Dendrimères phosphorés catanioniques comme inhibiteurs du VIH : synthèse, propriétés physicochimiques et activité antivirale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Dendrimères phosphorés catanioniques comme inhibiteurs du VIH : synthèse, propriétés physicochimiques et activité antivirale

Résumé

The galactosylceramide or GalCer, a glycolipid derived, is a cellular receptor of the HIV. It acts through its high affinity for the V3 loop of gp120 of HIV. One therapeutic strategie employed involves the synthesis of chimeras designed to mimic the receptor and then, to block the recognition between the virus and the cells GalCer (+) and CD4 (+). In addition, the most cell recognition processes aremultivalent. The inhibition of these processes is more effective when a multivalent inhibitor is used. It is within this context that the use of phosphorus dendrimers catanionic GalCer analogues mimicking cell surfaces was considered. These compounds are obtained by a simple acid-base reaction in water between an acid-terminated dendrimer and a long chain aminosugar called aminolactitol. These catanionics dendrimers are supramolecular assemblies whose stability is ensured by hydrophobic interactions between the dendrimer branches and the chains of amino sugar. Previous work conducted in our laboratories have shown that these multivalent analogs of GalCer are very good inhibitors of HIV-1 but they have a non-negligible cell toxicity. In order to reduce the cytotoxicity and to study the influence of the periphery of the dendrimer on the anti-HIV activity by introducing various chemical modifications near the ion pair, we designed a series of first generation phosphonic acid-terminated dendrimers and their catanionic analogs of GalCer. The central hypothesis of this strategy was the possibility of increasing the stability of the ion pair through chemical changes, including increased hydrophobic effects by an additional alkyl chain. This series of catanionic analogs of GalCer shows a very good activity but a low therapeutic index due to relatively high values of toxicity, despite the structural changes made. For this reason, first of all, we have verified that this cytotoxicity was not related to aggregation properties of these catanionic dendritic analogues. This validation has confirmed our initial hypothesis that explains the cytotoxicity by a lack of in vitro stability of the ion pair, and the partial release of aminolactitol in the biological environment. This detergency effect could explain this cytotoxicity. To validate this hypothesis, fluorimetry experiments were performed using model compounds. For that, new catanionic fluorescent analogues have been designed. The dissociation constants obtained by spectrofluorometry are low (about 10-5 M) for all dendrimers. This means that the ion pair is partially dissociated in the cell culture medium. It can be possible that interactions between the aminolactitols of catanionic assemblies and cellular receptors enhance the dissociation. Indeed, these dissociation constants are 10000 times larger than those corresponding to other biological partners of GalCer. For instance, the dissociation constant of the gp120-GalCer complex is the order of nanomoles. Although this is a model, the ion pair is probably not able to maintain the association catanionic. This work allowed us to correlate the biological properties of catanionic dendrimers and their physico-chemical properties and may help to design other multivalent analogs of GalCer which can be more efficient.
Le galactosylcéramide ou GalCer, dérivé glycolipidique, est l'un des récepteurs cellulaires du VIH. Il agit grâce à son affinité élevée pour la boucle V3 de la gp120 du VIH. Une des stratégies thérapeutiques employées consiste en la synthèse de leurres visant à mimer ce récepteur afin de bloquer la reconnaissance entre le virus et les cellules GalCer(+) et CD4(+). De plus, la plupart des processus de reconnaissance cellulaire sont multivalents. L'inhibition de ces processus est donc plus efficace quand un inhibiteur multivalent est utilisé. C'est dans ce contexte que l'utilisation de dendrimères phosphorés catanioniques analogues du GalCer mimant les surfaces cellulaires a été envisagée. Ces composés sont obtenus par une simple réaction acido-basique dans l'eau entre un dendrimère à terminaisons acide et un aminosucre à longue chaine appelé aminolactitol. Les dendrimères catanioniques résultants sont des assemblages supramoléculaires dont la stabilité est assurée par des interactions hydrophobes entre les branches du dendrimère et les chaînes de l'aminosucre. Les travaux précédents réalisés dans nos laboratoires ont ainsi montré que ces analogues multivalents du GalCer sont des très bons inhibiteurs du VIH-1 mais qu'ils possèdent une toxicité cellulaire non-négligeable. Dans le but de diminuer cette cytotoxicité et d'étudier l'influence de la périphérie du dendrimère sur l'activité anti-VIH par l'introduction de diverses modifications chimiques près de la paire d'ions, nous avons conçu une série de dendrimères de première génération à terminaison acide phosphonique et leurs analogues catanioniques du GalCer. Ces composés et leurs précurseurs ont été étudiés par spectrométrie de RMN du proton, du phosphore 31 et du carbone 13. En particulier, la spectrométrie de RMN du phosphore 31 a été un outil efficace pour contrôler les modifications chimiques. L'hypothèse centrale de cette stratégie était la possibilité d'augmenter la stabilité de la paire d'ions grâce à des modifications chimiques, notamment par l'augmentation des effets hydrophobes apportés par une chaîne alkyle supplémentaire. Cette série d'analogues catanioniques du GalCer montre une très bonne activité mais des index thérapeutiques bas à cause des valeurs relativement élevées de la toxicité, malgré les modifications structurales réalisées. C'est pourquoi nous avons d'abord vérifié que cette cytotoxicité n'était pas liée aux propriétés d'aggrégation de ces analogues catanioniques dendritiques. Cette validation a conforté notre hypothèse initiale qui explique la cytotoxicité par un manque de stabilité de la paire d'ion in vitro, et la libération partielle d'aminolactitol dans le milieu biologique, dont les propriétés détergentes pourraient expliquer la cytotoxicité. Pour valider cette hypothèse, des études par fluorimètrie ont été réalisées avec des composés modèles, à l'aide de nouveaux analogues catanioniques fluorescents conçus pour cette étude. Les constantes de dissociation obtenues par spectrofluorométrie sont faibles (de l'ordre de 10-5 M) pour tous les dendrimères. Cela signifie que la paire d'ions est partiellement dissociée dans le milieu de culture cellulaire. Il n'est donc pas exclu que des interactions entre les aminolactitols du catanioniques et des récepteurs cellulaires renforcent la dissociation. En effet, ces constantes de dissociation sont 10000 fois plus grandes que celles correspondantes à des autres partenaires biologiques du GalCer, par exemple, la constante de dissociation du complexe GalCer-gp120 est de l'ordre de la nanomole. Bien qu'il s'agisse d'un modèle, la paire d'ions n'est pas sans doute capable de maintenir l'association catanionique. Ces travaux nous ont permis de corréler des propriétés biologiques de dendrimères catanioniques à leur comportement physico-chimiques et pourraient aider à concevoir d'autres candidats analogues multivalents du galcer plus performants.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_A_Perez.pdf (57.05 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00629122 , version 1 (05-10-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00629122 , version 1

Citer

Alexandra Perez Anes. Dendrimères phosphorés catanioniques comme inhibiteurs du VIH : synthèse, propriétés physicochimiques et activité antivirale. Chimie. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00629122⟩
266 Consultations
966 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More