Etude de susceptibilité in vitro au benznidazole et à un nouvel agent en développement, JN034, des souches de Trypanosoma cruzi appartenant aux unités de typage distinctes : méta-analyse et profil préliminaire d’activité anti-Chagas

Study of in vitro susceptibility to benznidazole and to a novel anti chagas agent, JN034, of Trypanosoma cruzi strains belonging to different Discrete Typing Units : meta-analysis and preliminary anti chagas profile

• Auteur / Autrice : Andrea carolina Vela Chiriboga
• Direction : Simone-Frédérique Breniere, Élisabeth Davioud-Charvet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanismes des Interactions parasitaires pathogènes et symbiotiques
• Date : Soutenance le 21/07/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR Intertryp (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Bringaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simone-Frédérique Breniere, Élisabeth Davioud-Charvet, Frédéric Bringaud, Eric Dumonteil, Christophe Chevillard, Mathieu Sicard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Dumonteil, Christophe Chevillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parasitologie

Trypanosoma cruzi

Trypanosomiase américaine

Mots clés libres

Maladie de Chagas

Trypanosoma cruzi

Pharmacobiologie

Chagas disease

Trypanosoma cruzi

Pharmacobiology

Résumé

La trypanosomiase américaine ou maladie de Chagas (MC) est une zoonose à transmission vectorielle causée par le parasite protozoaire Trypanosoma cruzi. Ce parasite est endémique au continent américain, distribué du sud des États-Unis à l'Argentine et au Chili. Depuis 1960, seuls deux médicaments, le nifurtimox et le benznidazole, sont disponibles pour le traitement de la MC mais un échec clinique est souvent signalé (60%). De plus, ces médicaments induisent des effets secondaires sévères qui conduisent souvent à une interruption du traitement. La grande variabilité génétique du parasite est également soupçonnée d'avoir un impact sur le succès du traitement. Par conséquent, il existe un besoin urgent de développer un nouveau traitement pour la MC accessible et plus efficace. En 2011, Elisabeth Davioud-Charvet et ses collaborateurs, au sein du Laboratoire d'Innovation et d'Application Moléculaire (unité LIMA) de l'Université de Strasbourg, ont synthétisé une série d'inhibiteurs réversibles et irréversibles du système antioxydant de Plasmodium falciparum issus du noyau 3-benzylménadione. Une série d'analogues a été criblée contre un panel de parasites et le composé (JN034) avec une activité anti-T. cruzi spécifique a été identifié. Au vu de ces prémisses, suite à une revue approfondie de la littérature sur la MC et son traitement présentée dans le chapitre I, nous avons étudié la sensibilité au benznidazole et au nifurtimox de souches de T. cruzi appartenant à différents DTUs (Discrete typing units). Cela a conduit à deux publications (chapitre II) qui ont mis en évidence une variation inter- et intra-T. cruzi DTU en termes de sensibilité au benznidazole. La plus faible sensibilité des souches de TcI par rapport aux souches d'autres DTUs est particulièrement remarquable. Bien que nos études ne couvrent pas toute la diversité des clades de T. cruzi, elles soulignent l'importance de tester de nouveaux candidats médicaments en utilisant des panels de souches composés d'échantillons de toutes les DTUs. Le chapitre III concerne l’activité anti-T. cruzi in vitro de la molécule JN034 dont: a) le profil de cytotoxicité, b) l'activité in vitro contre les amastigotes intracellulaires de plusieurs souches, c) l'évaluation de la recrudescence des parasites après traitement en utilisant la microscopie d'imagerie à haut contenu et d) des tests en association avec des partenaires (vitamine.C) et d'autres anti agents trypanosomiens (benznidazole, nifurtimox, posaconazole et fexinidazole). Nous avons constaté que JN034 est une molécule prometteuse dont des dérivés permettraient d’améliorer ses propriétés pour un traitement alternatif de la CD. Toutefois, d'autres études sont nécessaires pour confirmer nos résultats préliminaires. Les modifications de la structure chimique pourraient améliorer la solubilité, l'activité parasiticide et la sélectivité du composé. Par ailleurs, il est également vital de renforcer nos connaissances de la physiopathologie de la CD et de ses mécanismes moléculaires qui ne sont pas encore complètement compris pour servir de base à la conception et au développement rationnels de nouveaux agents anti-T. cruzi.

American trypanosomiasis or Chagas disease (CD) is a vector-borne zoonosis caused by the protozoan parasite Trypanosoma cruzi. This parasite is endemic to the American continent, distributed from the South of the United States to Argentina and Chile. Since 1960, only two drugs, nifurtimox and benznidazole, have been available for CD treatment; however, clinical failure is often reported (60%). Additionally, they induce severe secondary effects, which often lead to treatment interruption. The great genetic variability of the parasite is also suspected to have an impact over treatment success. Consequently, there is a pressing need to develop new, accessible and more effective CD treatments. In 2011, Elisabeth Davioud-Charvet and collaborators, in the Molecular Innovation and Application Laboratory (LIMA unit) of the University of Strasbourg, synthesized a series of reversible and irreversible inhibitors of the antioxidant system of Plasmodium falciparum derived from the 3-benzylmenadione core. A series of analogues were screened against a panel of parasites and the lead compound (JN034) with specific anti-T. cruzi activity was identified.With these premises, after a thorough review of the literature about CD and its treatment, presented in chapter I, we studied the susceptibility to benznidazole and nifurtimox of T. cruzi strains belonging to different discrete typing units (DTUs). This led to two publications (chapter II), which provided evidence of inter- and intra-T. cruzi DTU variation in terms of benznidazole susceptibility. Especially striking is the lower susceptibility of TcI strains when compared to strains from other DTUs. Although our studies do not encompass the whole breadth of the T. cruzi clade diversity, they highlight the significance of testing new drug candidates employing strain panels composed of specimens from all DTUs.Chapter III is focused on the characterization of the in vitro anti-T. cruzi activity of JN034, including: a) cytotoxicity profile, b) in vitro activity against intracellular amastigotes from several strains, c) assessment of parasite recrudescence after treatment, employing high content imaging microscopy and d) assays in combination with partners (vitamin C) and other anti-trypanosomal agents (benznidazole, nifurtimox, posaconazole and fexinidazole). We found that JN034 constitutes a promising hit to be further developed with improved derivatives as an alternative treatment for CD; nonetheless, further studies are required to confirm our preliminary results. Chemical structure modifications could improve the compound´s solubility, parasiticidal activity and selectivity. Additionally, it is also vital to strengthen our knowledge in the physiopathology of CD and its molecular mechanisms, which are still not completely understood, to serve as basis for the rational design and development of novel anti-T. cruzi agents.