Nouvelles approches de marquage au fluor 18 et développement d'un radiotraceur pour l'imagerie TEP en oncologie

New approaches for fluorine-18 labeling and development of a radiotracer for PET imaging in oncology

• Auteur / Autrice : Rémi Pelletier
• Direction : Bertrand Kühnast
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'imagerie biomédicale multimodale Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Schulz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Collot, Sandrine Langle, Christophe Meyer, Simon Specklin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Collot, Sandrine Langle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bore

Inhibiteurs des tyrosine kinases

Fluoration

Isotopes

Fluor

Tomographie par émission

Imagerie moléculaire

Mots clés libres

Imagerie moléculaire

TEP

Fluor 18

Binimetinib

Bore

Fluoration aromatique

Molecular imaging

PET

Fluorine-18

Binimetinib

Boron

Aromatic fluorination

Résumé

La Tomographie par Émission de positons (TEP) est une technique d'imagerie médicale utilisant des atomes radioactifs émetteurs de positons. Un des principaux isotopes utilisés en TEP est le fluor 18, qui présente encore aujourd'hui des difficultés pour le marquage de certains composés compte tenu de la faible réactivité de l'anion [¹⁸F]fluorure. En particulier, l'introduction de fluor sur un noyau aromatique non activé reste un défi de radiosynthèse, limitant le développement de radiotraceurs comportant ce motif. La première partie de ces travaux est consacrée au développement de nouvelles stratégies de radiofluoration basées sur l’utilisation du bore qui possède une forte affinité pour le fluor. Deux approches ont en particulier été étudiées. La première a consisté à utiliser un atome de bore afin de diriger la fluoration aromatique et de réaliser une substitution nucléophile aromatique concertée. La seconde a été la mise en œuvre des composés borylés fluorophiles pour le transfert des [¹⁸F]fluorures aqueux produits par le cyclotron vers un solvant organique dans le but de s’affranchir des étapes de préparation et de séchage des [¹⁸F]fluorures classiquement requises. La seconde partie de ces travaux est consacrée au radiomarquage isotopique du binimetinib, un médicament pour le traitement des mélanomes BRAF mutants. Le binimetinib est un inhibiteur de l'enzyme MAPK présentant deux atomes de fluor. Au-delà du défi qu’a représenté la synthèse du [¹⁸F]binimetinib, cette molécule pourrait être un outil clef pour la stratification des populations de patients atteints de cancers mettant en jeu des mutations spécifiques entraînant la dérégulation de la voie de signalisation RAS, impliquée dans la survie et la prolifération cellulaire.

PET is a medical imaging technique that uses positron-emitting radioactive atoms. One of the most common isotope used for PET imaging isfluorine-18, but the low reactivity of [¹⁸F]fluoride anion is still associated with labelling issues of some specific compounds. The introduction of fluorine on a non-activated aromatic ring remains a radiosynthesis challenge, limiting the development of radiotracers involving such scaffold. The first part of this work deals with the development of new strategies of radiofluorination using boron,known to have a high affinity with fluorine. Two approaches have been studied. The first one is based on the use of a boron atom to guide aromatic fluorination through a concerted nucleophilic aromatic substitution. The second one was the use of the fluorophilic borylated compounds aiming to tranfer aqueous [¹⁸F]fluorides anions produced in the cyclotron to an organic solvent to eliminate drying steps of the [¹⁸F]fluorides usually required. The second part of this work describes the radiolabeling of binimetinib, a drug prescribed for the treatment of BRAF mutant melanomas. Binimetinib is an inhibitor of the MAPK enzyme carrying two fluorine atoms. Beyond the challenge of [¹⁸F]binimetinib synthesis, this compound could be a key for the stratification of patients suffering from cancers involving specific mutations deregulating the RAS signalling pathway involved in cell survival and proliferation mechanism.