Cet ouvrage porte sur la conception, la synthèse, les propriétés physico-chimiques et les propriétés pharmacologiques de peptides analogues de la Leu enképhaline. Ces travaux ont été effectués dans une collaboration entre les laboratoires des Pr Yves Dory et Louis Gendron. Le but à long terme de cette recherche est de développer des analgésiques (antidouleurs) basés sur le squelette de la Leu enképhaline, mais possédant une action orale. Bien sûr, par ces recherches, la compréhension des interactions intermoléculaires entre la Leu enképhaline et sa cible biologique (le récepteur opioïdergique delta; DOP) a pu être améliorée. Les informations recueillies par ces travaux pourront être d’une utilité notoire dans le développement futur d’analgésiques. Trois articles originaux sont insérés dans cet ouvrage (chapitres 1 et 3). Une introduction détaillée sur l’état des connaissances sur les analgésiques, plus particulièrement des peptides opioïdes, est présentée en premier lieu. Le chapitre 1 présente une série d’analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides par des alcènes. La deuxième section de ce chapitre présente une amélioration portée à la synthèse de ces analogues (réaction de déconjugaison cinétique). Aux chapitres 2 et 3 sont présentés d’autres analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides. Le chapitre 2 comporte les remplacements de type ester et N-méthyl amide. Le chapitre 3 comporte le remplacement de type triazole, obtenu par chimie de type « click ». Le chapitre 4 comporte des analogues de la Leu enképhaline obtenus par modification des chaînes latérales du peptide. Les chaînes des acides aminés 2 et 5 ont été modifiées pour obtenir des peptides plus sélectifs pour DOP, ainsi que pour avoir la possibilité de marquer le peptide avec un atome radioactif. L’annexe 5 relate la synthèse du SB-235863. Ce composé est un agoniste sélectif de DOP dérivé de la codéine.

Cet ouvrage porte sur la conception, la synthèse, les propriétés physico-chimiques et les propriétés pharmacologiques de peptides analogues de la Leu enképhaline. Ces travaux ont été effectués dans une collaboration entre les laboratoires des Pr Yves Dory et Louis Gendron. Le but à long terme de cette recherche est de développer des analgésiques (antidouleurs) basés sur le squelette de la Leu enképhaline, mais possédant une action orale. Bien sûr, par ces recherches, la compréhension des interactions intermoléculaires entre la Leu enképhaline et sa cible biologique (le récepteur opioïdergique delta; DOP) a pu être améliorée. Les informations recueillies par ces travaux pourront être d’une utilité notoire dans le développement futur d’analgésiques. Trois articles originaux sont insérés dans cet ouvrage (chapitres 1 et 3). Une introduction détaillée sur l’état des connaissances sur les analgésiques, plus particulièrement des peptides opioïdes, est présentée en premier lieu. Le chapitre 1 présente une série d’analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides par des alcènes. La deuxième section de ce chapitre présente une amélioration portée à la synthèse de ces analogues (réaction de déconjugaison cinétique). Aux chapitres 2 et 3 sont présentés d’autres analogues d’enképhalines obtenus par remplacement systématique des amides. Le chapitre 2 comporte les remplacements de type ester et N-méthyl amide. Le chapitre 3 comporte le remplacement de type triazole, obtenu par chimie de type « click ». Le chapitre 4 comporte des analogues de la Leu enképhaline obtenus par modification des chaînes latérales du peptide. Les chaînes des acides aminés 2 et 5 ont été modifiées pour obtenir des peptides plus sélectifs pour DOP, ainsi que pour avoir la possibilité de marquer le peptide avec un atome radioactif. L’annexe 5 relate la synthèse du SB-235863. Ce composé est un agoniste sélectif de DOP dérivé de la codéine.

Cet ouvrage porte sur les macrocycles organiques. Une introduction générale sur les propriétés des macrocycles et leurs rôles dans la chimie des matériaux et le développment des médicaments est présentée en premier lieu pour expliquer notre intérêt particulier sur cette classe de molécules. Le premier chapitre parle d’une nouvelle conception des nanotubes supramoléculaires par auto-assemblage des macrocycles de forme persistante. Nous avons exploité la capacité d’auto-assembler des différents types de cyclopeptides de squelette rigidifié en structures nanotubulaires. Cette approche a aussi été bien étudiée par plusieurs groupes de recherche de la littérature. Une caractéristique commune dans toutes ces conceptions est le besoin des fonctions amides qui sont disposées à l’intérieur du macrocycle et responsables des ponts Hydrogènes intermoléculaires pour diriger l’auto-organisation en nanotubes. Cette approche fonctionnait bien mais trouve limitée dans le cas où la structure cyclique manque des motifs (en particulier les amides) responsables de l’auto-assemblage par exemple les structures π-conjuguées. Pour ce genre de molécules, l’incorporation des longues chaînes latérales alkyles en périphérie du cycle représente la méthode habituelle pour obtenir l’empilement efficace entre les molécules. Par contre, le matériau formé présente souvent un désordre moléculaire et une faible cristallinité. Nous proposons une meilleure conception pour stimuler la croissance unidimensionnelle en ajoutant les fonctions amides susceptibles des liaisons Hydrogène intermoléculaire en périphérie du cycle. La tribenzocyclyne (TBC) est choisie comme échafaudage pour examiner cette stratégie qui n’a jamais été appliquée et rapportée sur un système cyclique pour le même objectif. L’intensité et la directionnalité des interactions Hydrogène supporteraient l’auto-organisation efficace de ces dérivés de TBC en nanotubes comme manifestée par quelques calculs semi-empiriques. De différentes générations de TBC portant des amides latéraux ont été conçues, synthétisées et discutées pour améliorer la synthèse et pouvoir obtenir l’arrangement désiré des molécules. Afin de favoriser la compréhension sur les nanotubes supramoléculaires, une introduction sur la chimie supramoléculaire, les interactions non-covalentes et les différentes approches vers les nanotubes supramoléculaires est résumée en détail. Toujours concernant les marcocycles, le deuxième chapitre aborde la conception des nouveaux agonistes cycliques ciblant le récepteur opioïde δ (DOPr). Les résultats préliminaires obtenus par notre groupe ont permi de proposer une conformation de Leu-enképhaline (LENK), le ligand endogène activant le DOPr, qui est très probablement celle trouvée dans le site actif de DOPr. En basant sur ce modèle, nous voulons concevoir des macrocycles dont le squelette est fixé plus ou moins vers cette conformation active hypothétique en incorporant les espaceurs appropriés entre les pharmacophores. Les nouvelles molécules sont considérées comme candidats-agonistes sélectifs δ car la conception fixerait la conformation spécifique pour la liaison avec le DOPr au lieu des autres récepteurs opioïdes surtout le μ (MOPr). L’objectif à long terme de ce projet, qui est en collaboration avec le laboratoire du Professeur Louis Gendron, est d’obtenir les agonistes sélectifs δ puissants pour soulager les douleurs sévères et/ou chroniques avec les effets secondaires réduits ou éliminés. Ces effets indésirables constituent le problème majeur qui limite l’efficacité ou suspend la médication des agonistes opioïdes telles que la morphine dans le traitement de la douleur. Pour comprendre mieux l’arrivée des nouveaux macrocycles synthétisés et discutés dans ce chapitre, une introduction générale sur la douleur et les traitements actuels, les récepteurs opioïdes et leur rôle dans la modulation de la douleur est présentée en premier lieu. Les résultats préliminaires par notre groupe et les collaborations sont aussi résumées. Finalement, une concise annexe sur l’exploration d’une nouvelle conception de nanosphères supramoléculaires est ajoutée en dernier lieu. Ces nanocapsules résulteraient de l’auto-assemblage des dérivés de corannulène portant des amides latéraux, ce qui imitent la structure de la capside sphérique chez plusieurs virus.

Les neuropeptides endogènes chez l’homme, tels que les enképhalines et endomorphines, ont un potentiel thérapeutique considérable dans le traitement de la douleur. Ils agissent en activant les récepteurs opioïdes qui sont très largement distribués dans le système nerveux central ainsi que dans plusieurs tissus périphériques. Ces neuropeptides présentent, cependant, un certain nombre d’inconvénients qui limitent de manière importante leur efficacité thérapeutique. Tout d’abord, en raison de leur hydrophilie, ils ne passent pas la barrière sang/système nerveux, ce qui limite leur accès aux récepteurs opioïdes. De plus, ils présentent un temps de demi-vie plasmatique relativement court du fait d’une métabolisation rapide. Enfin, pour être efficaces, ces neuropeptides devraient résister à la protéolyse dans le système circulatoire et être suffisamment hydrophobes pour traverser ces barrières hémato-nerveuses.Le but de la thèse a consisté à créer de nouveaux nanomédicaments à base d’endorphines pour vectoriser et combattre la douleur de manière efficace.. Dans ce but, a été établi une liaison chimique covalente, enzymatiquement clivable (ester ou amide), entre le squalène (SQ, un lipide naturel et biocompatible) et le neuropeptide. Ce couplage donne lieu à des prodrogues qui ont la capacité de s'auto-assembler en nanoparticules (NPs) dans l'eau sans l’aide d'un agent tensio-actif. D’une manière générale, cette technologie présente de nombreux avantages tels qu’un taux de charge élevé en principe actif, une protection efficace de celui-ci vis-à-vis de la métabolisation et l’absence de phénomène de « burst release ».Durant ce travail de thèse, nous avons pu montrer pour la première fois que les Leu-enképhalines (LENK) pouvaient devenir efficaces pharmacologiquement une fois couplées au squalène, via une liaison amide (Am), ou via un bras espaceur, tel que le dioxycarbonyl (Diox), ou le diglycolate (Dig). Les prodrogues résultant de ce couplage ont toutes montré des propriétés d’auto-assemblage en milieu aqueux. Cette nanoformulation à base de squalène a permis, d’une part de protéger la LENK de la métabolisation rapide dans le plasma et d’autre part, de lui conférer un effet anti-hyperalgésique significatif dans un modèle de douleur inflammatoire induite chez le rat par la carragénine (test de Hargreaves). Il est important de souligner que cet effet anti-hyperalgésique a duré 3 fois plus longtemps qu’avec la morphine. Un prétraitement avec un antagoniste des récepteurs opioїdes imperméable à la BHE, comme la méthylnaloxone a complètement antagonisé l’effet anti-hyperalgésique des nanoparticules de LENK-SQ, démontrant ainsi que celles-ci agissent via les récepteurs opioïdes périphériques. De plus, l’étude de biodistribution de NPs LENK-SQ fluorescentes a montré une forte accumulation des celles-ci au niveau de la patte œdémateuse, mais aussi dans le foie, la rate et les poumons alors qu’aucun signal n’a pu être détecté au niveau cérébral, ce qui confirme bien l’effet périphérique de ces nanoparticules. Enfin, des études toxicologiques ont montré que malgré l’accumulation des NPs dans le foie, les taux d’aspartate transaminase (AST) et alanine transaminase (ALT) n’ont pas augmenté garantissant ainsi l’innocuité des NPs LENK-SQ après leur injection i.v. Cette étude représente une approche innovante et prometteuse permettant une distribution ciblée du neuropeptide endogène LENK dans les tissus œdémateux pour soulager efficacement la douleur inflammatoire. / Enkephalin is an endogenous pentapeptide producing potent analgesia by activating opioid receptors located on central and peripheral neuronal cell membranes. However, its clinical use has historically been limited due to pharmacokinetic issues, including restricted plasma stability and blood brain barrier impermeability. The aim of this project is to create a new enkephalin-based nanomedicine targeting pain, using biocompatible and biodegradable materials for drug delivery and targeting purposes, such as squalene (squalenoylation nanotechnology). This nanotechnology presents a new concept with numerous advantages in comparison with the conventional nanocarriers, such as high drug loading and absence of “burst release”. Here, we show for the first time, that the rapidly metabolized Leu-enkephalin (LENK) neuropeptide may become pharmacologically efficient owing to its simple conjugation with the squalene (SQ) using three different chemical linkers, i.e., dioxycarbonyl (Diox), diglycolate (Dig), or amide bond (Am). The resulting prodrugs were able to self-assemble in nanoparticles in aqueous media. This new squalene-based nanoformulation prevented rapid plasma degradation of LENK and conferred to the released neuropeptide a significant anti-hyperalgesic effect in a carrageenan-induced paw edema model in rats (Hargreaves test). It should be stressed that this effect lasted 3 times longer than morphine. Pretreatment with brain impermeant opioid receptor antagonist naloxone methiodide (Nal-M) reversed the nanoparticles induced anti-hyperalgesia, indicating that LENK-SQ NPs acted through peripherally located opioid receptors. Moreover, the biodistribution of DiD-fluorescently labeled LENK-SQ NPs showed a strong accumulation of the fluorescence within the inflamed paw as well as in the liver, spleen, and lung, while no signal could be detected in the brain, confirming the peripheral effect of LENK-SQ NPs. Toxicological studies showed that despite nanoparticles accumulation in the liver, the levels of aspartate transaminase (AST) and alanine transaminase (ALT) were not increased after i.v. injection of LENK-SQ NPs, highlighting thus their safety. This study represents a novel drug targeting approach, allowing the specific delivery of LENK neuropeptide into inflamed tissues for pain alleviation.

Dans des travaux précédents, les liens amides de la Leu-enképhaline, un pentapeptide endogène agoniste des récepteurs opioïdergiques, ont été substitués séquentiellement et systématiquement par des alcènes trans, des esters, des N-méthylamides et des thioamides. Des essais pharmacologiques sur l’affinité et sur l’activité (inhibition de la contraction du mouse vas deferens et phosphorylation de ERK 1 et ERK 2) des composés peptidomimétiques résultants envers le récepteur opioïdergique δ ont démontré que la substitution de l’amide 1 par un alcène, la substitution de l’amide 2 par un thioamide et la substitution de l’amide 4 par un ester, un N-méthylamide ou un thioamide sont des modifications tolérées pour l’obtention de composés ayant une activité agoniste. Cet ouvrage traite de la conception, de la synthèse et de la caractérisation chimique, pharmacologique et physico-chimique de molécules peptidomimétiques dotées de plusieurs de ces isostères (à la même position que celle menant à des composés actifs). Un composé peptidomimétique de la Leu-enképhaline a aussi été synthétisé en substituant l’amide 3 par un fluoroalcène, un isostère jusqu’ici inexploré par notre laboratoire. Les résultats démontrent que les molécules peptidomimétiques dotées de plus d’un isostère gardent, dans certains cas, une bonne affinité pour le récepteur δ. Cependant, des pertes au niveau de l’activité sont observées dans la majorité des cas. D’un point de vue pharmacocinétique, l’approche a permis la synthèse de composés peptidomimétiques ayant un profil plus favorable que celui de la Leu-enképhaline. En effet, tous les composés synthétisés ont démontré une lipophilicité et une résistance enzymatique (sauf dans un cas) accrue par rapport à la Leu-enképhaline.