Inhibiteurs de la voie Raf/MEK/ERK : synthèse de composés à structure 4-azaindolique et évaluation de leur efficacité par la mise au point de tests TR-FRET

Inhibitors of the Raf/MEK/ERK pathway : synthesis of 4-azaindole derivatives and evaluation of their efficiency through TR-FRET kinase assays

• Auteur / Autrice : Fabienne Saab
• Direction : Jean-Yves Mérour, Françoise Schoentgen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface chimie-biologie. Systèmes moléculaires à visées thérapeutiques
• Date : Soutenance le 22/01/2010
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de biophysique moléculaire (Orléans ; 1967-....) - Institut de chimie organique et analytique (Orléans ; 1995-2011)
• Jury : Président / Présidente : Christiane Guillouzo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Mérour, Françoise Schoentgen, Christiane Guillouzo, Jean-Claude Florent, Ralph Jockers, Sylvain Routier, Valérie Bénéteau, Philippe Bougnoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Florent, Ralph Jockers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphotransférases

Inhibiteurs

Cancer

Mots clés libres

4-azaindole

Lithiation

Couplages pallado-catalysés

Tests d'activité kinases

4-azaindole

Lithiation

Palladium-catalysed cross-couplings

Kinase activity assays

Résumé

Afin de corriger la suractivation de la voie de signalisation Raf/MEK/ERK observée dans 30 % des cancers,nous avons choisi d’inhiber la kinase Raf-1. Les inhibiteurs potentiels de Raf-1 ont été conçus avec un cyclecentral original 4-azaindolique. Pour apporter de la diversité fonctionnelle au niveau des sommets C-2 et C-5lors de la synthèse, nous avons optimisé deux méthodes à partir du synthon 5-méthoxy-4-azaindole-Nphénylsulfonyle.La première est une réaction de lithiation du sommet C-2 suivie de la condensation dedifférents électrophiles et la deuxième est la C-arylation ou N-arylation du sommet C-5 à partir du dérivétriflate en 5 via des réactions de couplage pallado-catalysées de type Suzuki et Buchwald, respectivement.Ces deux méthodes ont permis d’aboutir à 2 séries de composés : une première série fonctionnalisée enposition N-1 et C-5 du noyau 4-azaindole et une deuxième série substituée en position C-5 et C-2.Pour tester les nouveaux inhibiteurs synthétisés et un inhibiteur naturel appelé PEBP, nous avons mis aupoint des tests d’activité in vitro sur l’ensemble de la cascade Raf/MEK/ERK et sur chacune des 3 kinases.Les tests ont été développés avec 2 méthodes de TR-FRET, Lance UltraTM et LanthascreenTM, et ont étévalidés avec des inhibiteurs commerciaux et comparés par rapport à la méthode radioactive PFBA.Au total, 30 produits finaux ont été évalués in vitro sur la kinase Raf-1. Grâce aux plateformes duCancéropôle GO, les produits ont aussi été testés sur 6 lignées de cellules cancéreuses et sur les kinasesdu cycle cellulaire DYRK1A, GSK3 et CDK5. Plusieurs molécules ont montré une activité antitumoraleencourageante de l’ordre du μM et un composé a été identifié comme inhibiteur de Raf-1 avec une valeurd’IC50 de 9,8 μM et une cytotoxicité sélective vis-à-vis des cellules du foie Huh7 (IC50 = 3 μM).

Considering the implication of the Raf/MEK/ERK pathway deregulation in 30 % of human cancers, wedecided to synthesize potential Raf-1 inhibitors. They were synthesized using the original 4-azaindole as thecentral core. To introduce various types of substituents in C-2 and C-5, we developed two methodologiesfrom the building block N-benzenesulfonyl-5-methoxy-4-azaindole. The first one is the C-2 lithiation followedby the addition of various electrophiles. The second methodology is the C-5 C-arylation or the N-arylationusing palladium-catalysed cross-couplings from the C-5 triflate derivative through Suzuki or Buchwald crosscoupling reactions, respectively. The two methodologies ended up to the synthesis of two series ofcompounds. The first one is functionalized in N-1 and C-5 of the 4-azaindole core. The second one issubstituated in C-2 and C-5.In order to test the newly synthesized inhibitors as well as the natural inhibitor PEBP, we have developedseveral tests to measure in vitro the effect of inhibitors on the activity of the complete cascade Raf/MEK/ERKand also on the activities of each individual kinase. The assays were developed by using 2 TR-FRETmethods, Lance UltraTM and LanthascreenTM, and were validated with commercially available inhibitors andcompare to the radioactive PFBA method.Finally, 30 compounds were evaluated through in vitro Raf-1 assays. By using the facilities offered by theCanceropôle GO platforms, the compounds were also tested on six different tumor cell lines and on thekinases DYRK1A, GSK3 and CDK5. Several compounds displayed encouraging antitumoral activity and onecompound was identified as a Raf-1 inhibitor with an IC50 value of 9.8 μM and a selective cytotoxicity activitytowards liver tumor cells Huh7 (IC50 = 3 μM).