Contributions à la détermination du mode d'action de ruthénacycles anti-tumoraux

Contribution to the determination of the mode of action of cycloruthenated anti-cancerous

• Auteur / Autrice : Moussa Ali
• Direction : Michel Pfeffer, Claude Sirlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés organiques cycliques

Chromatographie d'affinité

Tests de toxicité in vivo

Multiplication in vitro

Médicaments -- Lipophilie

Oxydoréduction

Platine -- Composés organiques

Ruthénium -- Composés organiques

Anticancéreux

Mots clés libres

Cisplatin

Complexes cyclométallés

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre des recherches en chimie bio-organométallique développées au laboratoire. En effet depuis plusieurs années des complexes cycloruthénés ont été synthétisés et les premières études ont montré que ces composés présentent des propriétés cytostatiques et cytotoxiques. Le complexe RDC 11 est l’actuel prototype de cette famille. Son mécanisme d’action a déjà fait l’objet d’une étude montrant que ce complexe possède une affinité pour l’ADN, néanmoins plus faible que celle du cisplatin. La diminution de la capacité du complexe à interagir avec l’ADN suggère que des voies alternatives autres que l’induction de dommages à l’ADN pourraient être impliquées. Suite à ces résultats, nous avons décidé de rechercher le mécanisme d’action de ces complexes organométalliques: - en établissant des corrélations structure ou propriété-activité d’une part, et en étudiant leur interaction avec les protéines d’autre part. Une série de nouveaux complexes a été synthétisée et caractérisée par ses propriétés physico-chimiques comme la lipophilie et le potentiel redox. Les propriétés anticancéreuses ont été déterminées in vitro. Il a été montré que l’hydrophobie des complexes est une propriété nécessaire pour franchir la barrière membranaire. Quant au potentiel redox, il traduirait la composante chimique de l’activité biologique. L’autre approche a consisté à préparer des supports de chromatographie d’affinité en partant de matrices de type Hypogel-400 et Toyopearl-AF-carboxylique-650 M. Nous avons fonctionnalisé nos complexes avec une fonction amine afin de pouvoir les coupler à ces matrices qui portent une fonction acide carboxylique. Pour effectuer la chromatographie d’affinité, nous avons utilisé des macromolécules issues de cellules cancéreuses d’un glioblastome humain (U87). Ces études de chromatographie ont montré la présence de trois protéines identifiées par spectrométrie de masse, correspondant aux histones H4, H2A, H2B et H3. 1. Ces expériences, bien que très préliminaires, sont encourageantes car elles suggèrent que les dérivés du ruthénium interagissent de façon directe avec des histones ou alors de façon indirecte en apportant des modifications post-traductionnelles (phosphorylation, acétylation). Enfin nous avons effectué des études pharmacocinétiques pour suivre dans le temps le devenir de nos composés après introduction dans un organisme vivant. Nous avons montré que la distribution du ruthénium diffère d’un organe à l’autre. Après administration d’une dose de cisplatin et du complexe de ruthénium dans la souris, nous avons observé que la concentration du platine se trouvait principalement dans le cerveau et dans le foie. Par contre nous ne retrouvons pas de ruthénium dans le cerveau. Ces résultats sont très importants puisque la neurotoxicité est l’un des effets secondaires du cisplatin.

This work falls within the research field of bio-organometallic chemistry developed in a research laboratory. For many years, cycloruthenated compounds have been synthesized, and the first studies revealed that these compounds showed cytostatic and cytotoxic properties. RCD 11 is the current prototype in this family. Previous studies have revealed that the mechanism of action is because this compound possesses an affinity for DNA, however it is weaker than cisplatin. The reduction of the compounds that will interact with the DNA suggests that other alternative ways than altering to DNA can be implied. Following these results, we decided to research into the mechanism of action of these organometalic compounds by establishing the structure or property-activity correlation on the one hand, and studying their relationship with proteins on the other hard. A series of new compounds were synthesized and characterized by their physico-chemical properties like lipophilicity and redox potential. The anticancer properties were determined in vitro. It showed that hydrophobicity of the compounds is one of the necessary properties needed to cross the membrane wall. As for redox potential, it changes the chemical origin of the biological activity. The other approach consisted of preparing affinity chromatography support aids from the matrix type Hypogel-400 and Toyopearl-AF-carboxylique-650 M. We operated our compounds with amino function in order to click them with these matrixes which possess carboxylic acid function. To carry out the affinity chromatography, we used macro-molecules from cancerous cells from human glioblastome (U87). These studies showed the presence of three proteins indentified by spectrometry of mass that corresponds to histones H4, H2A, H2B and H3. 1. Even though they are preliminary, these experiments are encouraging because they suggest that the derivative of ruthenium directly or indirectly interact with histones, resulting in post-operational modifications (phosphorylation, acétylation) Finally we carried out pharmacokinétical studies in order to observe, through time, the outcome of the introduction of our compounds in a living organism. We concluded that the distribution of the ruthenium differs from one organ to the other. After administering a dose of cisplatin and a compound of ruthenium in a mouse, we observed that the platine concentration was mainly found in the brain and the liver. However, ruthenium was not found in the brain. These results are very significant because neurotoxicity is one of the secondary effects of cisplatin.