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Des dinucléotides modifiés comme inhibiteurs de la polymérase NS5B du virus de l’hépatite C

Responsables Karine ALVAREZ

Personnes impliquées : Dr Karine Alvarez, Reuben Ovadia, Dr Stéphane Priet, Joelle Boretto-Soler

L’objectif de ce projet est l’élaboration de nouveaux traitements plus efficaces contre les hépatites C chroniques afin d’enrayer l’évolution de la maladie vers la cirrhose et le cancer du foie. Il consiste à développer de nouveaux inhibiteurs analogues de nucléotides ciblant le complexe réplicatif du virus de l’hépatite C et en particulier la polymérase NS5B de ce virus. La séparation de la synthèse de l’ARN en deux étapes biochimiquement et structuralement distinctes ouvre la possibilité de concevoir des inhibiteurs capables de cibler l’une et/ou l’autre des phases d’initiation et d’élongation. Nous avons choisi de concevoir des inhibiteurs qui ciblent spécifiquement la phase d’initiation.

Notre choix s’est porté sur plusieurs séries de « dinucléotides » GpC : une série « dinucléotide phosphoramidate » et une série « PNA ou chimère PNA/ARN ou ARN/PNA ». (Cf Figure 1)

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Figure 1
Structure des molécules cibles phosphoramidates, PNA et chimères PNA/ARN.

La synthèse des dinucléotides phosphoramidates GpC, a été réalisée par le Dr Ivan Zlatev durant sa thèse sous la responsabilité du Dr François Morvan dans l’équipe du Dr Jean-jacques Vasseur, au laboratoire de Chimie Biomoléculaire de Synthèse à Montpellier.. Dans un premier temps, 14 dinucléotides phosphoramidates GpC « 3’-OH » ont été synthétisés, testés sur l’enzyme et en système réplicon HCV. La meilleure molécule obtenue dans cette série présente un IC50 contre l’enzyme de 25 µM et un EC50 de 9 µM en réplicon. (Cf figure 2). Des résultats de modélisation moléculaire obtenus par Ivan Barvik montrent que le dimère phosphoramidate bloque l’entrée du site actif aux nucléosides triphosphates suivants conduisant à l’inhibition de la polymérisation.

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Figure 2
Modèle moléculaire d’un dinucléotide phosphoramidate dans le site actif de la polymérase NS5B de HCV

Dans le but d’augmenter encore l’activité de ces dinucléotides phosphoramidates GpC, une seconde série a été conçue « 3’-désoxy » ou « 3’-H ». Le composé le plus actif de cette série, portant un lien amine chargé négativement, présente un IC50 contre l’enzyme de 8 µM et un EC50 de 2,6 µM en réplicon. De plus, en collaboration avec Ivan Barvik, nous avons réalisé un model structural et nous avons proposé une interprétation du gain apporté par l’absence d’extrémité 3’-OH et de différents groupements phosphoramidate grâce à une étude par dynamique moléculaire. En effet, l’absence d’extrémité 3’-OH entraine une meilleur stabilisation du diastéréoisomère en conformation Sp du dinucléotide dans le site catalytique. De plus, cette stabilisation due à des liaisons hydrogènes supplémentaires avec les acide aminés du site catalytique de l’enzyme influe sur des interactions entre l’atome d’oxygène présent sur le phosphore à l’opposé du lien phosphoramidate et les ions magnésium catalytiques, conduisant à une stabilisation supplémentaire. (Cf figure 3)

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Figure 3
Modèle moléculaire d’un dinucléotide Sp/Rp GC 3’-H et Sp/Rp GC 3’-OH phosphoramidate dans le site actif de la polymérase NS5B de HCV.

Après le succès obtenu avec les inhibiteurs dinucléotides phosphoramidates, notre projet s’est orienté vers plusieurs séries de « dinucléotides » GpC plus flexibles de type PNA ou chimère PNA/ARN ou ARN/PNA. Ce travail a débuté en octobre 2011.
Les PNAs sont des analogues d’acides nucléiques dans lesquels le squelette sucre-phosphate du nucléoside naturel est remplacé par un pseudopeptide synthétique généralement formé d’unités de N-(2-amino-éthyl)-glycine. Pour la structure chimère ARN-PNA, la jonction est réalisée par lien phosphodiester ou phosphoramidate.

Publications

  • Priet S, Zlatev I, Barvik I, Geerts K, Leyssen P, Neyts J, Dutartre H, Canard B, Vasseur JJ, Morvan F, Alvarez K (2010) J Med Chem 53 6608-17
  • Zlatev I, Dutartre H, Barvik I, Neyts J, Canard B, Vasseur JJ, Alvarez K, Morvan F (2008) J Med Chem 51 5745-5757

Collaborateurs

- Drs Jean-jacques Vasseur et François Morvan, UMR 5625, CNRS, Université de Montpellier II, Laboratoire de Chimie Organique Biomoléculaire de Synthèse. Montpellier, France.
- Drs Johan Neyts et Jan Balzarini, Rega Institute for medical research, Université catholique de Leuven , Belgique.
- Pr Ivan Barvik Jr. Institute of Physics, Charles University, Ke Karlovu 5, Prague 12116 2, Republique Tcheque.

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Financements

- Bourse doctorale du ministère (Septembre 2011 – 2014).
- Financement ANRS (2 ans), 115100 euros (janvier 2005 – 2007). En collaboration avec les Drs J.J. Vasseur et F. Morvan « des dinucléotides modifiés comme inhibiteurs potentiels du complexe réplicatif du virus de l’hépatite C ».

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