplie afin d’évaluer l’activité de ces dérivés vis-à-vis de la CD73 recombinante et des cellules MDA-MB-231. La modélisation, la dynamique moléculaire et le criblage virtuel ont été utilisés pour l’élaboration de ces nouveaux inhibiteurs. La synthèse chimique a été réalisée au sein de l’équipe Nucléosides & Effecteurs Phosphorylés. La détermination du mécanisme d'inhibition par cinétique enzymatique, et l'évaluation biologique sur des modèles animaux et des lignées cellulaires cancéreuses ont été effectuées en partenariat avec différentes équipes impliquées dans le projet (Dr L. Chaloin, IRIM, UMR 9004, Montpellier; Dr L.P. Jordheim, Pr. C. Dumontet, CRCL, Inserm U1052/CNRS UMR5286, Lyon). Ces travaux de thèse reposent sur la conception, la synthèse et l’étude de nouveaux inhibiteurs de CD73.

The thesis project is dedicated to the design, the synthesis and the study of novel inhibitors targeting enzymes such as 5'-nucleotidases involved in resistance to cancer treatments based on the use of cytotoxic nucleoside analogues. Indeed, these enzymes are associated with the regulation of endogenous pools of nucleosides and nucleotides and represent a relevant therapeutic target in anticancer chemotherapy. Ecto-5’-nucleotidase CD73 is an homodimeric metallophosphatase involved in the extracellular catabolism of adenosine monophosphate (AMP) into adenosine in human blood and tissues. The activity of CD73 has been correlated with blocking of the immune response due to the production of adenosine by this enzyme that causes a suppression of the immune response and thus protects cancer cells from immune monitoring. Furthermore, it was shown that the tumor growth, cancer cell invasion and metastasis are mediated by an overexpression of CD73 in many types of cancer (breast, bladder, prostate, colorectal and gastric). On the basis of preliminary results obtained in the team, the project is dedicated to the development and structural optimization of new inhibitors. Firstly, the synthesis of a clofarabine analogue has been developed as a competitive inhibitor of this enzyme. Then, the synthesis of several allosteric inhibitors bearing a triazole or a thiopyridine scaffold has been achieved in order to investigate their activity against the recombined CD73 and MDA-MB-231 cancer cells. Modelling, molecular dynamics and virtual screening has been used for the development of novel structures. The chemical synthesis was carried out within the team Nucleosides & Phosphorylated Effectors. The determination of the inhibition mechanism by enzymatic kinetics, and the biological evaluation on cancer cell lines, and possibly animal models, has been carried out in partnership with various teams already involved in the project (Dr L. Chaloin, IRIM, UMR 9004, Montpellier, Dr LP Jordheim, Pr C. Dumontet, CLRC, Inserm U1052 / CNRS UMR5286, Lyon).