• Langue : Français
• Discipline : Sciences du médicament
• Identifiant : 2018LILUS056
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 26/10/2018

Résumé en langue originale

Depuis deux décennies, l’humanité est confrontée à une augmentation spectaculaire du nombre de bactéries résistantes et multirésistantes aux antibiotiques, mettant en péril l’arsenal thérapeutique au complet. La tuberculose est particulièrement concernée par l’apparition de souches multirésistantes aux antibiotiques, obligeant très souvent les médecins à prolonger de plusieurs mois la prise en charge des patients et à jongler avec différents antibiotiques en cours de traitement, ce qui retarde d’autant plus la guérison. En outre, si les souches pan-résistantes restent, pour le moment, exceptionnelles, elles illustrent clairement les dangers à laisser dégénérer une situation clinique déjà préoccupante. Il est donc aujourd’hui nécessaire de développer des approches thérapeutiques innovantes afin de lutter plus efficacement contre ces phénomènes de résistance. A la différence de la plupart des antibiotiques conventionnels, un grand nombre de médicaments antituberculeux possèdent la particularité d’être des prodrogues. Ils nécessitent, en effet, d’être bioactivés au sein de la mycobactérie par l’action d’enzymes spécifiques afin de pouvoir exercer leur action antibiotique. Au cours de ces dernières années, les équipes des unités de recherche U1177 et U1019 ont identifié plusieurs familles de composés qui permettent de potentialiser ou de reprogrammer les voies de bioactivation de l’éthionamide. Ces composés agissent via l’inhibition des régulateurs transcriptionnels de la bactérie impliqués dans la bioactivation de l’éthionamide. Ces équipes ont ainsi montré qu’en plus d’augmenter la sensibilité de Mycobacterium tuberculosis à l’éthionamide, il est également possible de resensibiliser des souches cliniques résistantes à l’éthionamide en stimulant des voies de bioactivation cryptiques de cet antibiotique.Le premier objectif de cette thèse a été d’évaluer la spécificité de substrats des trois voies de bioactivation actuellement connues de l’éthionamide. Cette étude a été réalisée en produisant des dérivés de l’éthionamide et en étudiant leur activation en stimulant alternativement chacune des trois voies à l’aide de boosters spécifiques. Pour ce faire, une nouvelle voie de synthèse de thioisonicotinamides a été mise au point afin d’obtenir rapidement un grand nombre d’analogues structuraux de l’éthionamide. Nous avons alors pu explorer l’activité antimycobactérienne de ces analogues, seuls ou en combinaison avec les boosters stimulant individuellement les trois voies d’activation. Cette étude nous a permis de mettre en évidence les spécificités propres à chaque voie. Parallèlement, une étude par voltampérométrie cyclique réalisée sur une partie de ces composés nous a permis de corréler le potentiel d’oxydation des analogues avec leurs activités antimycobactériennes.Dans un deuxième axe, nous avons tenté de suivre, par RMN et par LC-MS/MS, la bioactivation de l’éthionamide dans un modèle d’expression hétérologue des enzymes de bioactivation de l’éthionamide chez E. coli.Dans un troisième axe, nous nous sommes intéressés à la recherche et la caractérisation de nouvelles molécules bioactivables par les différentes voies de bioactivation de l’éthionamide.Enfin, un criblage phénotypique a été réalisé sur Mycobacterium tuberculosis afin d’étendre le concept de réversion de résistance à d’autres pro-antibiotiques antituberculeux. Cette approche a débouché sur l’identification d’une molécule capable de reprogrammer la bioactivation de nitro-imidazolés d’importance clinique majeure, tels que le prétomanide et le délamanide. Sur cette base, nous avons entrepris un travail de pharmacomodulation de ce hit, ce qui nous a permis de déterminer les premières relations structure-activité dans cette famille chimique.

Résumé traduit

For the last two decades, humanity has faced a dramatic increase in the number of resistant and multi-resistant bacteria, putting at risk the entire therapeutic arsenal. Tuberculosis is particularly affected by the spread of multi-resistant strains of antibiotics, very often forcing doctors to prolong patients care for several months and juggling with different antibiotics in the course of the treatment, which further delays recovery. In addition, if pan-resistant strains remain exceptional for the moment, they clearly illustrate the dangers of allowing an already worrying clinical situation to degenerate. It is therefore necessary today to develop innovative therapeutic approaches to fight more effectively against these phenomena of resistance. Unlike most conventional antibiotics, a large number of antituberculous drugs have the distinction of being prodrugs. They require bioactivation within the mycobacterium by the action of specific enzymes in order to be able to exercise their antibiotic effect. Over the last few years, research teams U1177 and U1019 have identified several families of compounds that potentiate or reprogram the bioactivation pathways of ethionamide. These compounds act via the inhibition of the transcriptional regulators of the bacterium involved in the bioactivation of ethionamide. These teams have shown that in addition to increasing the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis to ethionamide, it is also possible to resensitize ethionamide-resistant clinical strains by stimulating cryptic bioactivation pathways of this antibiotic.The first objective of this thesis was to evaluate the substrate specificity of the three currently known pathways of ethionamide. This study was performed by producing ethionamide derivatives and studying their activation by alternately stimulating each of the three pathways using specific boosters. To do this, a new synthesis route of thioisonicotinamides has been developed in order to quickly obtain a large number of structural analogues of ethionamide. We were then able to explore the antimycobacterial activity of these analogues, alone or in combination with boosters which individually stimulate the three activation pathways. This study allowed us to highlight the specificities of each pathway. In parallel, a cyclic voltammetric study carried out on some of these compounds allowed us to correlate the oxidation potential of the analogues with their antimycobacterial activities.In a second axis, we tried to follow, by NMR and by LC-MS/MS, the bioactivation of ethionamide in a heterologous expression model of ethionamide bioactivation enzymes in E. coli.In a third part, we were interested in the identification and the characterization of new bioactivatable molecules by the different bioactivation pathways of ethionamide.Finally, phenotypic screening was performed on Mycobacterium tuberculosis to extend the concept of resistance reversal to other anti-tuberculosis pro-antibiotics. This approach has led to the identification of a molecule capable of reprogramming the bioactivation of nitroimidazoles of major clinical importance, such as pretomanid and delamanid. On this basis, we undertook a work of pharmacomodulation of this hit, which allowed us to determine the first structure-activity relationships in this chemical family.