58
1 1562 Fondation par Philippe II roi d’Espagne 1854 Louis Pasteur fonde la Faculté des Sciences de l’Université de Lille Il en est le premier Doyen. UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE Il travaille sur la fermentation de la bière ---> microbiologie microbiologie

Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

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Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine? - Conférence du 6e édition du Cours international « Atelier Paludisme » - BROCARD Jacques - France - [email protected]

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Page 1: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

1

1562Fondation par Philippe II

roi d’Espagne

1854Louis Pasteur fonde

la Faculté des Sciences de l’Université de Lille

Il en est le premier Doyen.

UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE

Il travaille sur la fermentation de la bière ---> microbiologiemicrobiologie

Page 2: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

2

Stratégie innovante : utilisation d’un composé organométallique

dans la lutte contre le paludisme.Synthèse et pharmacologie spécifique

de la ferroquine.

J. BROCARD, C. BIOT, L. MACIEJEWSKI, J. LEBIBI; Université des Sciences et Technologies de Lille ; France

D. DIVE; Institut Pasteur de Lille ; France

L. FRAISSE; Sanofi-Aventis

Page 3: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

3

COMMENT DÉCOUVRE T-ONUN NOUVEAU MÉDICAMENT?

Page 4: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

4

MALARIA IN THE WORLD���� One third of

the world populationis affected

Malaria remains the most important widespread parasitic diseaseClinical cases : 270 to 480 millions occured in AfricaMortality : 1,5 to 2,7 millions a year,

Large majority in Africa, childrens aged 0 – 5 years

The major concern in the treatment of the disease :increase resistance of the malarial Plasmodium falciparum to drugs.- In Africa : chloroquine (Nivaquine) resistance 70%- In Asia : mefloquine (Lariam) (important secondary effects) resistance 50%

Page 5: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

5

Doubling of the population of countries with endemic

malaria in the past two decades.

Population increase

Loss of interest in malaria programs during the last 25

years after the elimination of malaria in north America

and Europe.

Quasi-absence of new drugs

Global warming, associations with agriculture practice.Environmental and climatic changes

Increasing travel between endemic areas and free areas

in endemic countries.

Travel

Population migrations, collapse of Health services…War and Civil disturbances

Increasing resistance to low cost insecticides

(pyrethroids).

Mosquito resistance to

insecticides

Increasing resistance to low cost treatments

(chloroquine, antifolates).

Parasite resistance to drugs

Factors impacting on malariaFactors impacting on malaria

Page 6: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

6

A human, A human, a mosquito, a mosquito, Anophele gambiaAnophele gambia

a parasitea parasite, , Plasmodium Plasmodium falciparumfalciparum

Page 7: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

7

Hôte intermédiaire : Anopheles gambiae

Page 8: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

8

�MOTIVATION?

pour prolonger une collaboration utile pour l’Afriqueavec Jacques Lebibi, ancien Membre du groupeactuellement Recteur de l’Université de Masuku / Gabon..

Page 9: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

9

agent pathogène : Plasmodium falciparum

point vulnérable du parasite : le Plasmodium falciparum a besoin de fer pour

son développement intraérythrocytaire

Hypothèse : Vectorisation

Arrivée : De la flèche au centre de la cibleDu médicament sur sa cible

--> Guider la molécule active vers le plasmodium

Notre stratégie simpliste :combiner poison et appâtcombiner chloroquine et atome de fer

Page 10: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

10

L’atome de ferfer semble être le bon candidatpour vectoriser la molécule vers le Plasmodium

le ferfer est le métal le plus important en biologie :rôle dans l’’hhéémoglobinemoglobine

--> Problème : la séparation des ions en solution

ClNa

Na+ Cl-

--> comment éviter cette séparation?

Page 11: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

11

Chimie organométallique :

Liaisons fortes, non ioniques entre un mméétaltal et une molmolééculecule organiqueorganique

Fe Fc= QuickTime™ et un décompresseurPhoto - JPEG sont requis pour visualiser

cette image.

Le ferrocferrocèènene = molécule sandwich

Stable Thermiquement jusqu’à 400°C

Stable en milieu aqueux

Page 12: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

12

Fe

HO NHR*

amino alcool

Fe

NHRN*

diamine

Synthèse de metallocènes chiraux comme auxiliaires

Catalyse homogène Asymmetrique

H2

O

R1

R2 OH

OH

R1

R2

R1

R2

H

Hcatalyseur

Catalyseur asymétrique

« efficace » = auxiliaire chiral + métal (Rh)

50% 50% statistique

H2

> 99% < 1%

+

Activités du groupe de Synthèse Organometallique

Page 13: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

13

Plasmodium falciparum a besoin de fer pour son développement intraerythrocytaire.

N

HN

Cl

NEt2

chloroquine

Fe

NR2N

diamine

Fe

NMe2

N

HN

Cl

Nous comb inons un poison et un app ât = chlo roquine et ferrocene

ferroquine

Page 14: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

14

Analo gue of chloroq uine (nivaquine) Synthesis of ferroq uine Starting materia l diméth ylaminome thylferrocene commercially availa ble

réduction

NCl

Cl

+

NH2NMe2

Fc

ferroquine

NHNMe2

Fc

NCl

commercial (*)

BuLi NH2OH NMe2

FcNMe2

Li

FcNMe2

CHO

FcDMFNMe2N

HO

Fc

oxime

Page 15: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

15

O

N

N Et2

N

NCH3

N

Attempts to optimize ferroquine activity

Effect of the nature of the side chain

���� No improvement in the antimalarial activity

���� ferroquine remains the most ac tive

=

=

=

NR

R

NCl

Fc

NH NR

R

with

Page 16: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

16

Mo difica tion of the pos ition of the ferrocene moi ety

5

1

chloroquineFc

+

2

3 NCl

NEt

EtN

NCl

NHN

Et

Et

4

Mole cules bear ing the ferroceny grou p in 3, 4 and 5 posi tions synthesiz ed.

� activity low er or close to that of ferroquine (pos ition 1).

*

Page 17: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

17

SYNTHESIS OF POTENTIAL METABOLITES OF FERROQUINE

Similar to chloroquine (II and I terminal amines)

NCl

Fc

NH

N

HN

Cl

N Et

Et

chloroquineN

HN

Cl

N

Et

H

N

HN

Cl

N

H

H

NCl

Fc

NHN H

Me

N H

H

Ferroquine expectedmetabolites

Page 18: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

18

ferroceni c quin ine a nalogu es

quinine

N

HO

MeO

N NMe2

N

MeO

HOFc

N

N

MeO

HOFc

activity betwe en chloroquine and ferroquine

against chloroqui ne-resi stant strains

���� ferroqu ine remains the most active

Page 19: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

19

H

CH3

OCH 3

CH3

OH

O

O

O

H

H

CH 3

OCH3

CH3

O

O

O

H

O

ARTEMISININE DIHYDROARTEMISININE

FERROCENIC D IHYDROARTEMISI NE ANALOGUES

ARTEMISININE isolat ed from Artemis ia annua L.

More so luble and more potent in hydrogenated form : dih ydroartémis inine

Comb ination dihydroartemi sinine/ferrocene

via an ester or ether fun ction : analogy wi th arteme ther or artesunate

Page 20: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

20

H

HO

O

O

O

O

H

Fc

Fc

NH

Fc

CO2Et

Fc

CO2- Na+

Fc

O

With ether or ester function

two mol ecu les display activi ty close , but not m uch low er thanartemis in ine a nd d ihy droartemi si ni ne

���� no in teres t for devel op ment

���� fer roquine rema in s the most activ e

Page 21: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

21

Lipinski’s rule

3< 10H acceptors

1< 5H donors

3.9-4.7

5.1

< 5Calc. logP

(ACD)

433.8

FQ

< 500

Criteria

MW

Compound

FQ fulfills the Lipinski’s criteria.

Page 22: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

22

In vitro antimalarial activity of FQ

Antimalarial activity on strains of P. falciparum

Chloroquine sensitive : HB3 chloroquine resistant : Dd2, FCR3

Chloroquine

Ferroquine

HB3 FCR3 Dd20

100

200

300

strain

IC 50 nM

HB3 Dd20

25

50

75

Strain

IC 50 nM

Chloroquine-sensitive threshold is IC50 = 100 nM

Ferroquine : active against chloroquine-sensitive and chloroquine–resistant strains

Page 23: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

23

In vivo studies (mice)P. berghei (CQ sensitive)

Parasitemy study : ED50 et ED90 (mg/kg): daily doseduring 4 days,subcutaneousinjection (SC)

CQ FQ

ED50 1,39 1,22

ED90 2,70 1,95--> small difference CQ/FQ

Survival study :survival up to 40 daysafter the end of 4-daystest

CQ CQ CQ FQ FQ

Dose mg/kg/day (4 days) 1 10 20 1 10

Number of surviving mice 0/15 0/15 2/3 0/15 14/15

Higher sensitivity to ferroquine���� better survival ratio with ferroquine

Page 24: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

24

Mi ce infected by P. yoell i

NS=CQ sensitive and N =CQ resistant

ED50 (mg/kg/jour) daily doseduring 4 days,orally (PO) or subcutaneous injection(SC)

CQ FQ

Pl. yoelli N SC 2,76 2,63

Pl. yoelli N PO 3,56 3,79

Pl. yoelli NS SC 8,53 2,63

Pl. yoelli NS PO 6,68 3,87

in vivo tests in agreement wtih the in vitro results on resistant strain

Comparison oral administration / subcutaneous injection :���� good absorption of ferroquine

Page 25: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

Souches de laboratoire CQ, CI50(nM)

FQ, CI50(nM)

3D7 12 7HB3 22 20D10 23 18Dd2 62 19W2 149 13FCR3 152 21K1 352 14Isolats de terrain CQ, CI50

(nM)FQ, CI50

(nM)Gabon (103) 370 11Sénégal

CQS (24)CQR (29)

29351

610

Cambodgia (127) 129 31Gabon Haut-Ogooué (116)

FrancevilleBakoumba

141398

1628

Gabon Lambarene (81) 113 2Thaïlande (65) 341 9

Pharmacologie spécifique

in vitro

Page 26: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

in vivo

P. vinckei curative ~ 8 mg/kg/d

Pharmacologie spécifique

Toxicologie

Test de Ames

Test FETAX

Test micro-noyau in vitro et in vivo

in vitro Pas de résistance croisée CQ/FQ

Page 27: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

27

Synthesis of in vitro and in vivo ADME data

No problem during drug development is anticipatedThis parameter has to be investigated during development

This problem will slow down the development process

•following oral administration in humans

FQ should exhibit an adequate pharmacokinetic profile following oral administration in humans

Papp= 30 10-7

cm/sec

In vitroabsorption

(Caco-2)

low

Intersubjectvariability

N-demethyl0.055-0.067Mk = Ms >R > D = H

Dog = ManPe = 0.8 10-3

cm/minSSR97193

Mainmetabolites

In vitroClearance inhuman hep.

In vitro interspeciesvariability inmics

Qualitative Quantitative

In vitroabsorption

(BBB)

In vitroSolubility

68 to 85 %

Blood celldistribution

(%)

70-fold vsplasma

Tissue Distribution

10 mg/kg p.o.

Brain Liver

Pharmacokinetics

(F %)

10 mg/kg 100 mg/kg

58 % 29 %

Non linear response4 µM

CYP Inhibnitio

(IC50)

-2D6 -3A4

100 µM 2300-foldvs plasma♠♠♠♠55%< 10 %♠♠♠♠35%SSR97193

CYP Contribution

-2C9 -2D6 -3A4

Page 28: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

28

X-Ray crystal structures

neutral FQ charged FQ

monoclinic space group P21/n

�stabilized by a strong intramolecular H-bond�N(24)•••(N11) distance = 2.95 Å�proR and proS-H C(12)•••H(3)distance = 2.38 and 2.48 Å

�no intramolecular H-bond�N(24)•••(N11) distance = 4.07 Å�proR and proS-H C(12)•••H(3)distance = 3.49 and 2.18 ÅQ and Fc are almost orthogonal

Mechanism of action

Page 29: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

29

X-Ray crystal structures

packing diagram of the charged FQ

d = 3.32 Å

Mechanism of action

Page 30: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

30

Deux “coups de chance” ou les atouts de la ferroquine

La ferroquine agit trois fois

Echec de la création

d’une souche de paludisme résistante à la ferroquine

Page 31: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

31

La ferroquine agit trois fois

Dans le foie : métabolisation favorable

NCl

Fc

NH NH

H

Deuxième métaboliteDe la ferroquine :Presque aussi actif

NCl

Fc

NH NCH3

CH3

Ferroquine

NCl

Fc

NH NH

CH 3

Premier métaboliteDe la ferroquine :

Aussi actif

0

50

100

150

chloroquineferroquineN-monodemethyléN-didemethylé

Page 32: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

32

N

NH

Cl

NH

N

NH

Cl

NH2

N

NH

Cl

O

OH

N

NH

Cl

N

OH

N

NH

Cl

O

OH

N

NH

Cl

N

OH

N

NH2

Cl

OH

N

NH2

Cl

N

NH

Cl

N

N

NH

Cl

OH

SSR97193 HH-3 Met "D"JBCQ19

HH-2Met "C"

Met "H"

Met "G"

Met "F"Met "E"

Met "A" Met "B"

Fe Fe

Fe FeFe

Fe

Fe

HH-1, Glucuronide

HH-4, Glucuronide

CYP2C9

CYP3A4

Metabolic Pathways in Human Hepatic Models

Page 33: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

33

In vitro Metabolism using Human Hepatocytes

• SSR97193

Disappearance

• N-Demethyl Metabolite Formation

�� FQ exhibits an intermediary metabolic clearance ranging between FQ exhibits an intermediary metabolic clearance ranging between 0.055 0.055

and 0.067 and 0.067 mLmL.h.h--11.(10.(1066 hep)hep)--11 ..�� FQ disappearance quantitatively associated with FQ disappearance quantitatively associated with NN--demethyl demethyl metabolite metabolite

formation.formation.

0

1

2

3

4

5

6

0 6 12 18 24

TIME (Hours)

HTL-200

HTL-201

TIME (Hours)

0

1

2

3

4

5

6

0 6 12 18 24

HTL-200

HTL-201

Page 34: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

34

(-)-Sp-ferroquine (+)-Rp-ferroquine

HB3 Dd20

50

100

150CQFQ(+)-FQ(-)-FQ

N=4

N=4

strain

IC50

(nM

)

in vitro

FQ and its enantiomers are equally active: in vitro on P. falciparum.

in vivo on P. vinckei. on chloroquine resistant and chloroquine sensitive strains .

Ferroquine can be administrated in itsracemic costly form

N

Fe

NH

N Cl

N

Fe

NH

NCl

Page 35: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

35

Antimalarial activity of FQ enantiomers

Effect in vitro of SSR97193A enantiomers on P. falciparum strains :

Dose (mg/kg/day)-mice survivalWayStrains

SR97212BSR97211BSR97193Bchloroquine

5/5

10

9/10

10

0/5

5

2/10

5

0/5

400

6/8

70

0/10

300

5/8

50

7/100/103/310/100/10

1510515105poP vinckei

CQs

10/105/100/1010/108/102/10

1510515105poP vinckei

CQr

�FQ and its enantiomers are equally active:

in vitro on P. falciparum.

in vivo on P. vinckei.

on chloroquine resistant and chloroquine sensitive strains .

Effect in vivo of FQ enantiomers on rodent strains :

IC 50 nM

in vivo

Page 36: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

36

racémique

acétate de vinyl

enzyme C.r.L.

alcohol ester separation

*

Fe+

(CH3)2N

CH2OH*

Fe

N(CH3)2

CH2OH

MnO2

FQ(-) ee > 98%

ee > 98%

*

Fe

CH2OH

(CH3)2N

Fe

*(CH3)2N

CHO

FQ(+) ee > 98%

MnO2

enzyme C.r.L.

BuOH

ee > 86%

(-) ee > 98%

*

Fe

N(CH3)2

HOCH2

*

Fe

O

C

O

CH3

N(CH3)2

*

Fe

N(CH3)2

CHO

Page 37: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

37

Inhibition of ββββ-Hematin Formation

hematin

ββββ-hematin

1662 cm-1

1209 cm-1

Egan et al., FEBS Lett. 1994, 352, 54-57

Collaborative work with Prof. Egan, Cape Town, South Africa

Mechanism of action

Page 38: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

38

Infrared spectra of hematin in the presence of ferroquine (3 eq.) ∆∆∆∆ 60°C at pH 4.5 in 4.5 acetate solution

1662 cm-1

1209 cm-1

Inhibition of ββββ-Hematin Formation

Collaborative work with Prof. Egan, Cape Town, South Africa

Mechanism of action

Page 39: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

39

similarity in the quinoline area ���� similar mode of interaction with hematin

Molecular electrostatic potential (MEP) surfaces

Mechanism of action

FQ / hematin ���� should form parallel stacked complexes in aqueous solution

Page 40: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

Catabolisme de l’hémoglobine chez P. falciparum

Mécanisme d’action de la chloroquine

N

N

N

N

OOH

OHO

Fe

OH

Page 41: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

41

ECHECECHEC DE LA TENTATIVE D’INDUCTION EXPERIMENTALE DE LA RESISTANCERESISTANCE A LA FERROQUINE

Souche W2 aptitude importante pour acquérir la résistance à divers antipaludiques(Rhatod et al, 1997, PNAS, 94, 9389-9393

Première expérience 0.86x1010 parasites, aucun parasite survivant après deux mois de pression de FQ (100 nM )

Deuxième expérience 2.76x1010 parasites, très faible quantité de parasites survivants

MAISMAIS : ces parasites meurent si on continue la pression ou si on arrête la pression de FQ !!!

0

10

20

30

40

50

30 40 50 60 70 80

DAY OF EXPERIMENT

PA

RA

SIT

ES

/ 10

6R

BC

P+ 1

P+ 2

0

10

20

30

40

50

30 40 50 60 70 80

DAY OF EXPERIMENT

PA

RA

SIT

ES

/ 10

6R

BC

P- 1

P- 2

Subculture under FQ pressure Subculture without FQ pressure

Page 42: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

42

MONITORING EACH THREE DAYS BY GIEMSA CONFIRMATION BY FLOW CYTOMETRY

PROTOCOL : Cooper et al., 2002, Mol Pharmacol, 6, 35-42

Control RBC Control culture Under FQ pressure

Page 43: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

43

COMPORTEMENT RED-OX DE LA FQ

Vacuole digestive = siège de réactions Red-Ox

--> production H2 O2 concentration = 15 micromoles

Réaction de Fenton

Fe 2+ + H2O2 ----> Fe 3+ + HO -

+ HO °

Fe

H

H

HH

H

HNaOH Na+

+ H2OFe Cl2

2 2

Fe+

H

H

H

H

H

Fe+++

Fe++

- e- - e-

Ion ferricinium

Page 44: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

44

1) Stabilité de FQ en présence de H2O2 Spectroscopie MALDI-TOF

Le premier produit de

dégradation apparaît après

24h pour 10 mM de H2O2

. MALDI-TOF spectrum of the FQ solution in presence of 100 equivalents of H2O2 at t0and after 6, 24 and 31 hours.

to 380 396 412 428 444 460 Mass

(m/z)

434.06

436.06435.06

389.01 432.07

437.06 391.75

t 6h

433.92

435.92 434.93

388.90 431.93 436.92 391.45

t 24h

434.09

436.09 435.10389.03

437.10 432.09 391.81

t 31h

390.96

389.95

391.97385.11

414.95 406.10 434.07

450.09

449.91

Page 45: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

45

Etude de FQ (II)/ FQ (III)

2) Etude électrochimique voltamétrie cyclique

Cyclic voltammograms of ferrocene (green line), DMAF (black line), DMAF.HCl

(dark blue line), FQ (blue line), and FQ.2HCl (red line) recorded at 1 mM in acetonitrile (0.1

M TEAP)and at a scan rate of 100 mV/s.

-400 -200 0 200 400 600 800-150

-100

-50

0

50

100

150

200

Cu

rren

t d

ensi

ty [オオ オオA

/cm

?]

Potential (mV) vs SCE

Page 46: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

46

a

b

c

15G

EPR spin trapping spectra at room temperature .

(a) FQ.2HCl (1 mM), H2O2 (1 mM) (b) FQ.2HCl (1 mM),

H2O2 (15 mM) (c) simulated spectrum with hyperfine coupling

constants aH = aN= 14,9 G.

The final DMPO concentration was 0.16 M.

3) Mise en évidence de la présence de HO°

Page 47: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

47

Que peut on proposer?

On a montré que :

- La stabilité de la ferroquine est compatible avec les conditions internes à la vaccuole

digestive (H2O2)

- Dans ces conditions on observe la formation de l’ion HO°

FQ est en millimolaire et HO° en micromolaire

--> mais HO° réagit en 10 -9 secondes donc autour de son site de formation*.

� FQ par sa lipophilie s’accumule au niveau des membranes où a lieu la polymérisation

de l’hème. Le mécanisme conduisant à la résistance ne peut avoir lieu.

Le mécanisme d’attaque des acides gras par HO°produit de la malonaldéhyde (et du 4 et 8

hydroxynonénal) qui réagit sur les NH2 en bout de chaîne pour former des ponts entre les

protéines.

Ces ponts sont détectables par anticorps spécifiques.

--> La mise en évidence de ces anticorps est notre prochain objectif.

*Aucun mécanisme contre les radicaux libres = pas de détoxification possible

Page 48: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

48

Malaria and toxoplasmosis infections are caused by related

Apicomplexa protozoa:

Plasmodium falciparum and Toxoplasma gondii.

Recently, more attention to Toxoplasma gondii :

most common cause of focal encephalitis or focal

central nervous system abnormalities

in immunocompromised patients with AIDS or in transplant recipients

� pyrimethamine plus sulfadiazine or clindamycin are the drugs of choice for therapy

but some patients are intolerant.

� toxicity effects = allergies (especially in AIDS patients)

there is currently a great need for alternative therapies.

Page 49: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

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O

O H

H

Cl

OH

Chemical structures of the atovaquone and its different tested derivatives.These molecules have been named APW following by there synthesis number.

atovaquone

20 compounds bearing various ferrocenic groups

to found the efficient substituent

R = (CH2)n:

Cl

H

H

OH

O

O

N

R

OHFe

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50

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

0 5.10-8 5.10-7 1.10-6 2.10-6 5.10-6 1.10-5 2.10-5

Concentrations en µg/ml

Atovaquone

APW15

APW16

APW17

Inhibitory effect of APW15, APW16 and APW17 comparedto the effect of atovaquone on atovaquoneatovaquone--resistant strainsresistant strains of T. gondii

R4A to R strain.

Page 51: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

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Anti HIVAnti HIV--1 Activity, 1 Activity, CytotoxicityCytotoxicity, and , and Selectivity Index in MTSelectivity Index in MT--4 Cells.4 Cells.

654.4 ± 23.98.86 ± 1.18CQ

-> 12> 12HCQ

-> 2.4> 2.4FQ

-> 10104

39.1 ± 6.62.9 ± 1.13

-> 2.3> 2.32

SIdCC50, µMcEC50, µMbcpda

a FQ = ferroquine; CQ = chloroquine; HCQ = hydroxychloroquine

b Effective concentration required to reduce HIV-1-induced cytopathic effect by 50% in MT-4 cells.

c Cytotoxic concentration required to reduce MT-4 cell viability by 50%.

d Selectivity index: ratio CC50/EC50.

NCl

N X

RFe

HN

R = HR = CH3

R = C2H5

2 :3 :4 :

Page 52: Développement de nouveau antipaludique: ou en est-on avec la ferroquine?

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AntiAnti--coronavirus coronavirus activityactivity

FQ = ferroquine; CQ = chloroquine; HCQ = hydroxychloroquineb Feline corona virus in Crandell-Reese feline kidney (CRFK) cellsc SARS-coronavirus in Vero cellsd Selectivity index(for SARS-coronavirus): ratio CC50/EC50.

cpda

Feline coronavirusb

Human corona (SARS) virusc

EC50, µM CC50,

µMEC50, µM CC50, µM SI

d

2 > 4 12 ア 0 4.9 ア 4.3 23 ア 15 4

3 σ 10 12 ア 0 1.9 ア 0.1 30 ア 3 16

4 > 4 13 ア 0 3.6 ア 2.0 61 ア 1 17

FQ 2.9 ア 1.2 12 ア 0 1.4 ア 0.1 20 ア 8.0 15

HCQ 28 ア 27 84 ア 14 34 ア 5 >100 >3

CQ >0.8 3.6 ア 0.3 6.5 ア 3.2 >100 >15

NCl

N X

RFe

HN

R = HR = CH3

R = C2H5

2 :3 :4 :

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PremiersTests

biologiquesIn vitro

Premièresélection

Pharmacologie“préliminaire”

Évaluation biologique

projet

MotivationObjectif

Concept deConcept derechercherecherche

Drug Design

synthsynthèèsesses

Testsbiologiques

In vivo

Environs 5000

molécules

10 à 15molécules

PremiPremièère phase : re phase : Recherche Recherche ““amontamont”” 2 2 àà 3 3 ansans

Brevet :

Qui?

Quand?

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4/5molécules

deuxideuxièème phase : me phase : ddééveloppement veloppement prprééclinique 1 clinique 1 àà 2 ans2 ans

DéveloppementPharmaceutique

Analyse/galénique

ToxicologieChien

rat

pharmacocinétiqueMétabolisme

déceloppement chimique

Labo puis pilote

2molécules

troisitroisièème phase : me phase : ddééveloppement veloppement clinique 4 clinique 4 àà 5 ans5 ans

CliniquePhase 1

tolérance

ApprobationApprobationPour lPour l’é’étudetude

cliniqueclinique

CliniquePhase 2efficacité

CliniquePhase 3

Efficacitéstandard

Productionpharmaceutique

Productionchimique

FQ

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Enregistrement

AMMcommercialisation

CliniquePhase 4

épidémiologie

Enregistrement 2 Enregistrement 2 àà 3 ans3 ans Investissement

Coût total : 100-600 millions €800 millions/1,2 milliards USD

(selon les sources)

9 à 13 ans

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Collaborations Natio nales et Internationales Participation des chercheurs du Sud

France : Service de Parasitologie de la Facul té de Médecine de L ille : Dan iel Camus, Laurence Delhaes. Insti tut Pasteur de Lille : Monique Capron, Daniel D ive, Huguette Abessol o, Wassim Da her. Insti tut de Médec ine Tropicale du Service de Santé de l’Armée : Colonel Parzy. Gabon : Universi té de Masuku à Francevi lle USTM : Jacques Lebibi Centre In ternational de Recherches Médic ales de Francevil le Pascal M illet, Ol ivier Domarle , Philippe Deloron. Thaïlande : Universi té Mahidol Bang kok : Juntra Karbwang, Kesara Na-Bangchang Universi té de Chiang Maï : Apiwat Baramee Sénégal : Universi té Cheikh Anta D iop de Dakar : Chei kh N’Di aye Madagascar : Insti tut Malgache de Recherc hes Appliquées : Philippe Rasoanaivo Cambodge : Pasteur Inst itut : Thierry Fandeur Afriq ue du sud : Cape Town Universi ty : Thimo ty Egan, Kel ly Chibal Organisa tion Mondiale de la Santé World Health Organiza tion : Contracts, réunione de travail à Genèv e.

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Merci de votre aimable attention