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Découverte de la paulitine
La paulitine est un produit naturel de la famille des lactones sesquiterpéniques. Elle a été isolée et identifiée en 1979 de l’Ambrosia dumosa, puis en 1980 de l’Ambrosia cumanensis, et plus récemment en 1999 des feuilles de l’Ambrosia artemisaefolia L. (schéma 1) qui appartient à la famille des Asteraceae. Cette plante est utilisée depuis longtemps au Brésil en médecine traditionnelle pour soulager les maux d’estomac.
L’extraction continue de 4,5 kg de feuilles lyophilisées de A. artemisaefolia par du méthanol à température ambiante a permis, après séparation par chromatographies successives, d’isoler 13,9 mg de paulitine et 18,6 mg d’isopaulitine. Les structures des produits purs furent déterminées par analyses RMN et spectrométrie de masse et comparaison avec les données existantes .
Activité biologique
L’activité antimalariale ainsi que la cytotoxicité de la paulitine et de l’isopaulitine ont été évaluées contre le Plasmodium falciparum et en présence de diverses lignées de cellules cancéreuses humaines en utilisant les protocoles établis. Les résultats les plus significatifs sont obtenus pour la paulitine ; son isomère, l’isopaulitine, n’a aucune activité intéressante. C’est ainsi que la paulitine révèle une IC50 de 7,0 µg.L 1 en présence d’un clone du Plasmodium falciparum sensible à la chloroquine et de 6,4 µg.L-1 dans le cas d’un clone résistant à la chloroquine. Son évaluation cytotoxique montre enfin que la paulitine présente une activité antitumorale intéressante ; les meilleures activités sont obtenues dans les cas de cancers humains du poumon (IC50 = 5,8 µg.L-1) et du colon (IC50 = 2,9 µg.L-1). La réactivité des α-méthylène-γ-lactones insaturées avec les thiols et les amines, en particulier la cystéine, est bien établie et peut suggérer que la cytotoxicité des lactones sesquiterpéniques résulte de l’alkylation des centres nucléophiles de systèmes biologiques. Mais les γ-lactones α,β-insaturées endocycliques réagissent lentement avec la cystéine et certains adduits sont même inertes. La cytotoxicité de la paulitine est donc également à associer à la présence d’autres groupements fonctionnels ainsi qu’à leur distribution spatiale. Cette hypothèse est renforcée par le fait que l’isopaulitine est dépourvue d’activité.
Les lactones sesquiterpéniques
Les espèces membres du genre Artemisia poussent partout dans le monde et sont très utilisées comme plantes médicinales. En particulier, on peut citer l’artémisinine, isolée de l’Artemisia annua L., très connue surtout comme agent anti-malarial . Parmi les composés naturels isolés de ces plantes, un grand nombre sont des lactones sesquiterpéniques.
Les lactones sesquiterpéniques sont décrites comme ayant un large domaine d’activité biologique et plus de 2500 structures différentes ont été identifiées à ce jour. Ces composés sont souvent associés à des propriétés d’inhibition de la Farnésyl Protéine Transférase (FPTase). C’est notamment la cas de l’artéminolide extraite des feuilles de l’Artemisia sylvatica Maxim (Compositae) .
La protéine Ras
La protéine Ras et les protéines apparentées ont la particularité de se lier au GTP. Elles fonctionnent tels des interrupteurs moléculaires entre un état actif impliquant le GTP et un état inactif impliquant le GDP. Ces protéines régulent un grand nombre de réactions cellulaires différentes mais peuvent néanmoins être classées en deux catégories principales : les protéines-signal impliquées dans les processus de communication intercellulaire, et les protéines qui agissent comme facteurs de transport en régulant la livraison de matériel entre les divers compartiments cellulaires.
La protéine Ras étant l’oncogène le plus fréquemment impliqué dans les cancers humains – des gènes résultants de la mutation de la Ras ont été retrouvés dans plus de 30% des cas – , elle est considérée depuis longtemps comme une cible attractive pour le développement de nouvelles thérapies contre le cancer. Il s’agit donc d’interagir avec les effecteurs et les récepteurs de la protéine Ras ou bien lors de l’implication de cette dernière dans les étapes de modification post-traductionnelle. La voie la plus prometteuse et la plus avancée pour inhiber la protéine Ras dans la cellule est l’inhibition de l’enzyme farnésyl transférase, responsable de la fixation d’un groupe isoprényle lipophile à l’extrémité Cterminale du résidu cystéine de la protéine Ras mature, processus vital pour le bon fonctionnement de cette dernière .
Cette étape de farnésylation est un processus obligatoire avant l’ancrage dans la membrane plasmatique indispensable à l’activité de la protéine comme, par exemple, la prolifération des cellules ou la cancérogénèse. Même si les inhibiteurs de la FPTase sont non toxiques pour les cellules normales, leur efficacité et leur mécanisme ne sont toujours pas parfaitement compris. Des travaux relativement récents ont ainsi montré que des inhibiteurs spécifiques de la FPTase pourraient être intéressants comme leads chimiques pour développer des agents thérapeutiques efficaces dans le traitement des cancers. Un grand nombre d’inhibiteurs de la FPTase synthétiques ont été reportés ces dernières années, mais très peu d’exemples de produits naturels ont été décrits. Ainsi, la paulitine apparaît comme une cible synthétique intéressante étant donné son potentiel thérapeutique, d’autant qu’à ce jour, aucune synthèse de la paulitine n’a été réalisée.
La paulitine
Les lactones sesquiterpéniques les plus courantes présentent des systèmes tricycliques 5-7-5 dont un des cycles est une γ-butyrolactone dans un grand nombre de molécules. C’est le cas notamment des guaianolides qui ont fait récemment l’objet de nombreuses publications .
Parmi les guaianolides, on peut citer deux familles représentatives de cette classe de composés. D’une part, les américanolides dont certains montrent une activité intéressante face aux lignées cellulaires impliquées dans les cancers du colon chez l’humain ; d’autre part, les guanacastépènes doués de puissantes propriétés antibactériennes .
Plan de la présentation
Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à évaluer la viabilité de plusieurs voies de synthèse pour la préparation de la paulitine. Nous avons tout d’abord exploré une voie basée sur la synthèse du cycle à 8 par métathèse des oléfines. Lors de l’exploration de cette voie, nous avons rencontré de nombreux problèmes notamment concernant la synthèse des précurseurs. Nous présenterons succinctement les résultats émanant de cette première voie de synthèse. Nous nous sommes ensuite attachés à élaborer une nouvelle approche et pour cela, avons effectué diverses études préliminaires afin de déterminer quelle stratégie avait le plus de chances d’aboutir. La voie de synthèse retenue, reposant sur une réaction de métathèse tandem intermoléculaire ène-yne-ène, nous a conduit à effectuer une étude méthodologique poussée sur cette réaction. C’est pourquoi nous ferons, dans une troisième partie, un rappel bibliographique sur la métathèse ényne puis, nous présenterons les résultats obtenus pour la mise au point de cette réaction tandem. Parallèlement à ce travail, nous avons débuté une autre étude méthodologique complémentaire concernant la mise en place de la lactone à 6 chaînons. Nous en présenterons ici les résultats préliminaires.
Enfin, nous avons tenté d’appliquer les résultats obtenus au cours de ces études à la synthèse de la paulitine et avons donc engagé la préparation des précurseurs énynes correspondants. C’est ce que nous verrons dans une dernière partie. Nous verrons également comment cette voie de synthèse nous a amenés à proposer un mécanisme pour la réaction de métathèse alcène-alcyne.
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Table des matières
Introduction
Chapitre I : La Paulitine
I. Découverte de la paulitine
II. Activité Biologique
III. Les lactones sesquiterpéniques
IV. La protéine Ras
V. La paulitine
VI. Plan de la présentation
Chapitre II : Premières approches synthétiques
I. Stratégie de synthèse initiale
II. Voie de « Ghosez »
III. Voie « époxydation asymétrique »
IV. Voie « Mukaiyama vinylogue »
V. Voie « métathèse »
Chapitre III : Bibliographie : la métathèse
I. Principe
II. Les catalyseurs carbéniques
III. Mécanisme
IV. La métathèse ényne
Chapitre IV : Etude méthodologique de la métathèse tandem
I. Introduction
II. Premiers essais
III. Choix et préparation d’un composé modèle
IV. Mise au point de la réaction tandem
V. Approche mécanistique
VI. Extension de la réaction
Chapitre V : Etude méthodologique sur l’étape de lactonisation
I. Objectif
II. Etude de la déprotection
III. Etude des réactions d’isomérisation et de lactonisation
Chapitre VI : Application à la synthèse de la paulitine
I. Rétrosynthèse
II. Préparation de l’ényne précurseur
III. Analyse des contraintes
IV. Nouvelle stratégie : séquence tandem intramoléculaire
V. Nouvelle voie de synthèse
VI. Influence du centre propargylique quaternaire
Conclusion
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