5 et 6- nitro benzoxazolinone benzothiazolinone et ses derives synthese et proprietes pharmacologiques

Le phénomène de la résistance microbienne aux antibiotiques actuels est qualifié par la plus part, de problème majeur pour la médecine du XXI siècle. Ajouter a cela, les infections acquises à l’hôpital (dites nosocomiales) qui posent de plus en plus de problèmes dans les secteurs sanitaires a travers le monde entier. Sans oublier, le retour particulièrement inquiétant des épidémies de tuberculose qui sont dues vraisemblablement à des souches de mycobacterium tuberculose multirésistantes aux antibiotiques. Si ce type de résistance est essentiellement répondu chez les malades atteints de sida, cependant chez les sujets sains, la résistance est la conséquence d’une utilisation massive et croissante d’antibiotiques.

Le phénomène de la résistance est un processus d’adaptation bactérienne aux médicaments antibiotiques par voie de sélection génétique. Ainsi, un organisme résistant à un type d’antibiotique peut être sensible à un autre d’où l’intérêt de pouvoir disposer d’une grande variété d’antibactérien. Ceci en effet a retenu notre attention et nous nous sommes proposés de réaliser la synthèse d’une série de 5 et 6-nitrobenzoxazolinone benzothiazolinone antibactériens potentiels. La benzoxazolinone et son bioisoster soufré la benzothiazolinone constituent des matières premières intéressantes ouvrant l’accès à de nombreuses structures à potentialité médicamenteuse. Parmi les possibilités de développement offertes par ces deux structures, un accent particulier a été consacré dans ce mémoire à leurs dérivés nitrés lesquels sont susceptibles de présenter un intérêt dans le domaine des antibactériens.

Cependant si l’activité antibactérienne est souvent conditionnée par la présence du pharmacophore nitro elle peut être plus ou moins modulée par des modificateurs d’activité biologique placés sur l’hétérocycle ou sur l’homocycle de ces deux structures isosteres. Il été donc intéressant de préciser si une tel pharmacomodulation n’exalterait pas les propriétés antibactériennes des produits visés. D’autre part, en introduisant ces modificateurs, nous éperons agir sur la solubilité de ces composés, éventuellement les rendre plus solubles particulièrement dans le milieux lipidiques ; ce qui accroîtrait considérablement leurs champs d’actions.

L’intérêt et l’intensité des recherches consacrées à cette molécule se justifient par le fait qu’il s’agit d’une structure naturelle, donc susceptible d’interférer sur le système biologique ou pathologique, sans oublier, d’indiquer que ses dérivés ont souvent constitué des chefs de files conduisant à de nombreux travaux tant sur le plan chimique que sur le plan pharmacologique [5-6]. La benzoxazolinone existe dans le règne végétal, plus particulièrement chez les graminées tel que le blé, le seigle, et le mais. Par ailleurs VIRTANEN [7-8] a montré qu’il existe dans certaines plantes de seigle un composé qui, par dégradation, donne naissance à cette molécule. Il s’agit en effet d’un glucoside de seigle (4-Hydroxy-2-pentahydroxyphenyloxy-4H benzo[1,4] oxazin-3-one) qui par action enzymatique se transforme en aglycone (2,4- Dihydroxy-4H-benzo[1,4]oxazin-3-one) lequel par décomposition thermique conduit à la benzoxazolinone .

Bien que son mode d’action reste obscur et controversé, il semble acquis que cette substance d’origine naturelle soit capable de stimuler l’activité reproductrice et d’augmenter la fertilité de diverses espèces animales [16-17].

Sur le plan pharmacologique, la benzoxazolinone possède une gamme de propriétés dont les plus remarquables se situent dans les domaines neurosédatif et analgésique [3-18-19-20]. Ces propriétés se retrouvent dans ses homologues notamment dans le 3-methyl benzoxazolinone (fig. 4) et sont largement exaltées dans les 6-acyl benzoxazolinones (fig. 5) [21-22] en particulier la 6-benzoyl-benzoxazolinone qui a été développée jusqu’au stade des essais cliniques pour ses propriétés analgésiques remarquables [23]. Le profil pharmacologique de ce composé est en effet comparable à celui de la glafinine retiré du marché thérapeutique pour ses effets allergiques importants et qui sont parfois mortels.

Par ailleurs, ce produit se montre dépourvu d’activité anti-inflammatoire ce qui signifie un avantage supplémentaire qui est celui d’une toxicité de type gastro-intestinal nettement plus faible [23].

Compte tenu de cet ensemble de résultats nous nous sommes tout naturellement tournés dans un premier temps vers la recherche d’une pharmacomodulation raisonnée de la structure benzoxazolinonique susceptible d’en potentialiser certaines de ses propriétés pharmacologiques en particulier l’activité antibactérienne. Les composés hétérocycliques nitrés sont souvent réputés actifs contre les bactéries et les parasites et la littérature foisonne d’exemples à ce sujet. Les premiers et les plus importants représentants des dérivés nitro hétérocycliques antibactériens, sont les 5-nitrofurylidène aminés et qui ont fait l’objet d’une multitude de publications articulées particulièrement autour de leur activité biologique et de leur méthode de préparation [24,25,26]. Par ailleurs en dehors du chloramphénicol et de ses analogues nitrés connus comme antibiotiques, les travaux consacrés aux dérivés nitrés des hétérocycles pentagonaux tels que le nitro pyrrole, nitro imidazole, nitro furanne sans oublier les nitro benzofurane [27], benzopyrrole [24], ont fait l’objet d’une illustration quasiment parfaite de la chimiothérapie [24,27]. Cependant les dérivés nitro benzéniques sont surtout représentés par le nitro phénol [24] et enfin le nitroxoline qui est utilisé jusqu’ici et avec succès en thérapeutique, en particulier dans le traitement des infections des voies urinaires.

Quoi qu’il en soit, il semble que l’avenir thérapeutique de ce type de composés soit encore très ouvert et prometteur. En effet le phénomène de la résistance microbienne aux divers antibiotiques actuels est qualifié par les spécialistes de problème majeur pour la médecine humaine et vétérinaire du XXI° siècle. Ajouter à cela, et malheureusement, qu’aucune classe d’antibiotique nouvelle n’a été découverte depuis pratiquement plus de 25 ans.

A titre d’exemple, en matière de résistance, les infections dites nosocomiales acquises dans les hôpitaux pose de plus en plu de réels problèmes thérapeutiques et ce dans l’ensemble des secteurs sanitaires et à travers le monde entier. Selon l’organisation mondiale de la santé (O.M.S.), chaque jour, un million d’infections surviennent dans les hôpitaux du monde dont un nombre d’entre elles sont résistant aux traitements antibiotiques actuellement disponibles Ajouter à cela le retour inquiétant des épidémies de tuberculose dues à des souches de mycobacterium tuberculos [28]. Ces dernières souches se sont montrées en effet multirésistantes à de nombreux antibiotiques [28]. Cependant si ce dernier type de résistance est essentiellement répandu chez les malades atteints de sida, chez les sujets sains, la résistance semble être a priori la conséquence d’une utilisation massive et croissante des antibiotiques en médecine humaine et vétérinaire.

Malheureusement, cet usage systématique et non raisonné des antibiotiques a eu pour conséquence la sélection de souches bactériennes résistantes. Ces dernières deviennent en effet capables de fabriquer des substances empêchant l’action des antibiotiques d’une part ou de modifier leur cible d’action ou leur mécanisme de pénétration cellulaire d’autre part. Basés sur ces données, et par le nombre et la diversité des propriétés pharmacologiques offertes par la benzoxazolinone et par ses dérivés synthétiques, il nous a donc paru intéressant de greffer sur le noyau aromatique de cette molécule naturelle un groupement de type nitro dont les propriétés pharmacologiques sont largement abordées [24,29,30,31] Nous avons donc associé à ce dernier groupement une autre structure biologiquement active [2,3] dont l’étude constitue un autre thème de recherche du laboratoire : la benzoxazolinone dont on connaît depuis longtemps les propriétés chimiques et pharmacologiques [2,3].

Ce travail réalisé est aussi très caractéristique du concept de la pharmacomodulation et qui se trouve largement utilisé dans de nombreuses séries médicamenteuses variées, notamment dans celle des antibactériens connus sur le marché thérapeutique [24].

En effet cette série de composés se caractérise essentiellement par la présence d’un groupement nitro. Ce groupement comme nous l’avons indiqué précédemment est souvent réputé favorable quant à l’obtention d’une activité antibactérienne [24]. A titre d’exemple l’addition d’un substituant de type nitro en position 5 des dérivés imidazolés qui possèdent uniquement une activité antifongique ou antiparasitaire, confère à ces molécules une activité antibactérienne ciblée spécifiquement sur les bactéries anaérobies [32]. Outre les propriétés pharmacologiques visées, cette étude entreprise peut être considérée aussi comme un élément d’appréciation et de corrélation plus générale à établir entre une structure chimique et ses propriétés biologiques, notamment génotoxique de ces composes. Par ailleurs, en procédant selon ce programme nous aurions aussi à notre disposition un ensemble de composés possédant en commun l’ensemble pharmacophore nitrobenzoxazolinone mais différent par l’absence ou la présence d’un groupement méthoxyle en position ortho du groupement nitro sur le noyau aromatique de la benzoxazolinone. En effet, et en dehors de ces propriétés physico-chimiques et métaboliques, la polarisation de l’ensemble méthoxyle par le groupement nitro fortement électro-attracteur peut avoir une incidence sur l’action biologique pour certains des représentants de cette nouvelle série chimique et ce par comparaison aux données de la littérature[33]. Des exemples significatifs des conséquences biologiques d’une telle polarisation ont été constatés dans de nombreuses séries médicamenteuses, notamment dans celle des anesthésiques locaux dérivés de l’acide benzoïque substitué en position para par des groupements fortement électrodonneurs, de type méthoxyle [33]. Si l’activité anesthésique locale de ces molécules dépend a l’évidences, de leur polarisation induite par les substituant en question, il semble qu’une polarisation supplémentaire de ces derniers par des groupements fortement électroattracteurs contribue de manière significative à leurs propriétés pharmacologiques en exaltant particulièrement leur activité anesthésique [33]. Outre la présence du groupement méthoxylé cité précédemment sur le noyau aromatique de l’ensemble du pharmacophore nitro-benzoxazolinone, le caractère de nature lipophile, hydrophile et stérique du substituant en position 3 du cycle oxazolinonique est en effet susceptible d’avoir aussi une influence sur certaines des propriétés de type pharmacocinétique à savoir la bio-transformation, la résorption, la distribution de la substance médicamenteuse dans le liquide de l’organisme et notamment celui du céphalorachidien [34]. A titre d’exemple, dans le traitement des méningites infectieuses, il est nécessaire d’utiliser des antibiotiques capables de traverser la barrière hémato encéphalique tels que les sulfamides, chloramphénicol, etc. car effectuer des injections intra rachidiennes de la streptomycine par exemple dans le cas de la méningite tuberculeuse présente des dangers réellement importants [34].Cependant, en dehors de l’aspect prospectif présenté par ce travail, la comparaison des propriétés pharmacologiques de chacun des composés préparés et étudiés pouvait s’avérer riche d’enseignement et pouvait offrir de larges perspectives de recherches dans le domaine de la pharmacochimie et particulièrement celui de la conception médicamenteuse dans la série des benzoxazolinones .

Les propriétés antibactériennes de certains de nos composés ont été déterminées selon les techniques usuelles des dilutions en milieu liquide. Il ressort de ce test que les nitro-benzoxazolinones non substitués en position 3 sont plus actifs que leurs homologues substitués correspondants.

Cependant et comparativement à l’activité du 6-nitrobenzoxazolinone [19] pris ici comme référence, les composés S4 (CMI : 0.56 -0.32 µg/ml) et S5 (CMI : 1.6 -0.64µg/ml) ont montré des propriétés antibactériennes intéressantes contre Escherichia coli, Staphylococcus aureus. Si ce résultat préliminaire confirme en partie la singulière spécificité d’action biologique pour chaque représentant de cette série chimique, les effets d’ordre stérique, physicochimique, métabolique ou autre du groupement méthoxyle en position ortho du groupement nitro ainsi que les groupements en position 3 a savoir le groupement méthyle et hydroxyméthyl sont cependant à approfondir ultérieurement. Parallèlement et de par sa parenté structurale avec la benzoxazolinone et la bioisosterie classiquement admises entre l’atome d’oxygène et l’atome de soufre, le choix de la benzothiazolinone dans la suite de notre étude a été inspiré par des motivations pharmacologiques que nous exposons brièvement.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
I) PREPARATION DE LA BENZOXAZOLINONE ET BENZOTHIAZOLINONE
1-ACTION DU PHOSGENE
2-ACTION DE L’UREE
II) LES PROPRIETES CHIMIQUES DE LA BENZOXAZOLINONE ET LA BENZOTHIAZOLINONE
1-L’OUVERTURE DU CYCLE OXAZOLINONIQUE OU THIAZOLINONIQUE
2-SUBSTITUTION AU NIVEAU DE L’ATOME D’AZOTE
3-LA SUBSTITUTION SUR LE NOYAU BENZENIQUE
PARTIE EXPERIMENTALE
REMARQUE GENERALE
BENZOTHIA(XA)ZOLINONE ET SES DERIVEES
BENZOXAZOLINONE
BENZOTHIAZOLINONE
6-METHOXY BENZOXAZOLINONE
6-METHOXY BENZOTHIAZOLINONE
N-METHYL BENZOTHI(XA)ZOLINONE
N-METHYL BENZOXAZOLINONE
N-METHYL BENZOTHIAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL BENZOTHIA(XA)ZOLINONE ET SES DERIVEES
3-HYDROXYMETHYL BENZOXAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL BENZOTHIAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 6-METHOXY BENZOXAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 6-METHOXY BENZOTHIAZOLINONE
NITRO BENZOTHIA(XA)ZOLINONE ET SES DERIVEES
6-NITRO BENZOXAZOLINONE
6-NITRO BENZOTHIAZOLINONE
5-NITRO 6-METHOXY BENZOXAZOLINONE
5-NITRO 6-METHOXY BENZOTHIAZOLINONE
6-NITRO N-METHYL BENZOXAZOLINONE
6-NITRO N-METHYL BENZOTHIAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 6-NITRO BENZOXAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 6-NITRO BENZOTHIAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 5-NITRO 6-METHOXY BENZOXAZOLINONE
3-HYDROXYMETHYL 5-NITRO 6-METHOXY BENZOTHIAZOLINONE
CONDITIONS OPERATOIRES DES TESTS
BACTERIOLOGIQUES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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