O presente trabalho aborda a transformação semi-sintética de afidicolina visando a criação de uma biblioteca de compostos para fins de ensaios de atividade sobre espécies de Leishmania spp. Recentemente, estudos demonstraram a alta atividade da afidicolina, um diterpeno tetracíclico produzido pelo fungo Nigrospora sphaerica, frente ao protozoário Leishmania major. Apesar do promissor potencial leishmanicida, a afidicolina apresenta propriedades físico-químicas e perfil farmacocinético inadequado para terapêutica. Considerando que abordagens semi-síntética são comuns na busca de novos protótipos para doenças negligenciadas e na otimização de propriedades farmacocinéticas, foram desenvolvidas metodologias diversas de transformação de grupo funcional, alquilação e acilação da afidicolina a fim de avaliar os requisitos estruturais para atividade leishmanicida. Um estudo preliminar computacional foi realizado para determinação de cargas atômicas e potencial eletrostático da afidicolina, que forneceu informações valiosas sobre a reatividade química desta molécula, úteis para o planejamento de futuras modificações envolvendo este protótipo. No total, foram sintetizados dez compostos, sendo sete inéditos, que foram testados contra espécies de L. major e L.braziliensis. A avaliação leishmanicida dos compostos sintetizados demonstrou seletividade do derivado do tipo oxima contra a espécie L. brasiliensis, epidemiologicamente importante no Brasil. A partir dos dados da avaliação biológica foi possível propor, de forma preliminar, requisitos estruturais para a atividade leishmanicida da afidicolina e de seus derivados semi-sintéticos. / his work presents the use of semisynthetic approach to create a library of compounds from the lead compound aphidicolin for biological assays against Leishmania spp. Recently, studies have shown high activity of aphidicolin, a secondary metabolite from the fungus Nigrospora sphaerica, against the protozoan Leishmania major. Despite the promising leishmanicidal potential, aphidicolin presents physico-chemical and pharmacokinetic profile unsuitable for therapy. As the semi-synthetic approach is widely used in the search for new prototypes for neglected diseases, new methodologies have been developed for functional group transformation, alkylation and acylation of aphidicolin. A preliminary computational study was conducted to determine the atomic charges and electrostatic potential of aphidicolin, which provided valuable information on the chemical reactivity of this molecule, useful for planning future changes involving this prototype. Ten compounds were synthesized; seven of them are unpublished, which have been tested against different species of the protozoa Leishmania spp. The preliminary evaluation of the synthesized compounds showed leishmanicidal selectivity of the compound oxime against L. brasiliensis specie, which has a notorious occurrence in Brazil. We have proposed a preliminary perspective of the structural requirements for the leishmanicidal activity of aphidicolin and its semisynthetic derivatives based on the biological essays.

O presente trabalho aborda a transformação semi-sintética de afidicolina visando a criação de uma biblioteca de compostos para fins de ensaios de atividade sobre espécies de Leishmania spp. Recentemente, estudos demonstraram a alta atividade da afidicolina, um diterpeno tetracíclico produzido pelo fungo Nigrospora sphaerica, frente ao protozoário Leishmania major. Apesar do promissor potencial leishmanicida, a afidicolina apresenta propriedades físico-químicas e perfil farmacocinético inadequado para terapêutica. Considerando que abordagens semi-síntética são comuns na busca de novos protótipos para doenças negligenciadas e na otimização de propriedades farmacocinéticas, foram desenvolvidas metodologias diversas de transformação de grupo funcional, alquilação e acilação da afidicolina a fim de avaliar os requisitos estruturais para atividade leishmanicida. Um estudo preliminar computacional foi realizado para determinação de cargas atômicas e potencial eletrostático da afidicolina, que forneceu informações valiosas sobre a reatividade química desta molécula, úteis para o planejamento de futuras modificações envolvendo este protótipo. No total, foram sintetizados dez compostos, sendo sete inéditos, que foram testados contra espécies de L. major e L.braziliensis. A avaliação leishmanicida dos compostos sintetizados demonstrou seletividade do derivado do tipo oxima contra a espécie L. brasiliensis, epidemiologicamente importante no Brasil. A partir dos dados da avaliação biológica foi possível propor, de forma preliminar, requisitos estruturais para a atividade leishmanicida da afidicolina e de seus derivados semi-sintéticos. / his work presents the use of semisynthetic approach to create a library of compounds from the lead compound aphidicolin for biological assays against Leishmania spp. Recently, studies have shown high activity of aphidicolin, a secondary metabolite from the fungus Nigrospora sphaerica, against the protozoan Leishmania major. Despite the promising leishmanicidal potential, aphidicolin presents physico-chemical and pharmacokinetic profile unsuitable for therapy. As the semi-synthetic approach is widely used in the search for new prototypes for neglected diseases, new methodologies have been developed for functional group transformation, alkylation and acylation of aphidicolin. A preliminary computational study was conducted to determine the atomic charges and electrostatic potential of aphidicolin, which provided valuable information on the chemical reactivity of this molecule, useful for planning future changes involving this prototype. Ten compounds were synthesized; seven of them are unpublished, which have been tested against different species of the protozoa Leishmania spp. The preliminary evaluation of the synthesized compounds showed leishmanicidal selectivity of the compound oxime against L. brasiliensis specie, which has a notorious occurrence in Brazil. We have proposed a preliminary perspective of the structural requirements for the leishmanicidal activity of aphidicolin and its semisynthetic derivatives based on the biological essays.

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No. of bitstreams: 1 TeseRMDA.pdf: 4251540 bytes, checksum: 7f125ff1cf0456ee6c35cc31853e3ee2 (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Several aromatic polyketide derivatives from Ginger (Zingiber officinale), like zingerone, 6-gingerol and 6-shogaol were obtained by biocatalytic reactions and semi-synthesis and both their antifungal and cysteine-proteinase inhibitory properties were investigated. The derivatives obtained by semi-synthesis were evaluated in the form of a first screening for inhibition property of growth of phytopathogenic fungi Colletotrichum gloesporioides and Fusararium oxysparum. The biotransformation of four compounds: zingerone purchased from Sigma Aldrich, 6-gingerol isolated from ginger and its derivatives 4-methyl-6-gingerol and 6-shogaol was investigated using whole cells of C. gloesporioides and showed recognition of the fungal pool of enzymes capable of using such compounds as substrates. All experiments were conducted in sterile liquid medium BD (Potato and Dextrose) under agitation (120 rpm) and constant temperature (30° C ), obtaining the methanol extract of mycelial mass (MM), the aqueous extract (Aq) and the ethyl acetate extract (Ac) of culture fluid. The ethyl acetate extract was analyzed by GC-MS and ESI-MS/MS using LC-MS techniques. The fungus C. gloesporioides proved able to promote a reaction of aromatic oxidative coupling of zingerone, forming a dimer of this molecule. This product was isolated, identified by NMR spectroscopy and high resolution mass spectrometry. The biotransformation experiment was also made with isotopically labeled zingerone with deuterium. Analysis of the ethyl acetate extract (Ac) by (-) ESI-MS / MS using LC-IT-MS showed that dimer formation since the first day once the isotopically labeled fragments were detected. The aromatic oxidative coupling reaction also occurs in the biotransformation to phenolic compound 6-gingerol by C. gloesporioides. It is probable that side chain of 6-gingerol was used as carbon source forming an alcohol with molecular mass 168 Da. The dimer of the alcohol appears as biotransformation product. Among the proposed semi-synthesis reactions, the insertion of an oxime ether subunit from zingerone as starting material was obtained. Despite the molecular modeling indicates good complementarity with the catalytic site model cysteinyl preoteases, the product obtained does not show inhibitory activity against the enzymes L and V to 25 uM. The oximine derivative of 8-gingerol, presented halo of inhibition against the proliferation of fungus C.gloesporioides in disk diffusion test on PDA (Potato Dextrose Agar) in a Petri dish. The ethyl acetate extract (Ac) from the tenth day showed a good result of inhibition of cathepsin V (80%). There are studies that investigate the relationship between the antifungal activity of compounds of the property of inhibiting cysteine-preoteases as papain and cathepsin B and L. / A obtenção de novos derivados de policetídeos aromáticos encontrados no gengibre (Zingiber officinale), como a zingerona, o 6-gingerol e o 6-shogaol, empregando-se reações de biocatálise e semi-síntese foram alcançados, bem como a avaliação frente à cisteíno-proteases. Os derivados obtidos por semi-síntese foram avaliados na forma de um primeiro screening quanto à capacidade de inibição do crescimento dos fungos fitopatogênicos como Colletotrichum gloesporioides e Fusararium oxysparum. A biotransformação de quatro compostos: a zingerona, obtida comercialmente, a biotransformação do 6-gingerol, isolado do gengibre e de seus derivados 4-metil-6- gingerol e 6-shogaol por células totais de C. gloesporioides foi investigada tendo-se o reconhecimento do pool enzimático do fungo capaz de utilizar tais compostos como substrato. Todos os experimentos foram conduzidos em meio líquido estéril BD (Batata e Dextrose) sob a agitação de 120 rpm e temperatura de 30°C, obtendo-se o extrato metanólico da massa micelial (MM), o extrato aquoso (Aq), sendo o sobrenadante após obtenção do extrato em acetato de etila (Ac) do fluido da cultura. Os extratos Ac foram analisados por GC-MS e ESI-MS/MS usando técnicas de LC-MS. O fungo C. gloesporioides mostrou ser capaz em promover uma reação de acoplamento oxidativo aromático da zingerona, formando um dímero desta molécula, tal produto foi isolado e a estrutura química proposta com as análises dos espectros de RMN obtidos bem como por espectrometria de massas de alta resolução; o experimento de biotransformação também foi realizado com a zingerona marcada com deutério. A análise do extrato Ac por (-) ESI-MS/MS usando LC-IT-MS mostrou que desde o primeiro dia há formação do dímero o que foi confirmado pela formação de fragmentos isotopicamente marcados. A reação de acoplamento oxidativo aromático também ocorre na biotransformação para o composto fenólico 6-gingerol pelo C. gloesporioides, sendo que, provavelmente há consumo da cadeia lateral pelo fungo como fonte de carbono formando um álcool com a massa molecular de 168 Da, sendo o dímero desse álcool que aparece como produto de biotransformação. Dentre a proposta de reação de semi-síntese, o produto da reação de inserção da subunidade éter de oxima, tendo zingerona como material de partida foi obtido e apesar da modelagem molecular indicar boa complementariedade com o modelo de sítio catalítico de cisteinil-preoteases, o produto obtido não apresentou atividade de inibição contra as enzimas L e V a 25 μM. O derivado oximínico do 8-gingerol, apresentou halo de inibição contra a proliferação do fungo C.gloesporioides em teste de difusão em disco em meio BDA (Batata-Dextrose-Ágar) em placa de Petri, sendo que existem trabalhos que investigam a relação entre a atividade antifúngica de compostos com a propriedade de inibição de cisteínopreoteases como papaína e catepsina B e L. O extrato acetato de etila (Ac) do décimo dia mostrou um bom resultado de inibição da catepsina V (80%).

Biotransformações são reações de compostos orgânicos realizadas por microrganismos, plantas ou enzimas isoladas. A transformação de um composto em particular pode ser realizada em grupos funcionais com ou sem degradação de seu esqueleto. Neste trabalho foram utilizados fungos endofíticos e de solo na biotransformação da lactona sesquiterpênica enidrina e do diterpeno afidicolina. A enidrina possui atividade antidiabética e anti-inflamatória. A afidicolina possui pronunciada atividade antitumoral, antiviral e leishmanicida. Foram realizados experimentos de biotransformação da enidrina e da afidicolina com os fungos endofíticos Penicillium crustosum VR4, Papulospora immersa SS13, Fusarium oxysorium SS50 e com o fungo de solo Rhizopus stolonifer. A biotransformação da enidrina com fungo endofítico Papulospora immersa SS13 levou à obtenção de um derivado di-hidroxilado, produzido pela abertura do epóxido presente no éster da cadeia lateral desta lactona sesquiterpênica. Este produto só havia sido previamente obtido na literatura por semi-síntese a partir da enidrina. Os experimentos de biotransformação da afidicolina não levaram ao isolamento e identificação de produtos. Reações semi-sintéticas com a afidicolina foram mais eficientes para a obtenção de derivados deste diterpeno. Foram obtidos cinco derivados semi-sintéticos da afidicolina: dois derivados mono-éteres de silício, um di-éter de silício, um derivado tetra-acetilado e um tri-acetilado. Ainda, na purificação dos produtos reacionais isolou-se o produto natural 3-desoxiafidicolina. Todos os derivados afidicolanos foram submetidos ao ensaio frente a Leishmania major. A afidicolina, a 3-desoxiafidicolina e a afidicolina tri-acetilada exibiram as atividades leishmanicidas mais significativas. Foram calculadas as lipofilicidades dos derivados afidicolanos. A maior atividade observada para o derivado tri-acetilado da afidicolina pode estar relacionada com sua maior capacidade de cruzar as membranas celulares. Este trabalho levou ao isolamento de um produto de biotransformação da enidrina e à identificação de novos derivados afidicolanos naturais e semi-sintéticos com atividade leishmanicida. / Biotransformations are reactions of organic compounds made by intact microbial cells, plant cells or enzymes isolated. The transformation of a particular compound can be carried out at functional groups, with or without degradation of the carbonic skeleton. In this work endophytic and soil fungal strains were applied for the biotransformation of the bioactive terpenes enhydrin (sesquiterpene lactone) and aphidicolin (diterpene). Enhydrin shows anti-diabetic and anti-inflammatory activity. Aphidicolin has been reported as an antiviral, antitumoral and leishmanicidal hit. The endophytes Penicillium crustosum VR4, Papulospora immersa SS13, Fusarium oxysporium SS50 and the soil fungus Rhizopus stolonifer have been screened for the biotransformation of enhydrin and aphidicolin. The biotransformation of enhydrin, catalyzed by the endophytic P. immersa SS13, led to the isolation of a dihydroxy-derivative, a product of the sesquiterpene lactone side chain epoxide opening. This product had only been obtained previously by chemical means. The biotransformation experiments using aphidicolin as substrate were not successful in the production of derivatives. The derivatives of aphidicolin were more efficiently prepared through semi-synthetic approaches. Five aphidicolin semi-synthetic derivatives were obtained: two silicon mono-silyl ether derivatives, one silicon bis-silyl ether derivative, one tetra-acetylated derivative and one triacetylated derivative. During the purification of synthetic mixtures, the natural product 3-deoxyaphidicolin was also isolated. All the aphidicolane derivatives have been assayed against Leishmania major. Aphidicolin, 3-deoxyaphidicolin and triacetylated aphidicolin showed the higher leishmanicidal activities. The lipophilicities of aphidicolane derivatives were calculated. The higher activity presented by the triacetylated aphidicolin may be due to its higher ability to cross the cell membranes. This work led to the isolation of one biotransformation product of enhydrin and to the identification of new natural and semi-synthetic leishmanicidal aphidicolanes.

Biotransformações são reações de compostos orgânicos realizadas por microrganismos, plantas ou enzimas isoladas. A transformação de um composto em particular pode ser realizada em grupos funcionais com ou sem degradação de seu esqueleto. Neste trabalho foram utilizados fungos endofíticos e de solo na biotransformação da lactona sesquiterpênica enidrina e do diterpeno afidicolina. A enidrina possui atividade antidiabética e anti-inflamatória. A afidicolina possui pronunciada atividade antitumoral, antiviral e leishmanicida. Foram realizados experimentos de biotransformação da enidrina e da afidicolina com os fungos endofíticos Penicillium crustosum VR4, Papulospora immersa SS13, Fusarium oxysorium SS50 e com o fungo de solo Rhizopus stolonifer. A biotransformação da enidrina com fungo endofítico Papulospora immersa SS13 levou à obtenção de um derivado di-hidroxilado, produzido pela abertura do epóxido presente no éster da cadeia lateral desta lactona sesquiterpênica. Este produto só havia sido previamente obtido na literatura por semi-síntese a partir da enidrina. Os experimentos de biotransformação da afidicolina não levaram ao isolamento e identificação de produtos. Reações semi-sintéticas com a afidicolina foram mais eficientes para a obtenção de derivados deste diterpeno. Foram obtidos cinco derivados semi-sintéticos da afidicolina: dois derivados mono-éteres de silício, um di-éter de silício, um derivado tetra-acetilado e um tri-acetilado. Ainda, na purificação dos produtos reacionais isolou-se o produto natural 3-desoxiafidicolina. Todos os derivados afidicolanos foram submetidos ao ensaio frente a Leishmania major. A afidicolina, a 3-desoxiafidicolina e a afidicolina tri-acetilada exibiram as atividades leishmanicidas mais significativas. Foram calculadas as lipofilicidades dos derivados afidicolanos. A maior atividade observada para o derivado tri-acetilado da afidicolina pode estar relacionada com sua maior capacidade de cruzar as membranas celulares. Este trabalho levou ao isolamento de um produto de biotransformação da enidrina e à identificação de novos derivados afidicolanos naturais e semi-sintéticos com atividade leishmanicida. / Biotransformations are reactions of organic compounds made by intact microbial cells, plant cells or enzymes isolated. The transformation of a particular compound can be carried out at functional groups, with or without degradation of the carbonic skeleton. In this work endophytic and soil fungal strains were applied for the biotransformation of the bioactive terpenes enhydrin (sesquiterpene lactone) and aphidicolin (diterpene). Enhydrin shows anti-diabetic and anti-inflammatory activity. Aphidicolin has been reported as an antiviral, antitumoral and leishmanicidal hit. The endophytes Penicillium crustosum VR4, Papulospora immersa SS13, Fusarium oxysporium SS50 and the soil fungus Rhizopus stolonifer have been screened for the biotransformation of enhydrin and aphidicolin. The biotransformation of enhydrin, catalyzed by the endophytic P. immersa SS13, led to the isolation of a dihydroxy-derivative, a product of the sesquiterpene lactone side chain epoxide opening. This product had only been obtained previously by chemical means. The biotransformation experiments using aphidicolin as substrate were not successful in the production of derivatives. The derivatives of aphidicolin were more efficiently prepared through semi-synthetic approaches. Five aphidicolin semi-synthetic derivatives were obtained: two silicon mono-silyl ether derivatives, one silicon bis-silyl ether derivative, one tetra-acetylated derivative and one triacetylated derivative. During the purification of synthetic mixtures, the natural product 3-deoxyaphidicolin was also isolated. All the aphidicolane derivatives have been assayed against Leishmania major. Aphidicolin, 3-deoxyaphidicolin and triacetylated aphidicolin showed the higher leishmanicidal activities. The lipophilicities of aphidicolane derivatives were calculated. The higher activity presented by the triacetylated aphidicolin may be due to its higher ability to cross the cell membranes. This work led to the isolation of one biotransformation product of enhydrin and to the identification of new natural and semi-synthetic leishmanicidal aphidicolanes.

Le paludisme est une maladie endémique sérieuse qui représente une menace importante de santé publique en Afrique, en Asie, Océanie, et en Amérique latine. En Amérique latine, les régions touchées sont principalement centrées autour de l'Amazonie brésilienne. En effet, le Brésil enregistre, chaque année, 100 000 nouveaux cas de paludisme. Aujourd’hui, même les Etats-Unis et l’Europe de l'ouest, qui ne sont pourtant pas des secteurs endémiques, enregistrent un nombre important et croissant de nouveaux cas, essentiellement dus à des voyageurs. Il y a également une recrudescence de la résistance du parasite, à l’origine du paludisme, aux molécules actuellement commercialisés. Par conséquent, la recherche de nouvelles molécules antipaludiques est un enjeu primordial. Nous avons observé que l’acide ursolique, extrait d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa, possédait une activité antipaludique intéressante. Ce travail de thèse a pour but l’extraction, l’hémisynthèse d’analogues de l’acide ursolique et enfin l’évaluation de l’activité antipaludique des composés ainsi obtenus. Le but de ce travail est d'augmenter l'activité antipaludique de l’acide ursolique, initialement décrite, par pharmacomodulation du noyau triterpénique en position 3 et 28. Sept produits naturels ont été extraits et purifiés à partir d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa. Il s’agit des triterpénes de l’acide ursolique et de l’acide oléanolique et les saponosides matésaponines peracetylées ou non. L’optimisation de l’activité antipaludique, par la synthèse de nouveaux analogues triterpéniques, a été basée sur l’hypothèse que l’activité antipaludique initialement observée était due à un mécanisme d’inhibition de la formation de la β-hémozoïne par l’acide ursolique. Ces analogues peuvent être classés selon trois séries : acides ursolique et oléanolique avec des modifications au niveau du cycle A, dérivés ferrocéniques de l'acide ursolique et dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Les meilleures activités ont été observées pour les derivés pipéraziniques de l’acide ursolique. En effet, sept nouveaux analogues ont démontré des activités intéressantes de l'ordre de nanomolaire (IC50 78 to 964 nM). Les activités obtenues représentent ainsi un gain d’activité au moins d’un facteur 100 par rapport à celle de l’acide ursolique. Une étude de structure-activité a été réalisée sur ces dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Ainsi, nous avons démontré l’importance du noyau triterpénique et du groupement acétyle en C-3 pour l’activité antipaludique. De même, l’importance des substitutions au niveau de l’azote terminal de la chaine bis-(3-aminopropyl)pipérazine, notamment de groupements hydrophiles, a aussi été réalisée par une étude de relation structure acivité quantitative (QSAR). Enfin, l’hypothèse que ces composés agissent sur l’inhibition de la formation de β-hémazoïne a été confirmée par des études in vitro (inhibition de la formation de la β-hématine) et de modélisation moléculaire. / A Malária é uma doença endêmica que representa um grave problema de saúde pública na África, Ásia, Oceania e América Latina. Na América latina as principais áreas endêmicas estão na Bacia Amazônica e, infelizmente, são registrados cem mil novos casos clínicos no Brasil anualmente. Atualmente, mesmo nos Estados Unidos e no Oeste da Europa, o número de casos de malária tem aumentado a cada ano devido aos viajantes que vêm de áreas de risco. Este trabalho apresenta a síntese de compostos visando aumentar a atividade antimalárica de triterpenos através de farmacomodulação, especialmente em C-3 e em C-28 dos ácidos ursólico e oleanólico. Sete produtos naturais foram obtidos a partir das espécies sul-americanas Ilex paraguariensis e Ilex dumosa: os triterpenos ácido ursólico e ácido oleanólico e as matessaponinas 1 e 3, bem como, os derivados peracetilados das matessaponinas 1, 2 e 3. Três séries de derivados triterpênicos foram sintetizadas: derivados dos ácidos ursólico e oleanólico com modificações no ciclo A, derivados ferrocênicos e derivados piperazínicos do ácido ursólico. Estes compostos foram testados in vitro frente a cepas de Plasmodium falciparum. Os derivados piperazínicos do ácido ursólico foram os mais ativos. Sete novos análogos apresentaram atividade em concentrações na ordem de nanomolar (IC50 78 a 964 nM), enquanto que a cloroquina apresentou IC50 de 130 nM. Baixos índices de resistência cruzada com a cloroquina foram observados. Este estudo também contribuiu para o melhor entendimento da relação estrutura-atividade (REA) para a classe de derivados piperazínicos do ácido ursólico. Desta forma, foi demonstrada a importância do esqueleto triterpênico e do grupamento acetila em C-3 para a atividade antimalárica. O grupamento piperazina foi identificado como farmacóforo nesta série de compostos. Foi caracterizada a importância de substituintes hidrofílicos no nitrogênio terminal da cadeia lateral bis-(3-aminopropil)piperazina através de um estudo de relação estrutura-atividade quantitativa (QSAR). O possível mecanismo de ação destes compostos foi sugerido via inibição da formação de β-hematina a partir de testes in vitro e de modelagem molecular.

Le paludisme est une maladie endémique sérieuse qui représente une menace importante de santé publique en Afrique, en Asie, Océanie, et en Amérique latine. En Amérique latine, les régions touchées sont principalement centrées autour de l'Amazonie brésilienne. En effet, le Brésil enregistre, chaque année, 100 000 nouveaux cas de paludisme. Aujourd’hui, même les Etats-Unis et l’Europe de l'ouest, qui ne sont pourtant pas des secteurs endémiques, enregistrent un nombre important et croissant de nouveaux cas, essentiellement dus à des voyageurs. Il y a également une recrudescence de la résistance du parasite, à l’origine du paludisme, aux molécules actuellement commercialisés. Par conséquent, la recherche de nouvelles molécules antipaludiques est un enjeu primordial. Nous avons observé que l’acide ursolique, extrait d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa, possédait une activité antipaludique intéressante. Ce travail de thèse a pour but l’extraction, l’hémisynthèse d’analogues de l’acide ursolique et enfin l’évaluation de l’activité antipaludique des composés ainsi obtenus. Le but de ce travail est d'augmenter l'activité antipaludique de l’acide ursolique, initialement décrite, par pharmacomodulation du noyau triterpénique en position 3 et 28. Sept produits naturels ont été extraits et purifiés à partir d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa. Il s’agit des triterpénes de l’acide ursolique et de l’acide oléanolique et les saponosides matésaponines peracetylées ou non. L’optimisation de l’activité antipaludique, par la synthèse de nouveaux analogues triterpéniques, a été basée sur l’hypothèse que l’activité antipaludique initialement observée était due à un mécanisme d’inhibition de la formation de la β-hémozoïne par l’acide ursolique. Ces analogues peuvent être classés selon trois séries : acides ursolique et oléanolique avec des modifications au niveau du cycle A, dérivés ferrocéniques de l'acide ursolique et dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Les meilleures activités ont été observées pour les derivés pipéraziniques de l’acide ursolique. En effet, sept nouveaux analogues ont démontré des activités intéressantes de l'ordre de nanomolaire (IC50 78 to 964 nM). Les activités obtenues représentent ainsi un gain d’activité au moins d’un facteur 100 par rapport à celle de l’acide ursolique. Une étude de structure-activité a été réalisée sur ces dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Ainsi, nous avons démontré l’importance du noyau triterpénique et du groupement acétyle en C-3 pour l’activité antipaludique. De même, l’importance des substitutions au niveau de l’azote terminal de la chaine bis-(3-aminopropyl)pipérazine, notamment de groupements hydrophiles, a aussi été réalisée par une étude de relation structure acivité quantitative (QSAR). Enfin, l’hypothèse que ces composés agissent sur l’inhibition de la formation de β-hémazoïne a été confirmée par des études in vitro (inhibition de la formation de la β-hématine) et de modélisation moléculaire. / A Malária é uma doença endêmica que representa um grave problema de saúde pública na África, Ásia, Oceania e América Latina. Na América latina as principais áreas endêmicas estão na Bacia Amazônica e, infelizmente, são registrados cem mil novos casos clínicos no Brasil anualmente. Atualmente, mesmo nos Estados Unidos e no Oeste da Europa, o número de casos de malária tem aumentado a cada ano devido aos viajantes que vêm de áreas de risco. Este trabalho apresenta a síntese de compostos visando aumentar a atividade antimalárica de triterpenos através de farmacomodulação, especialmente em C-3 e em C-28 dos ácidos ursólico e oleanólico. Sete produtos naturais foram obtidos a partir das espécies sul-americanas Ilex paraguariensis e Ilex dumosa: os triterpenos ácido ursólico e ácido oleanólico e as matessaponinas 1 e 3, bem como, os derivados peracetilados das matessaponinas 1, 2 e 3. Três séries de derivados triterpênicos foram sintetizadas: derivados dos ácidos ursólico e oleanólico com modificações no ciclo A, derivados ferrocênicos e derivados piperazínicos do ácido ursólico. Estes compostos foram testados in vitro frente a cepas de Plasmodium falciparum. Os derivados piperazínicos do ácido ursólico foram os mais ativos. Sete novos análogos apresentaram atividade em concentrações na ordem de nanomolar (IC50 78 a 964 nM), enquanto que a cloroquina apresentou IC50 de 130 nM. Baixos índices de resistência cruzada com a cloroquina foram observados. Este estudo também contribuiu para o melhor entendimento da relação estrutura-atividade (REA) para a classe de derivados piperazínicos do ácido ursólico. Desta forma, foi demonstrada a importância do esqueleto triterpênico e do grupamento acetila em C-3 para a atividade antimalárica. O grupamento piperazina foi identificado como farmacóforo nesta série de compostos. Foi caracterizada a importância de substituintes hidrofílicos no nitrogênio terminal da cadeia lateral bis-(3-aminopropil)piperazina através de um estudo de relação estrutura-atividade quantitativa (QSAR). O possível mecanismo de ação destes compostos foi sugerido via inibição da formação de β-hematina a partir de testes in vitro e de modelagem molecular.

Le paludisme est une maladie endémique sérieuse qui représente une menace importante de santé publique en Afrique, en Asie, Océanie, et en Amérique latine. En Amérique latine, les régions touchées sont principalement centrées autour de l'Amazonie brésilienne. En effet, le Brésil enregistre, chaque année, 100 000 nouveaux cas de paludisme. Aujourd’hui, même les Etats-Unis et l’Europe de l'ouest, qui ne sont pourtant pas des secteurs endémiques, enregistrent un nombre important et croissant de nouveaux cas, essentiellement dus à des voyageurs. Il y a également une recrudescence de la résistance du parasite, à l’origine du paludisme, aux molécules actuellement commercialisés. Par conséquent, la recherche de nouvelles molécules antipaludiques est un enjeu primordial. Nous avons observé que l’acide ursolique, extrait d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa, possédait une activité antipaludique intéressante. Ce travail de thèse a pour but l’extraction, l’hémisynthèse d’analogues de l’acide ursolique et enfin l’évaluation de l’activité antipaludique des composés ainsi obtenus. Le but de ce travail est d'augmenter l'activité antipaludique de l’acide ursolique, initialement décrite, par pharmacomodulation du noyau triterpénique en position 3 et 28. Sept produits naturels ont été extraits et purifiés à partir d’espèces sud americainnes Ilex paraguariensis et Ilex dumosa. Il s’agit des triterpénes de l’acide ursolique et de l’acide oléanolique et les saponosides matésaponines peracetylées ou non. L’optimisation de l’activité antipaludique, par la synthèse de nouveaux analogues triterpéniques, a été basée sur l’hypothèse que l’activité antipaludique initialement observée était due à un mécanisme d’inhibition de la formation de la β-hémozoïne par l’acide ursolique. Ces analogues peuvent être classés selon trois séries : acides ursolique et oléanolique avec des modifications au niveau du cycle A, dérivés ferrocéniques de l'acide ursolique et dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Les meilleures activités ont été observées pour les derivés pipéraziniques de l’acide ursolique. En effet, sept nouveaux analogues ont démontré des activités intéressantes de l'ordre de nanomolaire (IC50 78 to 964 nM). Les activités obtenues représentent ainsi un gain d’activité au moins d’un facteur 100 par rapport à celle de l’acide ursolique. Une étude de structure-activité a été réalisée sur ces dérivés pipéraziniques de l'acide ursolique. Ainsi, nous avons démontré l’importance du noyau triterpénique et du groupement acétyle en C-3 pour l’activité antipaludique. De même, l’importance des substitutions au niveau de l’azote terminal de la chaine bis-(3-aminopropyl)pipérazine, notamment de groupements hydrophiles, a aussi été réalisée par une étude de relation structure acivité quantitative (QSAR). Enfin, l’hypothèse que ces composés agissent sur l’inhibition de la formation de β-hémazoïne a été confirmée par des études in vitro (inhibition de la formation de la β-hématine) et de modélisation moléculaire. / A Malária é uma doença endêmica que representa um grave problema de saúde pública na África, Ásia, Oceania e América Latina. Na América latina as principais áreas endêmicas estão na Bacia Amazônica e, infelizmente, são registrados cem mil novos casos clínicos no Brasil anualmente. Atualmente, mesmo nos Estados Unidos e no Oeste da Europa, o número de casos de malária tem aumentado a cada ano devido aos viajantes que vêm de áreas de risco. Este trabalho apresenta a síntese de compostos visando aumentar a atividade antimalárica de triterpenos através de farmacomodulação, especialmente em C-3 e em C-28 dos ácidos ursólico e oleanólico. Sete produtos naturais foram obtidos a partir das espécies sul-americanas Ilex paraguariensis e Ilex dumosa: os triterpenos ácido ursólico e ácido oleanólico e as matessaponinas 1 e 3, bem como, os derivados peracetilados das matessaponinas 1, 2 e 3. Três séries de derivados triterpênicos foram sintetizadas: derivados dos ácidos ursólico e oleanólico com modificações no ciclo A, derivados ferrocênicos e derivados piperazínicos do ácido ursólico. Estes compostos foram testados in vitro frente a cepas de Plasmodium falciparum. Os derivados piperazínicos do ácido ursólico foram os mais ativos. Sete novos análogos apresentaram atividade em concentrações na ordem de nanomolar (IC50 78 a 964 nM), enquanto que a cloroquina apresentou IC50 de 130 nM. Baixos índices de resistência cruzada com a cloroquina foram observados. Este estudo também contribuiu para o melhor entendimento da relação estrutura-atividade (REA) para a classe de derivados piperazínicos do ácido ursólico. Desta forma, foi demonstrada a importância do esqueleto triterpênico e do grupamento acetila em C-3 para a atividade antimalárica. O grupamento piperazina foi identificado como farmacóforo nesta série de compostos. Foi caracterizada a importância de substituintes hidrofílicos no nitrogênio terminal da cadeia lateral bis-(3-aminopropil)piperazina através de um estudo de relação estrutura-atividade quantitativa (QSAR). O possível mecanismo de ação destes compostos foi sugerido via inibição da formação de β-hematina a partir de testes in vitro e de modelagem molecular.