IBTS-77-RP-1000
Sites de production physiologique
La production d’EOR et EAR dans les cellules mammifères est essentiellement d’origine enzymatique et découle de plusieurs sources possibles localisées dans différents lieux de l’organisme.
Sites de production des espèces oxygénées réactives
Les radicaux libres centrés sur l’oxygène sont principalement formés au cours du processus de respiration cellulaire, se déroulant dans la membrane mitochondriale interne. Au cours du processus normal de réduction de l’oxygène au sein de la chaîne respiratoire mitochondriale, celui-ci est quasi intégralement converti par capture de quatre électrons en molécules d’eau. Cette chaîne mitochondriale de transport des électrons permet en effet d’oxyder des coenzymes réduits (NADH, H+) et des flavoprotéines réduites (FADH2) afin de libérer de l’énergie servant à la synthèse d’ATP. L’oxydation de ces coenzymes s’accompagne d’une perte de protons et d’électrons qui, par l’intermédiaire de la chaîne de transport, transitent jusqu’à l’oxygène moléculaire O2, accepteur terminal de la chaîne .Cependant, une fuite d’environ 1 à 4 % des électrons transportés le long de cette chaîne se produit au niveau des complexes I et III, entraînant la production du radical superoxyde par réduction monoélectronique de l’oxygène dissout dans la matrice mitochondriale. Comme nous venons de le mentionner, il s’en suit alors une cascade de réductions en chaîne conduisant à la formation d’autres EOR bien plus nocives et réactives que le superoxyde lui-même.
En temps normal, la production mitochondriale d’anion superoxyde a été estimée à environ 150 mmoles par jour chez l’humain, en dehors de toute activité physique intense.
Cependant, cette production d’anion superoxyde peut s’intensifier avec une augmentation de l’activité de la mitochondrie, lors d’un apport en nutriments, d’un accroissement de l’apport d’oxygèneou encore avec l’âge.
Sites de production des espèces azotées réactives
Les radicaux libres centrés sur l’azote ne sont quant à eux pas formés à un endroit précis de l’organisme. En effet les monoxydes d’azote synthases (NOS) responsables de la synthèse du NO par transformation enzymatique de la L-arginine, comportent trois isoenzymes qui diffèrent entre elles par leur localisation au sein de l’organisme. Il existe deux NOS constitutives dont l’une est associée à la membrane plasmique et à l’appareil de Golgi, dans de nombreuses cellules parmi lesquelles les cellules endothéliales, les plaquettes et les cellules rénales. La seconde prédomine dans le cytosol des cellules du système nerveux central et périphérique. Enfin, la NOS inductible est présente dans le cytosol des macrophages, des hépatocytes, des polynucléaires neutrophiles, des cellules des îlots pancréatiques et des cellules endothéliales. De plus, le monoxyde d’azote formé dans ces lieux divers diffuse très rapidement au travers des membranes cellulaires, pouvant par conséquent endommager de nombreux constituants cellulaires et surtout réagir avec de nombreux radicaux libres pour former à son tour des EAR, puis des EOR.
La mort cellulaire programmée par apoptose
A ce jour, il est évident que l’état de stress oxydant et donc la surproduction d’EOR/ EAR sont directement impliqués dans le déclenchement d’un processus de mort cellulaire programmée plus connu sous le nom d’apoptose. Cette mort cellulaire programmée rapide est utilisée en permanence par l’organisme afin de renouveler les cellules qui le composent, sans entraîner ni inflammation ni lésion dans les tissus où ces cellules disparaissent. Ce processus se caractérise ainsi par une destruction organisée de la cellule, à l’inverse de la nécrose qui est définie comme une mort accidentelle.
On dénombre différents facteurs induisant le déclenchement de l’apoptose (substances toxiques, atteintes de l’ADN, transmission d’un signal de mort…), mais la présence d’espèces radicalaires fait partie de l’un des principaux facteurs. En effet, la présence d’espèces oxydantes en quantité anormale stimule le facteur de transcription NF-KB, qui est en temps normal présent dans le cytoplasme sous sa forme inactive.
L’apoptose est donc un phénomène que la plupart voire que la totalité des cellules peuvent développer, cependant l’engagement dans cette voie d’autodestruction nécessite une parfaite régulation entre des facteurs activateurs et inhibiteurs pour la bonne survie d’un organisme. Par conséquent, toute stimulation anormale de ce phénomène par un état de stress oxydant conduit à une perte cellulaire excessive néfaste pour l’organisme. C’est notamment le cas dans les syndromes d’ischémie reperfusion et d’immunodéficience, mais également celui de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson.
Pathologies et désordres associés au stress oxydant
La plupart des maladies liées au stress oxydant apparaissent progressivement avec l’âge car les processus de vieillissement cellulaire entraînent une hyperproduction mitochondriale d’espèces réactives de l’oxygène ainsi qu’une baisse des défenses anti-oxydantes. C’est ainsi que les recherches menées au cours des dernières décennies ont montré qu’un grand nombre de pathologies liées à l’âge, parmi lesquelles le cancer, les maladies neurodégénératives, les démences, les cataractes ainsi que le déclin de la fonction immunitaire, seraient favorisées par l’accumulation de radicaux libres.
Les cytopathies mitochondriales, qui regroupent une grande variété de maladies dont la source commune est un déficit de la chaîne respiratoire mitochondriale, sont également associées à des phénomènes de stress oxydant. Ces cytopathies recouvrent un très grand nombre de présentations cliniques, en particulier chez l’enfant33 mais également chez l’adulte. De plus, du fait de la présence ubiquitaire des mitochondries dans l’organisme, les déficits de la chaîne respiratoire peuvent affecter le fonctionnement de n’importe quel organe.
L’atteinte peut être isolée ou, au contraire, pluriviscérale ayant alors généralement une dominante neuromusculaire.
Par conséquent, compte tenu de la grande réactivité des radicaux libres et de leur implication dans de nombreux phénomènes pathologiques, les chercheurs ont tenté de développer des molécules aux propriétés antiradicalaires et antioxydantes en tant qu’agents à propriétés thérapeutiques. C’est ainsi que nous sommes venus à nous intéresser à deux classes d’antioxydants artificiels très couramment employées : les nitroxydes et les nitrones.
Nouveaux agents Nitrones/Nitroxydes à capacité supérieure de ciblage
L’efficacité thérapeutique des antioxydants artificiels de type nitrone et nitroxyde est, comme nous venons de le voir en détail, reconnue depuis de nombreuses années. Par conséquent, de nombreuses équipes de recherche ont tenté d’améliorer l’activité de ces antioxydants synthétiques en favorisant leur ciblage vers des sites endommagés par la production d’espèces oxydantes.
Principe général de la « vectorisation »
Depuis plusieurs années de nombreuses recherches ont porté sur le développement de nouveaux systèmes susceptibles de limiter les effets secondaires des principes actifs, d’améliorer leur sélectivité ou de leur faciliter l’accès aux tissus gravides. Cette nouvelle approche, consistant à améliorer l’efficacité d’un principe actif, est née sous le terme de « vectorisation ». Cette approche ne consiste pas en l’élaboration d’un composé nouveau, mais plutôt en la fixation d’un principe actif déjà reconnu pour ses propriétés thérapeutiques sur une structure moléculaire qui lui assurera un meilleur transport entre la zone d’adsorption et le site d’application, dans des conditions d’isolement total vis-à-vis du milieu biologique.
Ainsi aucune dégradation ni aucun effets secondaires de l’actif ne devraient se manifester dans l’organisme hôte. De plus, le principe actif que l’on pourra délivrer spécifiquement au niveau de sa cible sera plus efficace à des doses plus faibles ce qui permettra de s’affranchir d’éventuels problèmes de toxicité. C’est ainsi que ce mode de prise en charge d’un actif peut être appliqué aux antioxydants, leur conférant ainsi un ciblage privilégié du site de production des EOR, la mitochondrie ou des constituants cellulaires particulièrement sensibles aux espèces radicalaires comme les membranes phospholipidiques.
Ciblage de la mitochondrie
Afin de bien comprendre l’importance apportée au ciblage de la mitochondrie, il est primordial de rappeler que cet organite cellulaire (le « poumon » de la cellule) est le siège de la phosphorylation oxydative, processus par lequel notre corps fabrique l’énergie dont il a besoin pour fonctionner. La mitochondrie est essentielle à la vie et son exposition permanente aux EOR/EAR qu’elle produit la rend directement vulnérable. Les attaques répétées des radicaux libres induisent des dommages sur son ADN et ses protéines, entraînant directement une dégradation de la phosphorylation oxydative qui s’accompagne alors d’une augmentation de la fuite électronique et donc d’une surproduction d’EOR/EAR. Par conséquent, de nombreuses stratégies visant à cibler le compartiment mitochondrial sont actuellement développées dans la lutte des dommages oxydants.
|
Table des matières
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GENERALE
A. IMPLICATION DES RADICAUX LIBRES DANS LE STRESS OXYDANT
1. PRODUCTION PHYSIOLOGIQUE ET REACTIVITE DES EOR/EAR
1.1. Nature des différentes espèces radicalaires impliquées dans le stress oxydant
1.2.1. Les espèces réactives centrées sur l’oxygène
1.2.2. Les espèces réactives azotées
1.2. Sites de production physiologique
1.2.1. Sites de production des espèces oxygénées réactives
1.2.2. Sites de production des espèces azotées réactives
1.3. Les cibles
1.3.1. Les lipides
1.3.2. Les acides aminés et les protéines
1.3.3. L’ADN
2. LES SYSTEMES DE DEFENSE CELLULAIRE
2.1. Système endogène
2.1.1. Les superoxyde dismutases (SOD)
2.1.2. Les catalases
2.1.3. Les glutathion peroxydases
2.2. Système exogène
3. LE STRESS OXYDANT
3.1. Définition
3.2. La mort cellulaire programmée par apoptose
3.3. Pathologies et désordres associés au stress oxydant
B. UN PREMIER TYPE D’ANTI‐RADICALAIRE ARTIFICIEL : LES NITROXYDES
1. PRESENTATION GENERALE DES NITROXYDES CYCLIQUES ET DE LEUR UTILITE PREMIERE
1.1. Qu’est‐ce qu’un nitroxyde cyclique?
1.2. Les nitroxydes cycliques en RPE
1.2.1. Définition de la RPE
1.2.2. Utilisation des nitroxydes en tant que sondes en milieu biologique
2. UTILISATION DES NITROXYDES POUR LEURS PROPRIETES ANTIOXYDANTES
2.1. Propriétés antiradicalaires et antioxydantes des nitroxydes
2.1.1. Mimétiques des enzymes SOD et Cat
2.1.3. Inhibition de la peroxydation lipidique
2.1.4. Inhibition des réactions de Fenton39 et d’Haber Weiss
2.1.6. Inhibition des dommages dus à des radiations
C. UN SECOND TYPE D’ANTI‐RADICALAIRE ARTIFICIEL : LES NITRONES
1. UTILISATION DANS LA TECHNIQUE DE PIEGEAGE DE SPIN
1.1. Principe du spin trapping
1.2. Les nitrones utilisées dans le piégeage de spin : cycliques et linéaires
1.2.1. Les spin‐traps cycliques
1.2.2. Les spin‐traps linéaires
2. UTILISATION EN TANT QU’AGENTS A PROPRIETES THERAPEUTIQUES : EFFETS PROTECTEURS DE LA PBN
2.1. Activité neuroprotectrice
2.2. Activité sur la vision et l’ouie
2.3. Autres activités protectrices
2.4. Activité sur le vieillissement
3. BIODISPONIBILITE ET TOXICITE DE LA PBN
3.1. La biodistribution de la PBN comparée à celle de la DMPO
3.2. La toxicité de la PBN comparée à celle de la DMPO
D. NOUVEAUX AGENTS NITRONES/NITROXYDES A CAPACITE SUPERIEURE DE CIBLAGE
1. PRINCIPE GENERAL DE LA « VECTORISATION »
2. CIBLAGE DE LA MITOCHONDRIE
2.1. Antioxydants peptidiques
2.1.1. Les SS‐tétrapeptides
2.1.1. Les analogues XJB de la Gramicidine S
2.2. Fixation d’antioxydants sur des cations lipophiles
3. CIBLAGES DES LIPIDES
E. LA MODULATION DE LA BALANCE HYDROPHILE‐LIPOPHILE D’ANTIOXYDANTS SYNTHETIQUES COMME STRATEGIE DE VECTORISATION
1. LES ANALOGUES STRUCTURAUX DE LA PBN
1.1. Phenylnitrones modifiées en position N‐terminale
1.2. Phenylnitrones modifiées en position aromatique
1.3. Nitrones cycliques dérivées de la PBN
2. MODULATION DE LA BHL D’ANTIOXYDANTS PAR GREFFAGE SUR UNE STRUCTURE AMPHIPHILE
2.1. Nitrones à fixation latérale
2.2. Nitrones à fixation centrale
F. OBJECTIFS DE NOS TRAVAUX
CHAPITRE 2 : NITROXYDES AMPHIPHILES
A. INTRODUCTION
1. CARACTERISTIQUES GENERALES DES TRANSPORTEURS AMPHIPHILES UTILISEES
2. TRAVAUX PRELIMINAIRES
2.1. Etudes de biodistribution du transporteur lysine radiomarqué
2.2. Etudes de la vectorisation de différents principes actifs
3. PRESENTATION DES NOUVEAUX DERIVES AMPHIPHILES
3.1. Choix des chaînes hydrophobes
3.2. Choix des nitroxydes vectorisés
B. SYNTHESE DES DERIVES AMPHIPHILES PORTEURS DE NITROXYDES
1. ANALYSE RETROSYNTHETIQUE
2. LES DIFFERENTES ETAPES DE LEURS SYNTHESES
2.1. Synthèse des deux dérivés amphiphiles porteurs de nitroxydes à chaîne hydrogénée
2.1.1. Introduction de la chaîne hydrogénée sur les acides aminés
2.1.2. Introduction de la tête polaire sur les acides aminés hydrophobes
2.1.3. Introduction des nitroxydes sur les acides aminés amphiphiles
2.2. Synthèse des deux dérivés amphiphiles porteurs de nitroxydes à chaîne perfluorocarbonée
2.4. Nomenclature des nitroxydes amphiphiles synthétisés
C. ETUDES PHYSICO‐CHIMIQUES
1. ETUDE DES COEFFICIENTS DE PARTITION (LOG K’W)
1.1. Principe général
1.2. Détermination du cœfficient de partition par CLHP
1.3. Résultats des mesures de log k’W
2. ETUDE D’AUTO‐ASSOCIATION EN MILIEU AQUEUX
2.1. Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
2.1.1. Principe général
2.1.2. Résultats
2.2. Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)
2.2.1. Phénomènes d’agrégations et spectres RPE
2.2.2. Résultats
3. ETUDE DES POTENTIELS OXYDANT ET REDUCTEURS
3.1. Etude du potentiel oxydant des nitroxydes par voltampérométrie cyclique
3.1.1. Principe de la méthode
3.1.2. Résultats
3.2 Etude de la stabilité des nitroxydes en milieu réducteur
D. ETUDES BIOLOGIQUES IN VITRO
1. ETUDE DE LA CYTOTOXICITE DES NITROXYDES
2. ETUDE DES PROPRIETES CYTOPROTECTIVES
E. CONCLUSION
CHAPITRE 3 : NITRONES DERIVEES DE LA PBN
A. INTRODUCTION
1. CARACTERISTIQUES GENERALES DES STRUCTURES AMPHIPHILES UTILISEES
2. TRAVAUX PRELIMINAIRES
2.1. Premières modifications structurelles réalisées sur ce modèle de transporteur
2.2. Inversion du positionnement des parties polaires et apolaires autour de la PBN
2.3. Présentation des résultats in vitro
2.4. Présentation des résultats in vivo
3. PRESENTATION DES NOUVEAUX DERIVES DE LA PBN
3.1. Les dérivés amphiphiles de la LPBNAH et de la LPBNH15 à motif cholestérol
3.2. Dérivés amphiphiles de la PBN à tête polaire Tris
3.3. Le dérivé amphiphile de la LPBNH15 à tête polaire glucose
B. SYNTHESE DES NOUVEAUX TRANSPORTEURS DE LA PBN
1. SYNTHESE DES DERIVES LIPOPHILES DE LA PBN A MOTIF CHOLESTEROL
1.1. Synthèse de l’analogue de la LPBNAH à motif cholestérol
1.2.2. Synthèse du précurseur hydrophobe à fonction hydroxylamine
1.1.2. Synthèse du précurseur de la tête polaire à fonction aldéhyde
1.2.3 Synthèse de la fonction nitrone
1.3. Synthèse de l’analogue de la LPBNH15 à motif cholestérol
1.3.1. Synthèse du précurseur de la tête polaire à fonction hydroxylamine
1.3.2. Synthèse du précurseur hydrophobe à fonction aldéhyde
1.3.3. Synthèse de la fonction nitrone
2. SYNTHESE DES DERIVES AMPHIPHILES DE LA PBN A TETE POLAIRE TRIS
2.1. Synthèse des précurseurs hydrophobes à fonction aldéhyde
2.2. Synthèse des fonctions nitrones
2.2.1. Première voie de synthèse de la T‐PBN
2.2.2. Deuxième voie de synthèse de la T‐PBN
2.2.3. Synthèse des nitrones à longueur de chaîne variable
3. SYNTHESE DE L’ANALOGUE DE LA LPBNH15 A TETE POLAIRE GLUCOSE
3.1. Synthèse du précurseur de la tête polaire glucose
3.2. Synthèse de la fonction nitrone
C. ETUDES PHYSICO‐CHIMIQUES
1. ETUDE DE SOLUBILITE EN MILIEU AQUEUX
2. ETUDE DES COEFFICIENTS DE PARTITION
3. ETUDE PAR RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE (RPE)
D. ETUDES IN VIVO MENEES SUR LA DEGENERESCENCE RETINIENNE
1. QU’EST‐CE QUE LA DEGENERESCENCE RETINIENNE ?
2. LA DEGENERESCENCE RETINIENNE INDUITE PAR LA LUMIERE OU PHOTODEGENE‐RESCENCE RETINIENNE
3. PRINCIPE DE L’ETUDE IN VIVO
4. RESULTATS DES DIFFERENTES EXPERIENCES
E. CONCLUSION
CHAPITRE 4 : NOUVEAUX TRANSPORTEURS D’ANTIOXYDANTS
A. TRANSPORTEURS MACROMOLECULAIRES DE TYPE DENDRIMERE
1. PRESENTATION GENERALE
1.1. Présentation de la structure du dendrimère
1.2. Choix des antioxydants
2. SYNTHESE DES DERIVES PAMAM PORTEURS D’ANTIOXYDANTS SYNTHETIQUES
2.1. Préparation des antioxydants sous leur forme ester actif ou acide carboxylique
2.1.1. Préparation de l’ester actif dérivé de la PBN
2.1.2. Préparation de l’ester actif dérivé de l’acide lipoïque
2.1.3 Préparation de l’acide dérivé de la DMPO
2.2. Fixation des antioxydants sur le PAMAM
B. NOUVEAU TRANSPORTEUR MONOMOLECULAIRE DE LA PBN
1. PRESENTATION GENERALE
1.1. Choix de la composante polaire
1.2. Choix de la composante apolaire
2. SYNTHESE DE LA NITRONE DERIVEE DE LA PBN A MOTIFS PYRIDINIUM ET CYCLOHEXANE
2.1. Synthèse du précurseur de la tête polaire à motif pyridinium et à fonction amine
2.2. Synthèse de la nitrone apolaire à motif cyclohexane et à fonction acide carboxylique
C. CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
Télécharger le rapport complet
