Dissertations / Theses on the topic 'Mcl-1/Bcl-XL'

Dans le but de rechercher des inhibiteurs naturels des protéines anti-Apoptotiques Bcl-XL et Mcl-1, deux essais biologiques ont été mis au point sur Bcl-XL/Bak-CF et Mcl-1/Bid-CF. Ces deux tests utilisent la polarisation de fluorescence et sont basés sur la liaison d’un peptide pro-Apoptotique marqué à la fluorescéine (Bak-CF ou Bid-CF) avec une protéine anti-Apoptotique (Bcl-XL ou Mcl-1). Au total, près de 600 extraits de pantes, provenant de diverses régions du monde, ont été criblés sur les deux protéines Bcl-XL et Mcl-1 permettant de sélectionner les extraits acétate d’éthyle des écorces de Knema hookeriana (Myristicaceae) et de Fissistigma latifolium (Annonaceae). L’analyse chimique des constituants des écorces de K. hookeriana a conduit à l’isolement de 12 lipides phénoliques dont 6 n’avaient jamais été isolés d’un organisme vivant. Seuls les acides anacardiques ont révélé de très fortes inhibitions de l’interaction Bcl-XL/Bak-CF et Mcl-1/Bid-CF dans les essais par polarisation de fluorescence. Une étude plus approfondie des interactions entre le plus actif des produits et les protéines (Bcl-XL, Mcl-1, Bak et Bid) par RMN, a montré que la modulation des interactions Bcl-XL/Bak et Mcl-1/Bid n’est pas liée à l’affinité de l’acide anacardique pour les protéines Bcl-XL et Mcl-1 mais a une forte affinité pour les peptides Bid et Bak. Le fractionnement bioguidé de l’extrait AcOEt des écorces de F. latifolium a conduit à l’isolement d’une nouvelle chalcone prénylée, la (±)-Écarlottone possédant une dual activité sur les protéines, Bcl-XL et Mcl-1. Par la suite, le fractionnement "RMN-Guidé" a mené à l’isolement de 6 analogues
In order to search for natural inhibitors of anti-Apoptotic protein Bcl-XL and Mcl-1, two bioassays were developed on Bcl-XL/Bak-CF and Mcl-1/Bid-CF. Both assays use fluorescent polarisation, and are based on binding of a fluorescein labeled pro-Apoptotic peptide (Bak-CF or-CF Bid) with an anti-Apoptotic protein (Bcl-XL or Mcl-1). Nearly 600 extracts from various parts of the world were screened on both Bcl-XL and Mcl-1 proteins to select the ethyl acetate bark extracts of Knema hookeriana (Myristicaceae) and Fissistigma latifolium (Annonaceae). The chemical analysis of the constituents of K. hookeriana has led to the isolation of 12 phenolic lipids. 6 of them were never isolated from a living organism. Only anacardic acids showed very strong inhibition of the interaction Bcl-XL/Bak-CF and Mcl-1/Bid-CF in fluorescent polarisation assays. Further study of the interactions between the most active anacardic acid and proteins (Bcl-XL, Mcl-1, Bak and Bid) by NMR showed that the modulation of Bcl-XL/Bak and Mcl-1/Bid is not related to the affinity of the compoun to the anti-Apoptotic proteins, Bcl-XL and Mcl-1 but to its affinity for peptides, Bid and Bak. The bioguided fractionation of the AcOEt bark extract of F. latifolium led to the isolation of a novel prenylated chalcone, (±)-Écarlottone having a dual activity on protein, Bcl-XL and Mcl-1. Subsequently, fractionation "NMR-Guided" led to the isolation of 6 new analogs

La mitochondrie joue un rôle capital dans la mort cellulaire programmée ou apoptose par l’intermédiaire des protéines de la famille Bcl-2. Le dérèglement de l'apoptose dans de nombreux cancers fait de cette voie et des protéines de la famille Bcl-2 des cibles prometteuses pour la thérapie anti-cancéreuse. Le développement de petites molécules ciblant les protéines de la famille Bcl-2 s’est toutefois révélé être un grand défi, et peu d’entre elles ont atteint des études de phase clinique. Cependant, depuis une quinzaine d’années, grâce à des approches variées et souvent innovantes, des composés très actifs ont été développés. Plusieurs composés sont actuellement en essais clinique et une molécule, le venetoclax, a obtenu la première autorisation de mise sur le marché en avril 2016. Ce succès thérapeutique démontre que les protéines de la famille de Bcl-2 sont des cibles potentielles pour la thérapie anticancéreuse.Les substances naturelles sont une source importante de nouvelles molécules à structures originales, et de nombreux médicaments utilisés actuellement en chimiothérapie sont d’origine naturelle. La meiogynine A est un triterpène dimère qui a été isolé et synthétisé dans notre équipe. Ce composé possède une activité inhibitrice duale des protéines anti-apoptotiques Bcl-xL et Mcl-1. Des analogues de première et deuxième génération ont été élaborés par la suite, parmi lesquels, certains présentent une activité duale sub-micromolaire. Contrairement aux analogues de première génération, ces composés ne sont cependant pas cytotoxiques, probablement en raison de la présence d’une fonction ester sur la chaine latérale qui peut s’hydrolyser en un métabolite inactif.Mon projet de thèse vise à élaborer des analogues de troisième génération de la meiogynine A possédant une activité inhibitrice multiple sub-micromolaire des protéines anti-apoptotiques Bcl-xL, Mcl-1, Bcl-2 et cytotoxiques sur des lignées cellulaires surexprimant ces mêmes protéines. Pour cela, un essai biologique de mesure d’inhibition de l’interaction Bcl-2/Bim a été mis en place et robotisé afin d’évaluer l’activité biologique des composés synthétisés. De plus, la voie de synthèse bioinspirée d’un précurseur commun des nouveaux analogues a été mise au point à l’échelle de plusieurs grammes. Ce précurseur a permis d’élaborer différents analogues de troisième génération de la meiogynine A en réalisant des pharmacomodulations sur la chaîne latérale afin de remplacer la fonction ester des analogues de deuxième génération par un groupement stable et résistant in cellulo. Différentes séries ont été envisagées (alcènes, amines, amides, carbamates et triazoles). L’activité biologique des composés synthétisés a été évaluée sur les trois cibles in vitro. Finalement, des analyses de cytotoxicité pour les analogues les plus actifs ont été réalisées par nos collaborateurs à l’Institut Gustave Roussy
Apoptosis is used by multicellular organisms to regulate tissue homeostasis through the elimination of useless or potentially harmful cells. The key players of apoptosis are caspases, a family of proteases whose activation is induced by two major signalling pathways. One of these pathways (the intrinsic pathway) is regulated by the Bcl-2 family of proteins. In recent years, numerous studies have shown that overexpression of the antiapoptotic Bcl-2, Bcl-xL or Mcl-1 proteins is involved in the development of many kinds of cancers or confers resistance to apoptosis induced by standard anticancer therapies. Consequently, targeting this family of proteins is a highly promising strategy for tumour treatment.The feasibility of disrupting protein-protein interactions between anti- and pro-apoptotic members of the Bcl-2 family, using small-molecule inhibitors has been successfully established, and venetoclax was the first to obtain the FDA authorisation in April 2016 as an inhibitor of anti-apoptotic proteins of Bcl-2.Natural products are still playing a significant role in drug discovery and development process. Thus, from the 1940’s to date, 75% of the 175 small molecules used in cancer therapy, are either natural products or derivatives of natural compounds. Screening of plant extracts, marine organisms or microorganisms can provide highly original and functionalized bioactive molecules that are unlikely obtained by screening synthetic libraries. In fact, structural complexity is often a criterion of specificity for biological target.Meiogynin A is an original molecule isolated from a Malaysian Annonaceae and synthesized in our team in 2009. It exhibited a promising inhibitory activity of Bcl-2, Bcl-xL and Mcl-1, three anti-apoptotic proteins of Bcl-2 family whose overexpression is correlated with many cancers. 1st- and 2nd-generation analogs were further elaborated. Despite their remarkable affinity towards target proteins, 2nd-generation analogs lacked cytotoxicity, probably due to the presence of an ester linker that could undergo competitive hydrolysis in cellulo, leading to an inactive metabolite.We aim to develop 3rd-generation analogues of meiogynine A exhibiting high affinity towards multiple anti-apoptotic members of Bcl-2 family as well as cytotoxicity on cancer cells that overexpress these proteins. For this, a new fluorescence polarization inhibition test for Bcl-2/Bim interaction has been implemented, and meiogynine A and its analogues have been tested against the new interaction. In addition to Bcl-xL/Bak and Mcl-1/Bid interaction inhibition, these molecules showed an ability to inhibit Bcl-2/Bim interaction. Thus, they are considered multiple inhibitors.3rd-generation analogues of meiogynine A were obtained by pharmacomodulation of a common precursor that was synthesized on a gram-scale through a bioinspired Diels-Alder reaction. Several functional groups that have better stability in vivo than the ester group were anticipated, such as the amines, amides, carbamates and triazoles. Biological activity of the synthesized analogues was evaluated, and those presenting the best inhibitory profile were evaluated in cellulo by our collaborators in the Institut Gustave Roussy

La thématique du laboratoire de l’équipe d’Adam Telerman porte sur la réversion tumorale, un processus rare au cours duquel les cellules cancéreuses perdent leur phénotype malin, et deviennent des cellules dites révertantes. Plusieurs protéines clefs impliquées dans cette transformation ont été mises en évidence, dont TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein). La protéine TCTP est également impliquée dans la régulation de l’apoptose en interagissant et en renforçant l’activité anti-apoptotique de Mcl-1 et de Bcl-xl, deux protéines appartenant à la famille des Bcl-2. Ce projet s’attache à comprendre en termes moléculaires le mode d’action de TCTP au cours de l’apoptose
Adam Telerman’s team research focuses on tumor reversion, a rare process in which cancer cells lose their malignant phenotype, and therefore become revertant. Many key proteins were showed to be involved in this transformation, including TCTP (translationally Controlled Tumor Protein). TCTP protein is also involved in apoptosis regulation by interacting and strengthening the anti-apoptotic activity of Mcl-1 and Bcl-xl, two proteins from Bcl-2 family

←Within this dissertation the topic of virtual screening is discussed with regard to three different cancer targets and also a brief introduction of the tools used in virtual screening. In Chapter 1, the reader will be introduced to virtual screening and the programs that are used in virtual screening. In Chapter 2, the first of three projects are discussed. This project consists of the work that was done to find inhibitors of the P53 binding domain of MDMX. In this project the mobility of residues within the binding site of MDMX are discussed and the ways in which we attempted to model how drugs would bind two adjacent pockets within MDMX. In Chapter 3, the virtual screening and modeling work done for RING domain of MDM2 and MDMX is discussed. This work was done in conjunction with Moffitt Cancer Center in order to solve the 60 year old mystery of the mechanism of how thalidomide and possibly its analog lenalidomide caused children to be born limbless. Current thinking is that Cereblon through an unknown teratogenic mechanism activates an increase in FGF8. We suggest a mechanism that may happen in parallel that involves stabilization of MDM2 and the reduction of P63 levels. Chapter 4, the work that was done against the BH3 binding domain of MCL-1 is discussed in conjunction with collaboration with the Manetsch lab. In order to complete this screening the validation of IC50 values and then attempt to modify those products based upon the structure of MCL-1. Chapter 5 discusses the work done to find inhibitors of deoxycytidine kinase. All of these chapters taken together provide a brief overview of the computational work done produce inhibitors of Protein-Protein Interaction against three major cancer targets.

L'apoptose, appelée aussi mort cellulaire programmée, est un processus physiologique qui permet d'éliminer les cellules endommagées ou superflues lors du développement cellulaire. Le phénomène d'échappement à l'apoptose est une caractéristique fondamentale d'une cellule cancéreuse. Une des voies d'induction principale de l'apoptose est contrôlée par la famille des protéines Bcl-2 qui comprend des protéines pro-apoptotiques (comme Bak ou Bid) et des protéines anti-apoptotiques (comme Bcl-xL, Bcl-2 et Mcl-1). Dans de nombreux cancers, certaines protéines anti-apoptotiques de cette famille sont surexprimées ce qui induit une inhibition de l'apoptose et une résistance aux traitements classiques. Cette famille de protéines est une cible stratégique et prometteuse pour développer une nouvelle classe d'agents anticancéreux. Notre équipe a entrepris un criblage d'extraits bruts de plantes d'origine géographique variée sur l'interaction Bcl-xL/Bak. Cette étude préliminaire a conduit à la caractérisation de la meiogynine A, un sesquiterpène dimère isolé des écorces de Meiogyne cylindrocarpa, une plante de Malaisie. Ce composé est un inhibiteur naturel de l'interaction entre Bcl-xL et le peptide Bak et entre Mcl-1 et le peptide Bid. La synthèse totale de la meiogynine A a été développée dans l'équipe et repose sur une cycloaddition de Diels-Alder entre un triène et un diénophile. Deux analogues de 1ère génération, où le cyclohexane a été remplacé par un cycle aromatique, ont été synthétisés et ont montré une bonne activité in vitro et in cellulo. Cependant, la cycloaddition de Diels-Alder est très longue. Dans un premier temps, afin d'améliorer la réactivité des triènes cibles et d'effectuer des relations structure activité au niveau de la partie "Sud" de la meiogynine A, la synthèse de triènes chlorés originaux diversement fonctionnalisés au niveau de la partie aromatique a été réalisée. Deux diénophiles différents ont également été synthétisés en vue de modifier la partie "Est" de la meiogynine A. Plusieurs analogues ont ainsi été obtenus et ont été évalués biologiquement sur les protéines anti-apoptotiques Bcl-xL et Mcl-1 sur des tests in vitro. Dans un deuxième temps, des études préliminaires de l'interaction protéine/ligand ont été commencées en synthétisant deux sondes photoactivables
Apoptosis, or programmed death, is used by multicellular organisms to regulate tissue homeostasis through the elimination of useless or potentially harmful cells. One of the main apoptotic pathways is controlled by the Bcl-2 family of proteins. These proteins are divided into pro-apoptotic members (as Bak or Bid) and anti-apoptotic members (as Bcl-xL, Mcl-1 or Bcl-2). In some cancers, they are often overexpressed in many kinds of cancer or are involved in the resistance to chemotherapy. Targeting these proteins is a highly promising strategy for anticancer therapy that has emerged over the last decades. Our team underwent a bioassay-guided screening of various plants extracts. A few years ago, meiogynin A, a dimeric sesquiterpenoid was isolated from a Malaysian tree bark using a bioassay-guided screening. This compound is a natural bcl-xL and Mcl-1 inhibitor. Total synthesis of meiogynine A was developped by our team and the final step is a Diels-Alder cycloaddition reaction between a triene and a dienophile. Then, the synthesis of two anlogues was performed, where the cyclohexane is replaced by an aromatic, and they shown a good biological activity in vitro and in celullo. Nevertheless, the Diels-Alder reaction is very slow. In order to improve triene reactivity and to perform structure activity relationship in the south part of meiogynine A, the synthesis of various original chlorinated triene functionnalized in the aromatic was realised. Two differents dienophiles was synthesized in order to modify the east part of the molecule. Several analogues were obtained et were evaluated on Bcl-xL and Mcl-1 proteins.Also, preliminary studies on protein/ligand interaction was started by the synthesis of two photoactivable probes

Colorectal cancer is the third leading cause of cancer-related mortality. Much progress has been achieved in combating this disease with surgical resection and chemotherapy in combination with targeted drugs. However, most metastatic patients develop drug resistance so new modalities of treatment are needed. Notch signaling plays a vital role in intestinal homeostasis, self-renewal, and cell fate decisions during post-development and is activated in colorectal adenocarcinomas. Under debate is its role in carcinomas and metastatic disease. In theory, blocking Notch activation using gamma-secretase inhibitors (GSIs) may show efficacy alone or in combination with chemotherapy in the treatment of colon cancer. In Chapter Three, we tested the capacity for GSIs to synergize with oxaliplatin in colon cancer cell lines and evaluated the underlying molecular mechanisms. GSI alone had no effect on colon cancer cell lines. Surprisingly, we show that GSIs blocked oxaliplatin-induced apoptosis through increased protein levels of the anti-apoptotic Bcl-2 proteins Mcl-1 and/or Bcl-xL. Restoration of apoptosis was achieved by blocking Mcl-1 and/or Bcl-xL with obatoclax (an anti-apoptotic Bcl-2 agonist) or siRNA. An unexpected result was the induction of cell death with the combination of GSI and obatoclax. In Chapter Four, we examined the mechanism of GSI + obatoclax-mediated cell death. We found that apoptosis played a minimal role. Rather, we identified blockage of cytoprotective autophagy played a causative role. Interestingly, we also saw autophagy induction in GSI-treated cells, which could explain the insensitivity of colon cancer cells to GSI. When autophagy was blocked in GSI-treated cells, cells became sensitive to GSI and cell death was elicited. The mechanism by which induction of autophagy occurs in GSI- treated cells is an area for further research. Overall, our work questions the validity of the use of GSIs in the treatment of colorectal cancers. We show that GSIs may block apoptosis and induce cytoprotective autophagy simultaneously, resulting in increased drug resistance and cellular survival. Whether these two cellular survival processes occurs in patients needs to be examined before GSIs can be utilized in a clinical setting. If so, these two hurdles must be overcome.

Les cancers de l’ovaire sont dépendants de deux protéines anti-apoptotiques Bcl-xL et Mcl-1. Dans ce contexte, la molécule BH3-mimétique, ABT-737, ciblant Bcl-xL apparaît prometteuse, bien que son activité soit conditionnée in vitro à l’inactivation de Mcl-1. In vitro, l’ABT-737 a été inefficace en agent seul pour induire la mort cellulaire dans quatre lignes cellulaires. Les dérivés du platine sensibilisent à l’ABT-737 par diminution de l’expression de Mcl-1 ou par augmentation de l'expression des protéines pro-apoptotiques Noxa et, à une moindre mesure, Bim. Ex vivo, sur des tumeurs issues de patientes atteintes d’un cancer de l’ovaire, l’ABT-737 a induit en agent seul la mort cellulaire par apoptose massive et son efficacité n'a pas été significativement améliorée par sa combinaison au carboplatine. L'expression de Bim à l’état basal apparaît comme un biomarqueur pertinent qui pourrait être facilement utilisé en pratique clinique pour sélectionner les patientes pouvant bénéficier de l’ABT-263 dans le cadre d’un essai clinique. Nous avons aussi étudié in vivo l'intérêt de cibler la voie PI3K/Akt/mTOR pour surmonter la chimiorésistance. Le BEZ235, double inhibiteur de PI3K et mTOR, a induit une diminution homogène de la fixation tumorale du FDG dans un modèle de cancer ovarien platine résistant. Elle a été corrélée à une diminution significative de la prolifération cellulaire et une extinction significative de la voie PI3K/mTOR. Quatre jours après l’arrêt du traitement, la reprise tumorale a été objectivée et corrélée à l’imagerie par FDG PET/CT. Ces données suggèrent que le FDG PET/CT peut être un marqueur dans le suivi des thérapies ciblant la voie PI3K/mTOR
Ovarian cancers are addicted to the anti-apoptotic proteins Bcl-xL and Mcl-1. In this context, the BH3-mimetic ABT 737 molecule appears therapeutically promising as it inhibits Bcl xL, although its activity in vitro is conditioned by Mcl-1 inactivation. In vitro, ABT-737 as a single agent was ineffective at promoting cell death in the four cell lines tested. Platinum compounds sensitize to ABT-737 by dose-dependently decreasing Mcl-1 expression or by increasing the expression of pro-apoptotic BH3-only proteins Noxa and, to a lower extent, Bim. Surprisingly in the ex vivo study on human ovarian cancer, we demonstrated that ABT-737 induced massive apoptotic cell death as a single agent and that its efficacy was not significantly improved when combined with carboplatin. Bim expression at baseline appears as a relevant biomarker that could be easily used in clinical practice for the selection of ovarian cancer patients in the development of a clinical trial using ABT-263. We also studied in vivo the interest of targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway to overcome chemoresistance in ovarian cancer. BEZ235, a dual PI3K/mTOR inhibitor, induced a marked and homogeneous decrease in FDG uptake in a cisplatin-resistant ovarian cancer model, which was correlated to a significant decrease in cell proliferation and to a significant PI3K/mTOR pathways inhibition. Four days following treatment cessation, tumor recovery was observed and correlated to FDG SA-PET/CT findings. These data suggest that FDG PET could be of use for therapy monitoring of PI3K/mTOR inhibitors

La chimiorésistance est responsable du sombre pronostic des cancers ovariens. Parmi les mécanismes responsables, un défaut du contrôle de la mort cellulaire par apoptose est souvent observé. La surexpression de deux membres anti-apoptotiques de la famille Bcl-2, Bcl-xL et Mcl-1, provoque une forte protection contre l’apoptose et leur inhibition concomitante provoque une apoptose massive. La première partie de ma thèse a consisté à démontrer in vitro le rôle unique de ces protéines dans la protection des cellules cancéreuses ovariennes contre l’apoptose en inhibant deux à deux l’expression des membres anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 par des siRNA. La seconde partie a concerné le développement d’une stratégie ARN interférence in vivo, pour inhiber simultanément l’expression de ces deux cibles dans des modèles de carcinose péritonéale et de tumeurs sous-cutanées de cancers ovariens établis chez la souris nude. L’intérêt de deux vecteurs non viraux, un second/premier polymère et l’atélocollagène, complexés aux siRNA administrés par voie IP ou IV avec différents protocoles d’administration, a été évalué. L’imagerie des siRNA radiomarqués nous a permis d’appréhender la distribution des siRNA ; leur effet a été évalué par étude de l’expression de leurs cibles et de l’induction de l’apoptose, ainsi que par imagerie par bioluminescence. Cependant, aucun protocole de vectorisation ne s’est révélé suffisamment efficace pour une application clinique. La troisième partie de ce manuscrit rapporte l’intérêt de l’imagerie TEP pour l’évaluation précoce de l’effet d’un inhibiteur de PI3K/mTOR, le BEZ-235, dans un modèle de tumeur ovarienne sous-cutanée chez le rat nude
Chemoresistance is responsible for poor prognosis of ovarian cancers. As part of incriminated mechanisms, default of apoptosis cell death control is generally observed. The surexpression of two anti apoptotic members of Bcl-2 family proteins, Bcl-xL and Mcl-1, induces a strong protection against apoptosis and their concomitant inhibition induces massive apoptosis. The first part of my phD work consisted in demonstrating the in vitro unique role of these proteins for ovarian cancer cells protection from apoptosis, using siRNA-mediated side by side silencing of the expression of anti apoptotic members of Bcl-2 family. Second part of my work concerned the development of an in vivo RNA interference strategy to simultaneously inhibit expression of these targets in peritoneal carcinomatosis and subcutaneous ovarian tumors in nude mice. The nterest of two non-viral delivery systems, a second/first polymer and atelocollagen, complexed with siRNA administered by IV or IP route with different administration protocols was evaluated. Radiolabeled siRNA imaging allowed apprehension of siRNA distribution, and their effect was evaluated by studying targets expression and apoptosis induction as well as by bioluminescent imaging. Nevertheless, no vectorization protocol revealed adequate efficiency for clinical translation. Third part of this manuscript relates PET imaging interest for early evaluation of the effect of a PI3K/mTOR inhibitor, BEZ 235, in subcutaneous ovarian tumor in nude rat

La régulation de l’apoptose fait partie des nouvelles cibles thérapeutiques dans la lutte contre le cancer. L’apoptose est l’autodestruction programmée des cellules qui, suite à un besoin physiologique, permet de réguler le développement des cellules. Dans de nombreux cancers, ce mécanisme est inhibé par une surexpression des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 comme Bcl-xL et Mcl-1. Ce phénomène entraîne le développement des cellules tumorales et des résistances aux chimiothérapies. Dans cette optique, notre équipe à l’Institut de Chimie des Substances Naturelles a développé un criblage de plantes tropicales sur ces cibles. Des écorces d’une annonacée de Malaisie, Meiogyne Cylindrocarpa, a été isolé un sesquiterpène dimère, la meiogynine A, présentant une bonne affinité vis-à-vis de Bcl-xL (Ki = 10.7 M). Sa synthèse totale a été réalisée au laboratoire afin de déterminer sa configuration absolue et d’étudier les premières relations structure activité. Un de ses diastéréoisomères a également présenté une bonne affinité vis-à-vis de la protéine Bcl-xL.Afin d’étudier et d’approfondir les premières relations structure activité, la modulation de la meiogynine A a été réalisée. La synthèse des diénophiles acides a été optimisée afin de conduire majoritairement aux diénophiles précurseurs des composés actifs. Différents triènes ont également été synthétisés au laboratoire en vue de modifier la partie Sud de la meiogynine A. Plusieurs analogues ont ainsi pu être obtenus et ont été évalués biologiquement sur des tests in vitro et ex vivo. Des études de modélisation moléculaire et de RMN structurale ont également été réalisées
The control of the apoptosis is one of the new modern key to fight against the cancer. The apoptosis is the self destruction of cells, part of the homeostasis, which regulates the cell developement. In several cancers, the over-expression of anti-apoptotic proteins, as Bcl-xL and Mcl-1 parts of the Bcl-2 proteins family, inhibate this naturel process. This phenomenum induce the tumoral cells developement and the chemotherapy’s resistance. In order to find new compounds which can regulate the apoptosis, our group in the Institut de Chimie des Substances Naturelles has screened different tropical plants on these targets. A Malaysian plant, Meiogynine Cylindrocarpa, was selected and the phyotchemist work on this plant gave us a new sesquiterpen , the meiogynin A (Ki = 10.7 M on Bcl-xL). Its total synthesis was realised in our laboratory in order to determine its absolute configuration and find the first structure activity relation. One of the synthetised diastereoisomers has presented a better affinity toward the protein. In order to precise these first structure activity relations, the modulation of the meiogynin A was initiated. The synthesis of the acid dienophiles was optimised, the main compounds are the precursors of the active decalins. New triene was also obtained in order to modulate the South Part of the meiogynin A. Thanks to a Diels-Alder reaction, these precursors were combined in order to form new analogues of the meiogynin A. All these compounds were biologically tested (in vitro et ex vivo). Experiments of molecular docking and 2D NMR were also realised

Un criblage biologique préliminaire a montré que l'extrait des écorces d'Endiandrakingianapossédait une forte affinité pour la protéine anti-apoptotique Bcl-xL, motivant ainsi la réalisationd’une étude chimique complète. Deux groupes de composés ont été isolés et caractérisés: d’une part, huit nouveaux dérivés de l'acide endiandrique (les acides kingianiques A à H [120−127]) et d’autre part, trois nouvelleskingianines (les kingianines O à Q [128−130]). Le potentiel inhibiteur des nouvelles molécules vis-à-vis des interactionsBcl-xL/Bak et Mcl-1/Bida ensuite été évalué, ainsi que leurs propriétés cytotoxiques sur diverses lignées cellulaires tumorales humaines. La seconde partie du manuscrit présente une approche vers la synthèse totale des kingianines et de composés analogues. Le squelette pentacyclique des produits naturels résulte formellement d’une réaction de Diels-Alder entre deux unités bicyclo[4. 2. 0]octadiène, elles-mêmes issues d’une cascade d’électrocyclisation de tétraènes entièrement conjugués. Une stratégie de construction directe de motifs bicyclo[4. 2. 0]octadiènespar une cycloaddition [2+2] entre des cycloalcènes et des cétènes convenablement choisisdoit assurer l’obtention des molécules cibles avec de bons rendements globaux. Au total, cinq approches ont été implémentées. Elles débutent par la cycloaddition [2+2] entre des cyclohexadiènes et des cétènes fonctionnalisés et se poursuivent par la fonctionnalisation des positions C7 et C8 en contrôlant la configuration relative de ces centres. Les résultats obtenus ont conduit à identifier les composés 280 et 311 comme des intermédiaires clefs à même d’être convertis en diènes ou en diénophiles, pouvant alors être engagés dans des cycloadditions de Diels-Alder pour accéder à la structure pentacyclique des kingianines
The preliminary screening showed that the bark of Endiandra kingiana Gamble exhibited potency as a modulating agent between Bcl-xL and Bak, which prompted its chemical investigation. Two groups of compounds were isolated and characterized; the endiandric acid series and the kingianin series. Eight new endiandric acid analogues (kingianic acids A-H [120-127]) and three new kingianin analogues (kingianin O-Q [128-130]) were isolated and structurally elucidated. The isolated compounds were evaluated for two bioassays; Bcl-xL/Bak and Mcl-1/Bid of binding affinities and cytotoxic effects against various human tumour cells. The second part describes the progression towards the total synthesis of kingianin analogues. The pentacyclic kingianin skeleton was formed by Diels-Alder reaction between two monomers having a bicyclo[4. 2. 0]octadiene backbone formed by a stereospecific electrocyclization of polyenes. The research was focusing on construction of bicyclo[4. 2. 0]octadiene monomer using [2+2] ketene cycloaddition approach at the early stage of the synthesis. One of the main advantages of such a strategy is the rapid assembly of the carbon skeleton of kingianins, thus maximizing the chances for good overall yields of the final products. So far, an efficient synthesis of the bicyclo[4. 2. 0]octene backbone was successfully achieved. Five approaches to synthesize this backbone starting from [2+2] cycloaddition of the cyclohexadienes to functionalized ketenes followed by functionalization of substituent at C-7 and C-8 positions with the correct relative configuration were described. From these approaches, compounds 280 and 311 were identified as the key intermediates. This key step of the synthesis provided an access to the kingianins skeleton

Bcl-xL et Mcl-1 sont deux protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 dont dépendent les cancers de l’ovaire pour leur survie, leur inhibition semble donc être une stratégie pertinente. La molécule BH3-mimétique ABT 737 (ou son analogue oral, l’ABT-263), est un puissant inhibiteur de Bcl-xL mais l’inhibition de Mcl-1 reste problématique. Les voies de signalisation PI3K/Akt/mTOR et MAPK/ERK régulent l’expression et l’activité de cette dernière protéine et de ses partenaires BH3-only (Bim, Puma, Noxa). Nous nous sommes donc intéressés à l’intérêt de leur inhibition pour sensibiliser les cellules cancéreuses ovariennes à l’ABT-737. La première étude menée avec le BEZ235, double inhibiteur PI3K/mTOR développé par le laboratoire Novartis, montre qu’il inhibe l’expression de Mcl-1 et induit celle de Puma, et qu’il sensibilise les cellules cancéreuses ovariennes à l’ABT-737 à condition que l’expression de Bim soit également induite. La deuxième étude a évalué les effets de l’AZD8055, inhibiteur du site actif de mTOR développé par le laboratoire AstraZeneca, et du trametinib, inhibiteur allostérique de MEK développé par le laboratoire GlaxoSmithKline et actuellement en clinique, sur trois lignées cancéreuses ovariennes. L’inhibition de l’expression de Mcl-1 et l’induction de celle de Puma par l’AZD8055 ne permettent pas de diminuer suffisamment le ratio [Mcl-1/protéines BH3-only] pour sensibiliser les cellules à l’ABT-737. En revanche, la forte induction de Bim sous forme active déphosphorylée par le trametinib permet de diminuer suffisamment ce ratio pour sensibiliser deux des trois lignées testées à l’ABT-737. C’est cependant la triple combinaison AZD8055/trametinib/ABT-737 qui est la plus efficace pour induire une apoptose massive dans les trois lignées. Par ailleurs, de façon intéressante, l’association de l’AZD8055 et du trametinib est cytotoxique sans ABT 737 dans une des lignées testées. Ces résultats mettent en évidence l’efficacité de différentes stratégies thérapeutiques multi-cibles et la nécessité de définir des marqueurs prédictifs de la réponse afin d’évoluer vers un traitement personnalisé pour améliorer la prise en charge des cancers de l’ovaire
Ovarian cancers depend on Bcl-xL and Mcl-1, two anti-apoptotic protein of the Bcl-2 family, for their survival and their inhibition seems to by a relevant strategy. The BH3-mimetic molecule ABT-737 (or its oral form, ABT-263), is a strong Bcl-xL inhibitor, but Mcl-1 inhibition remains problematic. Signaling pathways PI3K/Akt/mTOR and MAPK/ERK regulate expression and activity of Mcl-1 and its BH3-only partners (Bim, Puma, Noxa). We focused on the interest of their inhibition to sensitize ovarian cancer cells to ABT-737. The first study with BEZ235, a PI3K/mTOR dual inhibitor developed by Novartis, inhibits Mcl-1 expression and induces the one of Puma, and sensitizes ovarian cancer cells to ABT-737 provided that Bim expression is induced. The second study evaluated the effects of AZD8055, mTOR active site inhibitor developed by AstraZeneca, and of trametinib, MEK allosteric inhibitor developed by GlaxoSmithKline and currently in clinic, on three ovarian cancer cell lines. Mcl-1 expression inhibition and Puma expression induction by AZD8055 does not sufficiently reduce [Mcl-1/BH3-only proteins] ratio to sensitize cells to ABT-737. On the other hand, strong Bim induction in its active dephosphorylated form by trametinib sufficiently reduce this ratio to sensitize two of the three cell lines tested to ABT-737. Nevertheless, the triple combination AZD8055/trametinib/ABT-737 is the most efficient to induce massive apoptosis in the three cell lines. Besides, interestingly, AZD8055 and trametinib association is cytotoxic without ABT-737 in one of the tested cell lines. These results highlight the efficacy of different multi-targets therapeutic strategies and the need of predictive marker definition of the response to develop personalized treatment and to improve ovarian cancer management

La régulation de l'apoptose fait partie des nouvelles cibles thérapeutiques dans la lutte contre le cancer. L'apoptose est l'autodestruction programmée des cellules qui, suite à un besoin physiologique, permet de réguler le développement des cellules. Dans de nombreux cancers, ce mécanisme est inhibé par une surexpression des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 comme Bcl-xL et Mcl-1. Ce phénomène entraîne le développement des cellules tumorales et des résistances aux chimiothérapies. Dans cette optique, notre équipe à l'Institut de Chimie des Substances Naturelles a développé un criblage de plantes tropicales sur ces cibles. Des écorces d'une annonacée de Malaisie, Meiogyne Cylindrocarpa, a été isolé un sesquiterpène dimère, la meiogynine A, présentant une bonne affinité vis-à-vis de Bcl-xL (Ki = 10.7 M). Sa synthèse totale a été réalisée au laboratoire afin de déterminer sa configuration absolue et d'étudier les premières relations structure activité. Un de ses diastéréoisomères a également présenté une bonne affinité vis-à-vis de la protéine Bcl-xL.Afin d'étudier et d'approfondir les premières relations structure activité, la modulation de la meiogynine A a été réalisée. La synthèse des diénophiles acides a été optimisée afin de conduire majoritairement aux diénophiles précurseurs des composés actifs. Différents triènes ont également été synthétisés au laboratoire en vue de modifier la partie Sud de la meiogynine A. Plusieurs analogues ont ainsi pu être obtenus et ont été évalués biologiquement sur des tests in vitro et ex vivo. Des études de modélisation moléculaire et de RMN structurale ont également été réalisées.

Les interactions protéine-protéine (IPPs) contrôlent de nombreux processus physiologiques importantsdans les cellules humaines. Une caractéristique des cancers est l'échappement des cellules àl'apoptose, qui est souvent associé à la surexpression de protéines anti-apoptotiques, membres de lafamille de protéines Bcl-2. Cette famille comprend des membres anti-apoptotiques (Bcl-2, Bcl-xL,Mcl-1) et pro-apoptotiques. Dans de nombreux cancers dont les cancers de l’ovaire chimiorésistants,l'équilibre entre les membres pro- et anti-apoptotiques de la famille de protéines Bcl-2 est altéré etconduit à la survie des cellules cancéreuses. Une des stratégies envisagées pour surmonter cettechimiorésistance est rétablir l’apoptose par l’inhibition concomitante des protéines Mcl-1 et Bcl-xL.L’objectif est de concevoir des inhibiteurs à dualité d’action visant les protéines Mcl-1 et Bcl-xL.Les travaux antérieurs du laboratoire ont permis la découverte d’un inhibiteur sélectif de la protéineMcl-1, appelé Pyridoclax. Par une approche combinant les méthodes de Fragment-Based Drug Designet Structure-Based Drug Design, à partir de la structure du Pyridoclax, la conception de dual inhibiteurs,leur synthèse et leur évaluation biologique, sont rapportées dans cette thèse. L’exploration de nouveauxespaces chimiques et biologiques est ainsi rendue possible par la mise en oeuvre de cette approche ausein de laquelle le développement de nouvelles méthodologies de synthèse dans le but de concevoirdes fragments tridimensionnels originaux sera présenté.Ces travaux de thèse ont permis de concevoir, synthétiser et caractériser plus de 90 molécules.Certaines ont montré une activité pro-apoptotique intéressante en inhibant les protéines Mcl-1 et Bcl-xLnotamment
Protein-protein interactions (PPIs) control many important physiological processes within human cells.A hallmark of cancers is the escape of cells from apoptosis, which is often associated with theoverexpression of the anti-apoptotic proteins of the Bcl-2 family. This family comprises pro-survival(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1) and pro-apoptotic members. In many cancers and, in particular, chemoresistantovarian cancers, the balance between the pro- and anti-apoptotic Bcl-2 family members is alteredleading to the survival of cancerous cells. One of the strategies used to overcome chemoresistance isto re-establish apoptosis by the concomitant inhibition of Mcl-1 and Bcl-xL proteins. Therefore, theobjective is to design dual Mcl-1/Bcl-xL inhibitors.Our groups previous work allowed the discovery of a selective Mcl-1 inhibitor, named Pyridoclax. UsingFragment-Based Drug Design and Structure-Based Drug Design approaches, from the structure ofPyridoclax, the design, synthesis and biological evaluation of dual inhibitors are reported in this thesis.The exploration of novel chemical and biological space is possible by the implementation of thisapproach. The development of synthetic methodologies for the design of new 3-dimensional fragmentswill be presented.In this work, around 90 molecules were synthesized using an approach which combined Fragment-Based Drug Design and Structure-Based Drug Design methods. Some showed a pro-apoptotic activityby inhibiting Mcl-1 and Bcl-xL proteins

L’échappement des cellules cancéreuses ovariennes et de lymphomes à l’apoptose est en partie lié à la suprexpression de deux protéines anti-apoptotiques : Mcl-1 et Bcl-xL. L’inhibition de ces protéines entraîne une toxicité cardiaque et plaquettaire, et l’inhibition de l’une entraîne la surexpression de l’autre. Leur dégradation concomitante pourrait donc rétablir l’équilibre dans les cellules cancéreuses et induire l’apoptose. L’objectif de ce projet est de synthétiser des molécules à double activité, capables de dégrader à la fois Mcl-1 et Bcl-xL. Pour cela, nous avons utilisé l’approche PROTAC développée en 2001 par le Pr. Crews. Les composés PROTAC synthétisés sont constitués d’oligopyridines (ligands affins pour Mcl-1 et/ou Bcl-xL développés par le CERMN) comme ligand de protéines d’intérêt, et d’un ligand en charge du recrutement d’une E3 ligase, reliés par un linker. Une chimiothèque de 40 composés PROTAC a été synthétisée et évaluée sur des lignées de cellules cancéreuses ovariennes et de lymphomes. Sur les lignées de cancers ovariens, les résultats obtenus ont permis de réaliser des études de Relations Structure-Activité. Le meilleur composé, PBM1, a validé le concept du projet, en dégradant Mcl-1 à hauteur de 91 %, à 10 nm après 48 h de traitement. Afin d’élargir le champ d’utilisation de la chimiothèque synthétisée, 12 molécules ont été évaluées sur des lignées de lymphomes, et la meilleure molécule PBM21, dégrade Mcl-1 et Bcl-xL à hauteur de 95 et 70 % respectivement à 0,1 nM, validant le concept sur un autre type de cancer.Une évaluation précoce des paramètres ADME a également été conduite, dans laquelle les composés PROTAC, avec des logP compris entre 4 et 5, se sont montrés lipophiles mais capables de passer les membranes, grâce notamment à leur pouvoir caméléon
The escape of ovarian cancer cells and lymphoma cells from apoptosis is partly linked to the superexpression of two anti-apoptotic proteins: Mcl-1 and Bcl-xL. Inhibition of these proteins leads to cardiac and platelet toxicity, and inhibition of one leads to overexpression of the other. Their concomitant degradation could therefore restore the balance in cancer cells and induce apoptosis. The aim of this project was to synthesise dual-activity molecules capable of degrading both Mcl-1 and Bcl-xL. To achieve this, we used the PROTAC approach developed in 2001 by Prof. Crews. The PROTAC compounds synthesised consist of oligopyridines (affine ligands for Mcl-1 and/or Bcl-xL developed by CERMN) as ligands for proteins of interest, and a ligand responsible for recruiting an E3 ligase, linked by a linker. A chemical library of 40 PROTAC compounds was synthesised and evaluated on ovarian cancer and lymphoma cell lines. On ovarian cancer cell lines, the results obtained enabled Structure-Activity Relationship studies to be carried out. The best compound, PBM1, validated the project concept, degrading Mcl-1 by 91% at 10 nm after 48 hours of treatment. In order to broaden the field of use of the synthesised chemical library, 12 compounds were evaluated in lymphoma lines, and the best compound, PBM21, degraded Mcl-1 and Bcl-xL by 95% and 70% respectively at 0.1 nM, validating the concept in another type of cancer. An early evaluation of the ADME parameters was also carried out, in which the PROTAC compounds, with logP between 4 and 5, were shown to be lipophilic but able to cross membranes, thanks in particular to their chameleon-like properties

Les cancers de l’ovaire représentent la première cause de décès par cancer gynécologique. L’échec des traitements, lié à l’apparition d’une chimiorésistance, implique de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans ce cadre, le laboratoire a mis en évidence la coopération de deux molécules anti-apoptotiques surexprimées dans les cancers de l’ovaire, Mcl-1 et Bcl-xL, qui empêchent alors le déclenchement de la mort cellulaire par apoptose. L’inhibition de ces cibles est alors mise en place. Un BH3-mimétique inhibiteur de Bcl-xL a été développé par la société Abbvie, l’ABT-737, qui possède un dérivé administrable par voie orale l’ABT-263 en essai clinique. En revanche, aucun inhibiteur de Mcl-1 n’est actuellement en clinique. L’inhibition de cet anti-apoptotique est donc l’un des objectifs du laboratoire. Sachant que Mcl-1 est extrêmement régulée, que l’inhibition de la voie de signalisation PI3K/Akt/mTOR conduit à l’inhibition de cet anti-apoptotique, et que le calcium est capable de moduler cette voie, nous nous sommes demandés si la modulation des flux calciques permettait l’inhibition de Mcl-1 dans nos cellules. Ces travaux de thèse ont pu montrer dans un premier temps que la chélation calcique par le BAPTA-AM permettait d’inhiber Mcl-1 via la voie mTORC1 et de sensibiliser les cellules à l’ABT-737. Dans un second temps, l’étude de l’effet d’un inhibiteur des flux calciques en essais cliniques, le carboxyamidotriazole a permis de mettre en évidence que l’inhibition des canaux calciques capacitifs pouvait entraîner l’inhibition de Mcl-1 de nouveau en inhibant mTORC1 et induire la mort cellulaire en combinaison avec l’ABT-737. Enfin des observations morphologiques ont montré que le CAI induisait un changement morphologique aboutissant à la mort des cellules. Ce type de mort semble être lié à une perturbation du métabolisme des cellules cancéreuses IGROV1-R10 et se rapprocherait d’une mort récemmement décrite dans la littérature : l’autosis
Ovarian cancer is the leading cause of death from gynecological cancer. There is an urgent need to find new therapeutic strategies due to failure of treatments associated to development of chemoresistance. In this context, the laboratory has shown the cooperation of two anti-apoptotic proteins overexpressed in ovarian cancer, Mcl-1 and Bcl-xL, for preventing apoptotic cell death. ABT-737, a Bcl-xL inhibitor BH3-mimetic, was developed by Abbvie and has a clinically derivative named ABT-263. In contrast, no Mcl-1 inhibitor is currently available in clinic. The inhibition of this anti-apoptotic protein is therefore one of the objectives of the laboratory. Since inhibition of PI3K / Akt / mTOR signaling pathway leads to inhibition of Mcl-1 expression and calcium is able to modulate this pathway, we wondered if the modulation of calcium fluxes allowed the inhibition of Mcl-1 in ovarian cancer cells. First we were able to show that calcium chelation by BAPTA-AM allowed to inhibit Mcl-1 expression via mTORC1 pathway and to sensitize the cells to ABT-737. In a second step, we investigated the effect of an inhibitor of calcium fluxes that is evaluated in clinical studies, carboxyamidotriazole. We show that the inhibition of capacitive calcium channels could lead to Mcl-1 down-expression via inhibition of mTORC1 and promote apoptosis in combination with ABT-737. Finally, we observed that CAI induces a morphological change resulting in cell death. This type of death seems to be related to disruption of metabolism in IGROV1-R10 cancer cells and would be close to a cell death recently described in the literature: autosis