Synthèse d’analogues d’acides pulviniques

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Pathologies associées aux rayonnements ionisants

Les effets des rayonnements ionisants varient fortement selon la dose reçue et peuvent conduire à des manifestations clinique diverses. Ce s effets peuvent être classés en deux familles dont les caractéristiques sont totalement différentes : les effets déterministes et les effets stochastiques.

Les effets déterministes

Les effets déterministes apparaissent dans tous lescas lorsqu’une certaine dose est dépassée et leur gravité augmente avec la dose reçue. Ces effets sont des conséquences de la mort cellulaire et surviennent quand un grand nombre de cellules d’un même organe sont atteintes. Ils apparaissent assez rapidement après une irradiation, dans les jours ou les semaines qui suivent.

Syndrome hématopoïétique

Le syndrome hématopoïétique est la conséquence dea ldestruction partielle ou totale des cellules hématopoïétiques de la moelle osseuse et esd lymphocytes périphériques. Il est observé à partir de 0,5 à 1 Gy. La déficience hématopoïétique se traduit par une chute des lymphocytes en quelques heures et du taux de granulocytes (immunodéficience), de thrombocytes et de plaquettes (défaut de coagulation) en quelques semaines. Cela peut être la cause d’infections graves ou d’hémorragies internes.

Syndrome cutané

La peau, du fait de sa situation par rapport à l’or ganisme, est exposée aux irradiations dans tous les cas. Le syndrome cutané apparaît à de fortes doses, supérieures à 3-8 Gy. Il se manifeste quelques heures après l’exposition aux radiations sous la forme d’érythèmes (rougeurs) passagers et de démangeaisons. Après unepériode de latence, deux à quatre semaines, ces symptômes réapparaissent, accompagnésen plus d’alopécie (chute des poils et des cheveux) et de desquamation (perte des couches superficielles de l’épiderme). À des doses supérieures à 20 Gy, les effets de l’exposition peuvent conduire à la nécrose de la peau.

Syndrome gastro-intestinal

Le syndrome gastro-intestinal est observé pour des doses supérieures à 8 Gy et s’ajoute au syndrome hématopoïétique. La rupture de la barrièreintestinale radio-induite permet le passage de bactéries qui induisent des infections. Il s’agit d’un syndrome grave qui entraîne généralement la mort dans les quinze jours par septicémie ou déshydratation.

Syndrome neurovasculaire

Le syndrome neurovasculaire se manifeste en généralà des doses supérieures à 50 Gy mais les symptômes peuvent apparaître dès 20 Gy. Après quelques minutes, les premiers symptômes se manifestent : apathie, désorientation, troubles de l’équilibre, vomissement, diarrhée, perte de connaissance. Durant la périodede latence, très courte (4 à 6 heures), le sujet récupère partiellement ses capacités. Puis slesymptômes nerveux réapparaissent avec des convulsions qui conduisent au coma puis au décès.

Effets sur le système de reproduction

Les cellules germinales sont extrêmement sensiblesaux rayonnements. L’exposition à des radiations ionisantes peut entraîner une stérilitétemporaire ou permanente en fonction de la dose reçue. Chez l’homme, les premiers effets sont observables à partir de 0,15 Gy et peuvent provoquer une stérilité transitoire. Elle devient éfinitived à des doses supérieures à 6 Gy. Chez la femme, à des doses inférieures à 3 Gy, une ferti lité normale peut être retrouvée. Et à des doses supérieures à 8 Gy, la stérilité devient définitive.

Effets sur l’embryon et le fœtus 10

Les effets des radiations sur l’embryon et le fœtus dépendent du stade de développement.
L’œuf fécondé est très radiosensible avant le 9e jour et une exposition pendant cette période peut entraîner la perte de celui-ci. Pendant la phase de développement de l’embryon, la mort ou la mutation cellulaire peut provoquer un défaut dans l’organogenèse et être à l’origine de malformations. En particulier, le système nerveux central est très sensible et des retards e e semaine).

Les effets stochastiques

Les effets stochastiques, contrairement aux effets déterministes, n’apparaissent que des années ou des dizaines d’années après une irradiation. Leur probabilité augmente avec la dose reçue mais leur gravité est totalement indépendantedu niveau de dose. Ces effets résultent généralement d’une faible exposition aux rayonnements. Ces maladies se développent suite à des dommages radio-induits des cellules de l’individu ou de ses cellules germinales. Les effets peuvent se traduire par l’induction d’un can cer (tumeur ou leucémie) qui se développ directement chez l’individu irradié (effets somatiques). Des troubles héréditaires peuvent également être transmis à la descendance (effets génétiques).

Les défenses naturelles contre les rayonnements ionisants

Comme nous l’avons vu, l’exposition aux rayonnement s ionisants est à l’origine de la production d’espèces activées de l’oxygène (EAO). En raison des dommages potentiels que peuvent engendrer ces espèces sur les biomolécules plusieurs systèmes de défense antioxydants sont présents dans les cellules afin de les réguler. La protection des cellules est assurée par un système de défense endogène constitué essentiellement, par des enzymes et des antioxydants synthétisés par l’organisme mais également par une défense exogène assurée par des antioxydants apportés par notre alimentation.

Les défenses endogènes

Les systèmes enzymatiques

Les systèmes antioxydants enzymatiques convertissent les espèces activées de l’oxygène en molécules non réactives.

Les superoxyde dismutases (SOD)

Les superoxyde dismutases sont des métalloprotéinesqui catalysent la dismutation de l’anion superoxyde en oxygène et en peroxyde d’hydrogène. Il existe quatre types de SOD suivant le métal qui y est associé : cuivre-zinc, manganèse,er,f nickel.
Le peroxyde d’hydrogène formé lors de la dismutation peut être ensuite pris en charge par d’autres systèmes enzymatiques à activité peroxydase ou catalase.

Les glutathion peroxydases

Les glutathion peroxydases sont des enzymes formées de quatre sous-unités contenant chacune un atome de sélénium incorporé dans une molécule de sélénocystéine. Elles nécessitent la présence de glutathion réduit et permettent l’élimination du peroxyde d’hydrogène ou de peroxydes organiques.

Les catalases

Les catalases sont des enzymes constituées de quatre chaînes polypeptidiques d’environ 500 acides aminés comportant chacune un atome de fer dans leur site actif. Elles catalysent la dismutation du peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène moléculaire.

Les systèmes non enzymatiques

En plus des systèmes enzymatiques, des molécules antioxydantes synthétisées par l’organisme sont utilisées pour lutter contre les EAO. Ces molécules sont des capteurs de radicaux qui réagissent rapidement avec le radical hydroxyle ou avec d’autres radicaux initiateurs ou propagateurs de réactions en chaînes.

Les dérivés soufrés

Les dérivés soufrés possèdent de très bonnes activités antioxydantes conférées par la présence d’un atome de soufre dans leur structure. Cette catégorie de molécules comprend notamment le glutathion, un tripeptide formé par la condensation d’acide glutamique, de cystéine et de glycine, et l’acide lipoïque. Ces deux dérivés soufrés sont essentiellement utilisés comme co-facteurs associés avec un système enzymatique.

Les agents radioprotecteurs

Les radioprotecteurs sont des composés synthétiquesou naturels qui sont administrés pour réduire les effets causés par une exposition à des rayonnements ionisants. Les critères principaux de l’agent radioprotecteur idéal peuvent être résumés par les points suivants :
· Posséder une bonne activité pour protéger l’organisme contre les EAO générés par les rayonnements et réparer les dommages radio-induits
· Être efficace contre tous les types de rayonnements (,, X, neutrons)
· Être facilement administrable (par voie orale préférentiellement) et avoir une bonne distribution dans les tissus
· Avoir le minimum d’effets secondaires et une toxicité non significative aux doses utilisées
· Avoir une action prolongée (au moins de plusieurs heures)
· Être compatible avec d’autres médicaments
· Être chimiquement stable dans le temps pour un stoc kage facile
· Pouvoir être synthétisé facilement en grande quantité avec un coût minimum
À l’heure actuelle, aucun radioprotecteur connu ne respecte tous ces critères à la fois. Pourtant, depuis 60 ans, dans un but médical, de nombreuses études ont été réalisées afin de trouver le traitement le plus efficace et le moins toxique possible. Ces dernières années, de nouvelles voies de radioprotection, autres que chimiques, ont été explorées .

Les composés soufrés

Depuis les premiers travaux sur des radioprotecteurs de Patt et Bacq, de nombreux dérivés soufrés ont été synthétisés et évalués. En 1949,tt Pa démontré que l’injection de cystéine à des rats (de 175 à 575 mg/kg) conduisait à un taux de survie de 75 à 89 % pour une dose de 8 Gy contre 10 à 25 % chez des contrôles n’ayant pas reçu d’injection. Et en 1951, Bacq 17 a observé que la cystéamine était environ 5 fois plusefficace que la cystéine. Malheureusement, ces deux molécules ont montré une certaine toxicité(caractérisée par un choc cardiovasculaire, de l’hypotension…) ce qui a empêché toute application chez l’homme. Dans les années 50, les meilleurs radioprotecteurs développés possédaient tous une fonction thiol séparée de 2 ou 3 atomes de carbone d’une fonctionbasique telle qu’une amine.
En 1959, l’armée américaine a démarré un vaste programme de recherche afin de développer un traitement radioprotecteur18. Environ 4000 composés ont été testés jusqu’en 1973 et le composé le plus efficace qui ait été identifié estle WR 2721 ou amifostine.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Les rayonnements ionisants : effet et protection
I. Les rayonnements ionisants
1. Définition
2. Interaction avec la matière
3. Utilisation des rayonnements ionisants
II. Effets des rayonnements ionisants sur l’organisme
1. Génération des espèces activées de l’oxygène (EAO)
2. Effets des EAO sur les constituants cellulaires
3. Pathologies associées aux rayonnements ionisants
III. Les défenses naturelles contre les rayonnements ionisants
1. Les défenses endogènes
2. Les défenses exogènes
IV. Les agents radioprotecteurs
1. Les composés soufrés
2. Les nitroxydes
3. Les bis(benzimidazoles)
4. Les superoxyde dismutases et les complexes métalliques
5. Les cytokines
6. Les immunomodulateurs
7. Les complexes organométalliques
8. Les radioprotecteurs naturels
V. Conclusions
Chapitre 2 : Acides pulviniques : aspects biologiques et synthétiques
I. Les acides pulviniques
1. Généralités
2. Biosynthèse des acides pulviniques
II. Synthèses des acides pulviniques : rappels bibliographiques
1. Ouverture d’une bis(lactone) pulvinique
2. Utilisation d’un anhydride maléique
3. Cyclisation de Dieckmann
4. Utilisation d’une dioxolanone
5. Réaction de dérivés silylés
6. Utilisation d’un acide tétronique
III. Propriétés biologiques
1. Activités biologiques décrites dans la littérature
2. Etudes antioxydantes réalisées au laboratoire
IV. Conclusion et objectifs du travail
Chapitre 3 : Synthèse d’analogues d’acides pulviniques
I. Première approche : addition d’un acide tétronique
1. Etude rétrosynthétique
2. Synthèse du synthon commun 90
II. Deuxième approche : utilisation du tartrate de diméthyle
1. Etude rétrosynthétique
2. Rappels sur la cyclisation de Dieckmann
3. Cyclisation du O-acétyltartrate de diméthyle
4. Synthèse de dérivés pulviniques monosubstitués
5. Synthèse des pulvinates de méthyle
III. Synthèse d’un dérivé pulvinamide
IV. Conclusion et perspectives
Chapitre 4 : Synthèse de pulvinones
I. Les pulvinones
1. Généralités
2. Synthèse de pulvinones dans la littérature
II. Application de notre stratégie à la synthèse de pulvinones
1. Etude rétrosynthétique
2. Préparation d’époxyde par la réaction de Darzens
3. Ouverture de l’époxyde
4. Réaction d’estérification
5. Déprotection de l’éther allylique
6. Synthèse des pulvinones par un processus tandem
III. Conclusion et perspectives
Chapitre 5 : Synthèse d’acides 3-aryltétramiques
I. Les acides tétramiques
1. Présentation
2. Synthèses d’acides tétramiques dans la littérature
II. Synthèse d’acides 3-aryltétramiques par un processus tandem
1. Travaux préliminaires
2. Préparation d’acides tétramiques N-2,4-diméthoxybenzylés
3. Déprotection des acides tétramiques
4. Synthèse d’un acide tétramique bicyclique
III. Conclusion
Chapitre 6 : Evaluation des propriétés antioxydantes et radioprotectrices
I. Tests d’activité antioxydante in vitro
1. TRAP (Total Radical Trapping Antioxidant Parameter)
2. ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity)
3. TOSC (Total Oxyradical Scavenging Capacity)
4. FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power)
5. Folin-Ciocalteu TPC (Total phenolic content)
6. Test à l’acide thiobarbiturique (TBA)
7. Spectrométrie RPE (résonance paramagnétique électronique)
8. Test 3D
9. Test Comète
10. Test de protection de l’ADN
II. Evaluations antioxydantes réalisées
1. Test par capture du radical DPPH
2. Test de protection de la thymidine
3. Test à l’ABTS
4. Etude de la peroxydation lipidique
5. Conclusion : bilan des évaluations antioxydantes
III. Evaluation de l’activité radioprotectrice
1. Etude sur des cellules TK6
2. Etude de radioprotection sur souris
IV. Conclusion
Conclusion générale
Partie expérimentale : synthèses chimiques
Partie expérimentale : évaluations biologiques
Références bibliographiques

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