Conception et synthèse d'inhibiteurs RED-SMU1 comme nouveaux agents antiviraux

Design and synthesis of RED-SMU1 disruptors as new antiviral agents

• Auteur / Autrice : Alessandra Corio
• Direction : Patricia Busca
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie thérapeutique
• Date : Soutenance le 02/03/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (Paris ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Belmont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Belmont, Delphine Joseph, Franck Suzenet, Nadia Naffakh, Francis Giraud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Joseph, Franck Suzenet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception

Chimie des composés hétérocycliques

Chimie organique

Synthèse (chimie)

Antiviraux

Influenzavirus

Mots clés libres

Virus de la grippe

Agents antiviraux

Thérapie dirigée contre l'hôte

Chimie médicinale

Synthèse multi étapes

Pyrido[2

3-D]pyrimidines

Quinazolines

Quinoléines

Naphtyridines

Influenza A virus

Antivirals

Host-directed therapy

Medicinal chemistry

Multi-step synthesis

Pyrido[2

3-D]pyrimidines

Quinazolines

Quinolines

Naphthyridines

Résumé

Face à l'émergence de souches résistantes aux médicaments actuellement sur le marché, de nouvelles stratégies thérapeutiques sont activement recherchés pour lutter contre le virus de la grippe A (IAV) car, encore aujourd'hui, il cause plus de 300'000 décès chaque année. Le complexe formé par les protéines Red et SMU1, qui est impliqué dans le splicéosome humain, joue un rôle fondamental dans le cycle de réplication du IAV et peut donc être considéré comme une cible prometteuse dans l'optique d'une thérapie dirigée contre l'hôte. Le criblage in silico de plus de 4000 composées de la chimiothèque de l'Université de Paris, suivi par l'évaluation biologique des meilleurs candidats, a permis l'identification du composé ALG61 , une « touche » capable d'inhiber non seulement la formation du complexe Red-SMU1 mais aussi la réplication du virus in cellulo. L'objectif principal de cette thèse est donc le développement de disrupteurs efficaces et sélectifs de l'interaction entre Red et SMU1, qui puissent être actifs comme nouveaux agents antiviraux. Au début du projet, le premier objectif a été de concevoir un nouveau test biologique in vitro, pour permettre une évaluation plus rapide des potentiels disrupteurs de Red-SMU1. Pour cela, trois sondes fluorescents ont étés conçues et synthétisées. Ces sont des dérivés de pyrido[2,3-d]pyrimidines, analogues de ALG61, fonctionnalisés avec un fluorophore par une réaction de chimie-clic. Même si l'optimisation du test biologique reste encore à être améliorée, ces sondes pourraient ouvrir la route au criblage à haut débit de nouvelles molécules ou de chimiothèques entières. Ensuite, comme ALG61 avait d'abord été synthétisé dans notre équipe en tant qu'inhibiteur de kinase, le deuxième objectif a été d'augmenter la sélectivité vis-à-vis de Red-SMU1. Pour cela, guidés par une étude bibliographique et par des expériences de docking, quatre types d'hétéroaromatiques azotés ont été ciblés en série pyrido[2,3-d]pyrimidine, quinoléine, quinazoline et naphtyridine. Puisqu'elles appartiennent à des familles d'hétérocycles différentes, plusieurs stratégies ont été envisagées et optimisées pour leur synthèse, reposant à la fois sur des réactions de chimie organique et organométallique. Après évaluation biologique de cette première génération de disrupteurs de Red-SMU1, le dérivé de type naphtyridine a été identifié comme étant le plus sélectif et a donc été choisi comme nouveau « chef de file » pour la suite du projet. Enfin, le dernier objectif a été d'améliorer l'activité antivirale des molécules. Dans ce but, la pharmacomodulation de la naphtyridine initiale a été explorée dans les trois régions clés de la molécule. De cette façon, 22 analogues ont été synthétisés et évalués comme disrupteurs du complexe Red-SMU1 et inhibiteurs de la réplication virale. Les résultats de ces tests biologiques ont permis de jeter les bases de la première étude de relation structure-activité et offrent des perspectives très intéressantes pour le développement de nouveaux agents antiviraux.

Because of the emergence of drug resistance against the currently available treatments, original therapeutic axes against Influenza A virus (IAV), which still cause more than 300'000 deaths every year, are actively sought. The complex of Red-SMU1, which are human spliceosomal factors, has a fundamental role in the replication cycle of IAV and can therefore be considered as a promising target in the optic of a host-directed therapy. The in silico screening of more than 4000 compounds from the chemolibrary of the University of Paris, followed by the biological evaluation of the best candidates, allowed the identification of the hit compound ALG61, which is able to both disrupt the RED-SMU1 interaction and decrease the viral replication in cellulo. The main goal of this thesis is thus the development of efficient and selective Red-SMU1 disruptors, active as new antiviral agents. To start this project, the first objective was to conceive a new in vitro biological assay that will allow the rapid evaluation of the potential Red-SMU1 disruptors. To do so, three fluorescent probes have been designed and synthesized. They are pyrido[2,3-d]pyrimidine derivatives analogues of ALG61, functionalized with a fluorophore through a click reaction. While optimization of the biological test still need to be improved, these probes could open the way to the high-throughput screening of new molecules and full chemolibraries. Then, since ALG61 has been firstly synthesized in our team as a kinase inhibitor, the second objective was to increase the selectivity of action toward Red-SMU1. For that purpose, guided by a bibliographic study and molecular docking experiences, 4 type of N-containing small molecules have been targeted: pyrido[2,3-d]pyrimidine, quinoline, quinazoline and naphthyridine. As they belong to different families of heterocycles, several strategies were envisioned and optimized for their synthesis, relying on both organic and organometallic chemistry. After the biological evaluation of this first generation of Red-SMU1 inhibitors, the naphthyridine derivative appeared to be the most selective and thus was selected for further development. Finally, the last objective was to increase the antiviral activity of the molecules. To this end, pharmacomodulation of the initial naphthyridine hit was explored in the three different key areas of the molecule. As a result, 22 analogues were synthesized and assessed for their potency as disruptors of the Red-SMU complex and inhibitors of the IVA replication. The results of these biological evaluations allowed to set up the basis of the first structure-activity relationship study and offers attractive perspectives for the development of new antiviral agents.