Conception, synthèse, étude de l'équilibre tautomérique et évaluation biologique de nouveaux analogues de l'adduit Isiniazide-NAD(H) comme inhibiteur d'InhA de Mycobacterium tuberculosis

Design, synthesis, study of tautomerism equilibrium and biological evaluation of new analogues of Isoniazid-NAD(H) adduct as inhibitors of InhA from Mycobacterium tuberculosis

• Auteur / Autrice : Tamara Delaine
• Direction : Vania Bernardes-Genisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Biologie. Santé
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synthèse (chimie) -- Inhibiteurs

Biosynthèse

Microorganismes -- Effets des médicaments

Marqueurs génétiques

Tautomérie

Résistance aux antibiotiques

Isoniazide

Antituberculeux

Tuberculose

Mots clés libres

Tuberculose

Isoniazide

Inhibiteur d'InhA

Adduit INH-NAD

Bisubstrat

Tautomère Chaîne-Cycle

Résumé

La résurgence de la tuberculose est due entre autre à l'apparition de souches résistantes aux antituberculeux comme l'isoniazide (INH). L'INH est une prodrogue qui a besoin d'être activée par l'enzyme KatG pour former avec le cofacteur NADH les adduits INH-NAD. Ces adduits inhibent l'enzyme InhA impliquée dans la biosynthèse des acides mycoliques, constituants essentiels de l'enveloppe mycobactérienne. Il est admis que de nombreuses résistances à l'INH sont dues à des mutations de katG. L'INH ne peut plus être activé, il est inactif sur InhA. Des molécules capables d'inhiber directement InhA sans étape d'activation sont de bons candidats à de nouveaux médicaments. Nous avons dans un premier temps, synthétisé des analogues simplifiés de l'adduit INH-NAD afin de contourner les problèmes de résistances liés à KatG. L'évaluation biologique de ces composés n'a pas montré d'inhibition significative ni de l'enzyme InhA, ni de la croissance mycobactérienne. Dans un second temps, nous avons développé une autre stratégie, appelée bisubstrat. L'ensemble des composés préparés a été testé sur l'inhibition d'InhA et de croissance de mycobactéries et a donné des résultats intéressants et prometteurs. Parallèlement nous nous sommes intéressés à l'étude de l'équilibre tautomérique des adduits INH-NAD. Nous avons étudié cet équilibre sur des modèles simplifiés des adduits avec des données expérimentales soutenues par des études de modélisation moléculaire. Enfin pour essayer de comprendre ce phénomène, nous avons réalisé des études d'interaction des différents adduits présents en solution avec InhA par docking et de dynamique moléculaire.

The resurgence of tuberculosis can be associated to the resistance of Mycobacterium tuberculosis strain to the most important antitubercular drugs as isoniazid (INH). INH is a prodrug that requires activation by catase peroxydase KatG to form with NADH the INH-NAD adduct. This adduct inhibits the InhA enzyme, necessary to the biosynthesis of mycolic acids that are essential components of mycobacterial envelope. The resistance to INH is resulting from mutations in katG that diminish its ability to convert INH in active form. So, compounds able to inhibit directly InhA without requiring activation have tremendous promise as novel drugs. We have synthesized in one first stage, truncated analogues of INH-NAD adduct in order to eliminate resistance problems attributed to KatG. The biological evaluation of these compounds did not exhibit satisfactory inhibition of the enzyme InhA neither of the mycobacterial growth. In one second stage, we have developed another strategy named bi-substrate. All compounds prepared was tested on the inhibition of InhA and mycobacterial growth and it gave interesting and promising results. Next we have used simplified analogues to studied tautomerism equilibrium of INH-NAD adduct with experimental data supported by studies of molecular modeling. Lastly, in order to try to understand this phenomenon, we carried out studies of interaction of different adducts present in solution with InhA by docking and molecular dynamics.