Méthylation de l'ADN, ADN méthyltransférases, Criblage basé sur la structure, Synthèse multicomposant en une étape, Antitumoraux, Modélisation moléculaire

La méthylation de l'ADN - régulée principalement par l'enzyme de maintenance DNMT1 et les méthyltransférases de novo DNMT3A/3B - constitue une marque épigénétique majeure qui façonne l'expression génique et se trouve fréquemment dérégulée dans le cancer. Une hyperméthylation étendue des promoteurs et une surexpression des DNMT sont observées dans les tumeurs pancréatiques, mammaires, colorectales, pulmonaires et dans les leucémies ; en outre, de plus en plus de données montrent que DNMT1 peut également participer à des événements de méthylation de novo. Cette thèse s'inscrit dans un programme de chimie médicinale consacré à la conception rationnelle, à la synthèse et à l'évaluation biologique d'inhibiteurs de DNMT, avec le double objectif de fournir des outils pharmacologiques et de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques. Le Chapitre 1 rappelle les bases de la méthylation de l'ADN, décrit la machinerie catalytique des méthyltransférases et passe en revue l'état de l'art des inhibiteurs sélectifs des isoformes DNMT1 et DNMT3. Le Chapitre 2 détaille notre stratégie de conception guidée par la structure. En tirant parti de la réaction catalytique conservée de transfert du groupement méthyle de la S-adénosyl-L-méthionine vers la cytosine, nous avons exploité une divergence unique mais déterminante : la Val1580 de DNMT1 est remplacée par un Trp893 dans la DNMT3A, à l'interface des poches de liaison du substrat et du cofacteur. Pour la reconnaissance par les DNMTs, le motif pharmacophorique du ligand naturel, la cytosine, est conservé puis associé à un hétérocycle aromatique polycyclique afin de s'écarter chimiquement de la structure d'une base d'ADN mais également d'optimiser les interactions avec le site actif et peut-être permettre une meilleure sélectivité. Les criblages de docking ont fait émerger deux familles hétérocycliques privilégiées - la série A azotée et la série B oxygènée - et permis d'optimiser leurs profils de substitution. Les Chapitres 3 et 4 décrivent le travail de synthèse. Des séquences rationalisées de quatre à cinq étapes ont été élaborées pour les deux squelettes, chacune débutant par une réaction one-pot à trois composants à partir de réactifs commerciaux. Si la série A n'a livré qu'un seul analogue, seize dérivés ont été obtenus dans la série B. Le chapitre 5 est consacré à l'évaluation biologique de l'ensemble des composés. Un criblage enzymatique initial, mené en collaboration avec le Dr P. Arimondo (UMR 3523, Institut Pasteur), a quantifié l'inhibition des DNMT1 et DNMT3 et mis en évidence deux molécules présentant une sélectivité marquée pour la DNMT3. Ces têtes de série ont ensuite fait l'objet d'essais cellulaires, tandis qu'une étude de modélisation moléculaire et de dynamique moléculaire a été conduite afin de tenter d'élucider les bases structurales de leur sélectivité. La thèse se conclut par une synthèse des principaux résultats et des perspectives de recherche, suivie d'un chapitre détaillant l'ensemble des protocoles expérimentaux.