Whilst the cultivation of the Amaryllidaceae genus has primarily been for their ornamental properties, their use in traditional medicine is also well documented. Although over 100 alkaloids from this genus have been isolated, the phenanthridinone analogues narciclasine and pancratistatin isolated from the daffodil bulb, are particularly interesting due to their cytostatic and cytotoxic properties. They have potent and selective anticancer activity which is seemingly unique when compared to currently available chemotherapeutic agents. However, they have yet to be fully exploited as therapeutic agents due to their complex total synthesis and scarce availability from natural sources. The work described herein demonstrates short synthetic sequences which have been developed to gain simple analogues of these natural products. These have been assessed by MTS cell proliferation assays in order to gain more understanding of the SARs of narciclasine and pancratistatin, which in turn will be used to design additional biologically active compounds. These natural products share a dihydroisoquinolinone core and a series of AB-ring analogues were synthesised using a one-pot procedure previously developed and published by the group. Analogues were tested for anticancer activity by MTS cell proliferation assays against HT29 colon cancer cell line. Although these analogues were not biologically active their isoquinolinone counterparts showed a marked improvement with IC50 values below 300 μM. Functionalisation to simulate the C-ring of the natural products had limited success. Allylation gave analogues with IC50 values below 250 μM, however attempts at subsequent dihydroxylation proved to be capricious. Acetylation at the benzylic position showed some potential with the most promising compound having an IC50 value of 33 μM. Upon N-methylation of the acetylated lactam some activity was lost with the IC50 value increasing to 110 μM. Optimisation of preliminary investigations was undertaken in order to synthesise late stage ABCring analogues using Robinson annulation, Curtius rearrangement and Friedel-Craft acylation as key reaction steps. A novel methylenedioxy analogue was synthesised and further functionalisation was briefly explored with very limited success. Preliminary in-house MTS cell proliferation assays against the HT29 cells showed promising biological activity with IC50 values ranging from 9 to 50 μM. These selected analogues were sent to the NCI for further analysis. In order to improve the water solubility of the natural product a quinazolinone AB-ring core was incorporated to generate late stage tricyclic analogues with a basic nitrogen. This utilised a onestep synthesis from anthranilamide and glutaraldehyde starting materials. Unfortunately these compounds were found to be unstable and further functionalisation was problematic due to decomposition of the tricyclic compounds. C-ring analogues were also examined which were derived from sugars such as L- and D-lyxose, furnishing hydroxylated derivatives with known absolute and relative stereochemistry.

Le mauvais pronostic associé aux mélanomes est dû aux taux de réponses très faibles de ces cancers à la radiothérapie et à la chimiothérapie, cette résistance provenant essentiellement de la résistance des mélanomes aux stimuli pro-apoptotiques qui représentent la majorité de l’arsenal anticancéreux actuel.<p>Les plantes de la famille des Amaryllidaceae ont été utilisées dans la médecine traditionnelle à travers le monde notamment pour le traitement des tumeurs. Il s’est avéré que les composés responsables de l’activité anticancéreuse de ces traitements traditionnels étaient des alcaloïdes, dont les isocarbostyriles. Nous avons voulu caractériser les propriétés anticancéreuses de la narciclasine, un isocarbostyrile, in vitro et in vivo, et étudier son mécanisme d’action antitumoral dans des cellules de mélanome.<p>Nous avons tout d’abord analysé l’activité inhibitrice de croissance in vitro de ces composés et nous avons observé que l’activité de ces produits était indépendante du caractère résistant ou non des lignées cancéreuses aux stimuli pro-apoptotiques. De plus, à l’exception de la pseudolycorine, ces composés ont une activité cytostatique au niveau de la croissance des cellules cancéreuses. <p>Nous avons ensuite identifié le facteur d’élongation eEF1A, une GTPase, comme étant une cible potentielle de la narciclasine. De nombreux effets biologiques exercés par la narciclasine (inhibition de la synthèse protéique, désorganisation du cytosquelette d’actine, etc…) peuvent s’expliquer grâce à cette cible. Des travaux antérieurs à ma thèse mais auxquels j’ai participé, suggéraient déjà l’implication d’autres GTPases appartenant à la famille des Rho GTPases comme pouvant être également des cibles de la narciclasine. Nous avons également identifié au cours de notre travail de thèse d’autres GTPases, telle que Rac1, comme étant des cibles de la narciclasine. Nous avons toutefois observé que certaines GTPases telles que Ran ne semblaient pas être des cibles de la narciclasine lorsque celle-ci exerce ses effets antitumoraux. Ainsi, si de nombreuses GTPases semblent être des cibles privilégiées de l’action antitumorale de la narciclasine, toutes les GTPases ne le sont pas. Nous avons observé en fait que la narciclasine n’entre pas en compétition avec le GDP / GTP au sein de la poche GTP du facteur d’élongation eEF1A. <p>Des études d’activité in vivo réalisées par notre groupe, soit antérieures à mon travail de thèse (gliomes, cancer du poumon NSCLC), soit au cours de ma thèse (mélanomes), ont montré que la narciclasine à des doses non toxiques (administrations chroniques de 1 mg/kg par voie orale ou par voie intraveineuse) apporte un bénéfice thérapeutique dans différents types de modèles de cancers (gliomes, mélanomes, cancers NSCLC) à conditions que les cellules tumorales soient greffées de manière orthotopique au sein du cerveau de souris immunodéficientes. Ces mêmes cancers s’avèrent insensibles à ces doses non toxiques de narciclasine lorsque les cellules sont greffées en dehors du cerveau chez la souris immunodéficiente. <p>L’ensemble de nos résultats suggèrent que la narciclasine pourrait devenir un nouvel outil dans le combat contre les cancers cérébraux primaires et secondaires, les métastases cérébrales constituants un problème d’importance pour des cancers tels que les mélanomes, les cancers du poumon, les cancers du sein, les cancers rénaux et les cancers colorectaux. Les cancers primaires du cerveau représentent environ 5% de l’ensemble des cancers solides de l’adulte et jusqu’à 20-30% chez l’enfant. Les métastases cérébrales, dont principalement les métastases cérébrales de mélanomes, représentent également environ 5% de l’ensemble des cancers solides de l’adulte. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished