• Langue : Français
• Discipline : Chimie médicinale
• Identifiant : 2024ULILS042
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 08/10/2024

Résumé en langue originale

Le paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus répandues dans le monde du fait de ses taux élevés de morbidité et de mortalité chaque année. En 2022, elle a fait 249 millions de malades accompagnés de 608 000 décès. Malgré les nombreux traitements existants et les deux vaccins RTS,S/AS01 et R21/Matrix-M recommandés par l’OMS, le nombre de cas de multirésistance augmente, faisant du paludisme un problème de santé majeur. Chez Plasmodium falciparum, l'espèce pathogène causant la plus forte mortalité, les kinases et les phosphatases se sont révélées d'une importance cruciale pour sa survie. Ainsi, après caractérisations moléculaire et fonctionnelle d'une phosphatase sérine/thréonine métallo-dépendante (PPM), la PfPPM9, et construction de son modèle 3D in silico par une stratégie d’homologie comparative, un criblage virtuel par docking sur celui-ci a permis l’identification de trois hits. Suite à leur évaluation in vitro sur P. falciparum en culture, ces derniers ont montré des concentrations inhibitrices à 50% (CI50) proches du micromolaire, puis l’un d’eux, de structure tétrahydro-β-carboline, a fait l’objet d’optimisations afin d’améliorer l’activité antipaludique in vitro.L’objectif de cette thèse était d’améliorer l’activité des molécules synthétisées vis-à-vis de P. falciparum, jusqu’à identification d’un candidat médicament potentiel. Tout d’abord, de nouveaux composés dérivés du squelette tétrahydro-β-carboline ont été synthétisés et testés in vitro pour déterminer leur CI50 contre P. falciparum (souche HB3 sensible à la chloroquine et souche Dd2 multirésistante), et pour leur cytotoxicité sur les cellules humaines HFF (Human Foreskin Fibroblasts) et HepG2 (hépatocytes humain) afin de calculer leur index de sélectivité (IS). Les modulations chimiques et les relations structure-activité correspondantes ont contribué à améliorer l'inhibition de la survie du parasite. En parallèle, la phosphatase PfPPM9 a été produite et purifiée sous forme de protéine recombinante et son activité phosphatasique a été démontrée. Les meilleurs composés ont été évalués sur son activité enzymatique avec des CI50 supérieures à 100 μM. Par ailleurs, des études pharmacocinétiques in vivo chez la souris pour quatre molécules parmi les meilleures ont été entreprises et ont donné des paramètres pharmacocinétiques satisfaisants. Cela a permis d’évaluer les hits dans un modèle animal de paludisme, des souris CD1 infectées par P. berghei.Finalement, une quarantaine de molécules ont été synthétisées et testées au cours de la thèse, parmi lesquelles dix ont une CI50 sur P. falciparum inférieure à 100 nM et un IS supérieur à 69. Notre meilleur composé à ce jour, le T17, présente des CI50 de 25 et 61 nM sur les souches PfHB3 et PfDd2 respectivement, avec des IS sur cellules HFF et HepG2 supérieurs à 400. Les études d’efficacité in vivo sur des souris infectées par P. berghei ont montré 100 % d'élimination du parasite à une dose de 30 mg/kg deux fois par jour par voie intrapéritonéale, et 64 % d'inhibition parasitaire à une dose de 30 mg/kg deux fois par jour par voie orale.

Résumé traduit

Malaria is one of the most prevalent infectious diseases in the world, with high morbidity and mortality rates every year. In 2022, it caused 249 million illnesses and 608,000 deaths. Despite the many existing treatments and the two WHO-recommended vaccines RTS,S/AS01 and R21/Matrix-M, the number of cases of multi-drug resistance is increasing, making malaria a major health problem. In Plasmodium falciparum, the species causing the highest mortality, kinases and phosphatases have been shown to be of crucial importance for its survival. Thus, after molecular and functional characterization of a serine/threonine metal-dependent phosphatase (PPM), PfPPM9, and the construction of its 3D structure in silico using a comparative homology strategy, a virtual docking screening on it led to the identification of three hits. After their in vitro evaluation on P. falciparum in culture, these showed inhibitory concentrations at 50% (IC50) close to the micromolar level, and one of them, with a tetrahydro-β-carboline structure, was optimized to improve its in vitro antimalarial activity.The aim of this thesis was to improve the activity of the synthesized molecules against P. falciparum, with a view to identifying a potential drug candidate. Firstly, new compounds derived from the tetrahydro-β-carboline backbone were synthesized and tested in vitro to determine their IC50 against P. falciparum (chloroquine-sensitive HB3 strain and multidrug-resistant Dd2 strain), and for their cytotoxicity on human HFF (human foreskin fibroblasts) and HepG2 (liver hepatocellular carcinoma cells) cells in order to calculate their selectivity index (SI). Chemical modulations and corresponding structure-activity relationships contributed to enhance inhibition of parasite survival. In parallel, the phosphatase PfPPM9 was produced and purified as a recombinant protein, and its phosphatase activity was demonstrated. The best compounds were evaluated for their enzymatic activity, with IC50 values of more than 100 μM. In addition, in vivo pharmacokinetic studies in mice for four of the best molecules were undertaken, yielding satisfactory pharmacokinetic parameters. This made it possible to evaluate the hits in an animal model of malaria, CD1 mice infected with P. berghei.Finally, about forty molecules have been synthesized and tested during the course of the thesis, ten of which have an IC50 on P. falciparum of less than 100 nM and an SI of more than 69. Our best compound to date, T17, displays an IC50 of 25 and 61 nM on PfHB3 and PfDd2 strains respectively, with IS on HFF and HepG2 cells greater than 400. In vivo efficacy studies on mice infected with P. berghei showed 100% parasite elimination at a dose of 30 mg/kg twice daily by intraperitoneal route, and 64% parasite inhibition at a dose of 30 mg/kg twice daily by oral route.