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UNIVERSITE DES SCIENCES ET
                    TECHNOLOGIES DE LILLE

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.


   Il travaille sur la fermentation de la bière ---> microbiologie
                                                               1
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




                                                               2
COMMENT DÉCOUVRE T-ON
UN NOUVEAU MÉDICAMENT?
                         3
MALARIA
IN THE WORLD
     One third of
    the world
  population
   is affected




     Malaria remains the most important widespread parasitic disease
     Clinical cases : 270 to 480 millions occured in Africa
     Mortality : 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) resistance4
    50%
Factors impacting on malaria
Parasite resistance to drugs   Increasing resistance to low cost treatments
                               (chloroquine, antifolates).
Mosquito resistance to         Increasing resistance to low cost insecticides
insecticides                   (pyrethroids).
War and Civil disturbances     Population migrations, collapse of Health services…

Environmental and climatic Global warming, associations with agriculture practice.
changes
Travel                         Increasing travel between endemic areas and free areas
                               in endemic countries.
Population increase            Doubling of the population of countries with endemic
                               malaria in the past two decades.
Quasi-absence of new drugs Loss of interest in malaria programs during the last 25
                           years after the elimination of malaria in north America
                           and Europe.



                                                                                      5
A human,
a mosquito, Anophele gambia
a parasite, Plasmodium falciparum




                                    6
Hôte intermédiaire : Anopheles gambiae




                                         7
MOTIVATION?

pour prolonger une collaboration utile pour l’Afrique
avec Jacques Lebibi, ancien Membre du groupe
actuellement Recteur de l’Université de Masuku / Gabon..




                                                           8
Hypothèse : Vectorisation
  Arrivée :
  De la flèche au centre de la cible
  Du médicament sur sa cible

--> Guider la molécule active vers le plasmodium

     agent pathogène : Plasmodium falciparum

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




  Notre stratégie simpliste :
  combiner poison et appât
  combiner chloroquine et atome de fer
                                                   9
L’atome de fer semble être le bon candidat
 pour vectoriser la molécule vers le Plasmodium

 le fer est le métal le plus important en biologie :
 rôle dans l’hémoglobine

--> Problème : la séparation des ions en solution


                        Na Cl


              Na+                    Cl-


     --> comment éviter cette séparation?
                                                       10
Chimie organométallique :
Liaisons fortes, non ioniques entre un métal et une molécule organique



    Le ferrocène = molécule sandwich



                        Fe    =     Fc          QuickTime™ et un décompresseur
                                              Photo - JPEG sont requis pour visualiser
                                                           cette image.




                             Stable Thermiquement jusqu’à 400°C
                             Stable en milieu aqueux


                                                                                         11
Activités du groupe de Synthèse Organometallique
Synthèse de metallocènes chiraux comme auxiliaires
          Catalyse homogène Asymmetrique

        R1                                    R1                 R1
                      H2
                                                    H   +                   OH
   R2        O
                  catalyseur           R2      OH           R2
                                                                        H

                                              50%                50% statistique
                      H2

                                              > 99%              < 1%
           Catalyseur asymétrique
 « efficace » = auxiliaire chiral + métal (Rh)



             HO
                      *        NHR
                                                             *
                                                        N             NHR

                      Fe                                    Fe
                                                                                   12
                               amino alcool                           diamine
Plasmodium falciparum a besoin de fer pour son développement
                           intraerythrocytaire.


     N ous comb inons un pois on et un app ât = chlo roquine et ferrocene




                         NEt2
         HN                                       N            NR2

                                                        Fe

Cl         N     chloroquine                                   diamine




                                HN             NMe2

                                       Fe
                                                  ferroquine
                    Cl           N                                       13
Analo gue of chlor oq uine (niv aquine)
     Synthesis of ferroq uine
     Starting materia l diméth ylaminome thylferrocene commercially availa ble




Fc
                   BuLi              Fc                DMF        Fc
                                                                              NH 2OH             Fc
       NMe2                                NMe2                        NMe2               N                NMe2

                               Li                                                      HO
commercial                                                   CHO
                                     (*)                                                 oxime


                                                                                                 Fc
                                                                                                           NMe2
                                                             Cl                           NH
réduction                 Fc                 +
                                    NMe2
             NH2
                                                  Cl         N                  Cl        N           ferroquine




                                                                                                      14
Attempts to optimize ferroquine activity

     Effect of the nature of the side chain




                                                   R     =       N Et 2
                    Fc           R        with N
            NH               N                     R
                                 R                       =
                                                             N

                                                                          NCH3
Cl          N                                            =   N
                                                                          O
                                                             N


          No improve ment in the antimalarial activity

          ferroquine remains the most ac tive
                                                                                 15
Mo difica tion of the pos ition of the ferrocene moi ety



                               *1
                                        Et                                Et
                    2                                                     N
                                        N
                         NH                  Et              N                 Et
                                 4
                                             3
                                                   Cl         N+
             Cl          N
                               chloroquine
                                                                   Fc
                     5


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

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


                                                                                    16
SYNTHE OF POTEN
                SIS      TIAL METABOLITE OF FER
                                        S     ROQUINE

            Similarto chloroquine (IIandI terminal
                                                 amines)


                     Et                          Et                          H
                     N Et                        N H                         N H
     HN                                HN                       HN




Cl    N                          Cl     N                  Cl       N
             chloroquine


                          Ferroquine expected
                          metabolites
                            Fc   Me
                                                           Fc   H
                 NH              N H
                                                      NH        N H

      Cl         N
                                            Cl        N

                                                                        17
fe rroce ni c quin ine a nalogu es




 quinine
                                            Fc                           Fc
               N                   HO            NMe2           HO
      HO                                                                       N

MeO                          MeO                          MeO

           N                            N                            N




           activity be twe en chloroquine and ferroquine

               against chloroqui ne -resi stant strains

                   ferroqu ine remains the most activ e


                                                                              18
FERROCENIC D IHYDROARTEMISI NE AN ALOGU ES

               A RTEMISININE isolat ed from Artemis ia annua L.

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


                                                                 H    CH 3
                              H   CH 3

                                                             O
                      O                           CH 3
             CH 3
                                                             O
                                                         O
                    O O
                                         H                                   H
                                                             O
                          O                                              CH 3
                                     CH 3
                                                                 OH
                              O

                    ARTEMISININE                     DIHYDROARTEMISININE



                    Comb ination dihydroartemi sinine/ferrocene

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

                                                                                     19
With ether or ester function


                           H

                  O

                  O
              O
                                   H
                  O


                                                H Fc
                                                Fc     Fc
                      H        O                N

                      Fc
                      Fc
                                   O
                                       CO 2 - Et +
                                        CO 2 Na


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

   no in teres t for devel op me nt

   fer roquine rema in s the most activ e                              20
Compound Criteria      FQ
Lipinski’s rule                MW             < 500   433.8
                               Calc. logP     <5      3.9-4.7
                               (ACD)                  5.1
                               H donors       <5      1
                               H acceptors    < 10    3


       FQ fulfills the Lipinski’s criteria.




                                                                21
In vitro antimalarial activity of FQ
                 Antimalarial activity on strains of P. falciparum

    Chloroquine sensitive : HB3               chloroquine resistant : Dd2, FCR3


IC 50 nM                                                IC 50 nM
                                                        300
   75                                     Chloroquine

                                         Ferroquine
                                                        200
   50


                                                        100
   25


                                                          0
    0                                                              HB3    FCR3      Dd2
           HB3             Dd2
                  Strain                                                  strain



   Chloroquine-sensitive threshold is IC50 = 100 nM


   Ferroquine : active against chloroquine-sensitive and chloroquine–resistant strains
                                                                                   22
In vivo studies(mice) P. bergh (CQ sensitive)
                                       ei

Parasitemy study : ED50 etED90 (mg/kg):
daily doseduring 4 days,subcutaneous injection (SC)

                CQ           FQ
   ED50         1,39        1,22
   ED90         2,70        1,95
                                          --> small difference CQ/FQ



Survival study : survival up to 40 days after 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 toerroquine
                      f
                                                                               23
                                       better survival ratio with ferroquine
Mi ce inf ected by P. yoelli

                  N S=CQ sensitive and N =CQ resistant

ED50 (mg/kg/j our) daily dose during 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 wt ih the in vitro results on resistant strain

        Comparison oral administration / subcutaneous injection :
                     good absorption of ferroquine




                                                                            24
Pharmacologie spécifique

in vitro   Souches de laboratoire        CQ, CI50    FQ, CI50
                                          (nM)        (nM)
           3D7                             12           7
           HB3                             22          20
           D10                             23          18
           Dd2                             62          19
           W2                              149         13
           FCR3                            152         21
           K1                              352         14
           Isolats de terrain            CQ, CI50    FQ, CI50
                                          (nM)        (nM)
           Gabon (103)                     370         11
           Sénégal
             CQS (24)                       29          6
             CQR (29)                      351         10
           Cambodgia (127)                 129         31
           Gabon Haut-Ogooué (116)
             Franceville                   141         16
             Bakoumba                      398         28
           Gabon Lambarene (81)            113         2
           Thaïlande (65)                  341         9
Pharmacologie spécifique

in vitro   Pas de résistance croisée CQ/FQ




                                                        Toxicologie

                                                       Test de Ames
in vivo                                                  Test FETAX
                                   Test micro-noyau in vitro et in vivo



                P. vinckei   curative ~ 8 mg/kg/d
Synthesis of in vitro and in vivo ADME data
            In vitro        In vitro       In vitro               In vitro interspecies        In vitro        Intersubject     Main
           Solubility     absorption     absorption                variability in mics      Clearance in        variability   metabolites
                                                                                            human hep.
                           (Caco-2)         (BBB)           Qualitative      Quantitative
SSR97193                 Papp= 30 10-7   Pe = 0.8 10-3      Dog = Man         Mk = Ms >       0.055-0.067          low        N-demethyl
                           cm/sec          cm/min                             R>D=H



                                           CYP Inhibnitio              Pharmacokinetics         Blood cell        Tissue Distribution
               CYP Contribution
                                                  (IC50)                      (F %)             distribution         10 mg/kg p.o.
           -2C9         -2D6     -3A4                                                              (%)
                                           -2D6            -3A4       10 mg/kg    100 mg/kg                         Brain     Liver
                                                                        58 %         29 %                       70-fold vs    2300-fold
SSR97193   ♠35%     < 10 %     ♠ 55%        4 µM      100 µM                                    68 to 85 %       plasma       vs plasma
                                                                      Non linear response



                                   No problem during drug development is anticipated
                                 This 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
                                                                                                                                 27
Mechanism of action
                          X-Ray crystal structures

           neutral FQ                   charged FQ




                        monoclinic space group P21/n

   stabilized    by      a     strong
                                             no intramolecular H-bond
intramolecular H-bond
                                             N(24)•••(N11) distance = 4.07 Å
   N(24)•••(N11) distance = 2.95 Å
                                             proR and proS-H C(12)•••H(3)
   proR and proS-H C(12)•••H(3)
                                          distance = 3.49 and 2.18 Å
distance = 2.38 and 2.48 Å                                               28
                                          Q and Fc are almost orthogonal
Mechanism of action
   X-Ray crystal structures
packing diagram of the charged FQ




                                    d = 3.32 Å




                                      29
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




                                                        30
La ferroquine agit trois fois
                                            Dans le foie : métabolisation favorable
                      Fc            CH 3
            NH                  N
                                    CH 3
                                                               Premier métabolite
Cl          N
                                                                De la ferroquine :
                                                                   Aussi actif
          Ferroquine
                                                                       Fc
                                                                                   H
                                                                NH             N
                                                                                   CH 3


                                                          Cl    N



                           Fc           H           150
                 NH                 N
                                        H                               chloroquine
                                                    100
                                                                        ferroquine
     Cl                                                                 N-monodemethylé
                 N
                                                                        N-didemethylé
                                                    50
 Deuxième métabolite
  De la ferroquine :                                                          31
                                                     0
  Presque aussi actif
Metabolic Pathways in Human Hepatic Models
                                                          NH2                                     NH2
                                                                                                            OH
                                                Cl        N                            Cl         N

                                                     Met "A"                                Met "B"


                        Fe                      CYP2C9                    Fe    H                                    Fe
                                  N                                             N                                              NH2
                   NH                           CYP3A4               NH                                         NH
                         SSR97193                                            HH-3                                      HH-2
                                                                            Met "D"                                   Met "C"
        Cl         N                                       Cl        N                            Cl            N
                                                                           JBCQ19


                                                                           Fe                         Fe
             Fe                            Fe                                                               O                                   O
                        OH                                OH
                  N                                  N                                                                               NH        OH
                                                                      NH        OH            NH           OH
        NH                            NH

                                                Met "E"       Cl      N               Cl      N                           Cl         N
                                                                                                      Met "H"                             Met "F"
Cl      N                    Cl       N
     Met "G"

                                                               HH-4, Glucuronide
 HH-1, Glucuronide
                                                                                                                                          32
In vitro Metabolism using Human Hepatocytes
                                             •   N-Demethyl Metabolite Formation
6                                                6
                               HTL-200                                 HTL-200
5                              HTL-201           5                     HTL-201

• SSR97193
4                                                4

3
  Disappearance                                  3

2                                                2

1                                                1

0                                                0
    0       6      12     18        24               0   6    12      18     24
                TIME (Hours)                                 TIME (Hours)

        FQ exhibits an intermediary metabolic clearance ranging between 0.055
        and 0.067 mL.h-1.(106 hep)-1 .
        FQ disappearance quantitatively associated with N-demethyl metabolite
        formation.
                                                                                 33
FQ and its enantiomers are equally active: in vitro on P. falciparum.
in vivo on P. vinckei. on chloroquine resistant and chloroquine sensitive strains .


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

                                 HN                    N     N                NH

                                          Fe                           Fe

                      Cl         N                                             N         Cl




       in vitro
           150
                                                           CQ
                                                           FQ
                                                 N=4       (+)-FQ
     IC50 (nM)




           100
                                                           (-)-FQ
                           N=4
                                                                             Ferroquine can be
                 50
                                                                            administrated in its
                                                                            racemic costly form
                  0
                           HB3             Dd2
                                                                                                   34
                                 strain
Antimalarial activity of FQ enantiomers
Effect in vitro of SSR97193A enantiomers on P. falciparum strains :
    IC 50 nM

                                                                      FQ and its enantiomers are
                                                                    equally active:
                                                                    in vitro on P. falciparum.
           in vivo
                                                                    in vivo on P. vinckei.
                                                                    on chloroquine resistant and
                                                                    chloroquine sensitive strains .

    Effect in vivo of FQ enantiomers on rodent strains :

 Strains       Way                         Dose (mg/kg/day)-mice survival
                      chloroquine   SR97193B               SR97211B                 SR97212B
 P vinckei      po     50     70     5        10     5       10       15      5       10       15
 CQs                   5/8    6/8   2/10     9/10   0/10    10/10     3/3    0/10     7/10
 P vinckei      po     300    400    5        10     5       10       15      5       10       15
 CQr                   0/10   0/5   0/5      5/5    2/10     8/10    10/10   0/10     5/10   10/10
                                                                                                 35
CH2 OH                                        CH2 OH
   *       N(CH3 )2       (CH3 ) 2 N
                                         *               enzyme C.r.L.
                                                                                    alcohol ester separation
   Fe                 +                  Fe             acétate de vinyl



                  racémique
                                                                         O
                               CH 2 OH                                   C
                                                                             O            *          N(CH 3 )2
         (CH 3 )2 N       *                                           CH3
                                                                                          Fe
                          Fe
       ee > 98%                                                                                       ee > 86%

                                                                                   enzyme C.r.L.
                  MnO 2                                                              BuOH
                                                   HOCH 2
                                                             *        N(CH3 ) 2
                               CHO
         (CH3 )2 N        *
                                                             Fe
                                                                                  MnO 2
                          Fe
                                                                                               CHO
                                                       (-) ee > 98%                                  *       N(CH3 ) 2

                                                                                                     Fe

                                                                                                                 36
                  FQ(-) ee > 98%                        FQ(+) ee > 98%
Mechanism of action
Inhibition of β-Hematin Formation

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


hematin




                                                         1662 cm-1
                                                         1209 cm-1
                               β-hematin




                                                             37
                              Egan et al., FEBS Lett. 1994, 352, 54-57
Mechanism of action
            Inhibition of β-Hematin Formation

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




                                                                 1662 cm-1
                                                                 1209 cm-1




Infrared spectra of hematin in the presence of ferroquine (3 eq.)
            ∆ 60°C at pH 4.5 in 4.5 acetate solution
                                                                       38
Mechanism of action

             Molecular electrostatic potential (MEP) surfaces




 similarity in the quinoline area   similar mode of interaction with hematin

FQ / hematin     should form parallel stacked complexes in aqueous solution
                                                                       39
Mécanisme d’action de la chloroquine
Catabolisme de l’hémoglobine chez P. falciparum




                                                  N        N
                                                      OH
                                                      Fe
                                                  N        N




                                         O                         OH
                                             OH                O
ECHEC DE LA TENTATIVE D’INDUCTION EXPERIMENTALE DE LA
                                               RESISTANCE 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

MAIS : ces parasites meurent si on continue la pression ou si on arrête la pression de
FQ !!!
                        Subculture under FQ pressure                                                 Subculture without FQ pressure

                       50                                                                           50

                                                                  P+ 1                                                                         P- 1
                       40                                                                           40
                                                                  P+ 2                                                                         P- 2
 PARASITES / 106 RBC




                       30                                                                           30


                       20                                                     PARASITES / 106 RBC   20


                       10                                                                           10


                        0                                                                            0
                            30     40       50          60   70          80                              30    40        50          60   70          80

                                         DAY OF EXPERIMENT                                                            DAY OF EXPERIMENT
                                                                                                                                                           41
PROTOCOL :
  Cooper et al., 2002, Mol Pharmacol, 6, 35-42


MONITORING EACH THREE DAYS BY GIEMSA CONFIRMATION BY FLOW
                       CYTOMETRY




  Control RBC                       Control culture   Under FQ pressure




                                                                          42
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 °

        H       H                                +           Fe Cl2
                    H NaOH           H       H Na
                                                     + H2O               Fe++         Fe
    H               H            H             H
2                            2
            H
                                         H
                                                                        - e-     - e-


                                                                         Fe+++        Fe+



                                                                      Ion ferricinium
                                                                                 43
1) Stabilité de FQ en présence de H2O2 Spectroscopie MALDI-TOF


  . MALDI-TOF spectrum of the FQ solution in presence of 100 equivalents of H2O2 at t0
  and after 6, 24 and 31 hours.
                                              390.96
                                             389.95

                                      385.11
                                  t 31h      391.97     406.10
                                                                 414.95          434.07
                                                                                 434.09
  Le premier produit de
                                                                                                   450.09
  dégradation apparaît après                                                        436.09
                                             389.03                                435.10
  24h pour 10 mM de H2O2          t 24h        391.81                 432.09        437.10
                                                                                 433.92
                                                                                                   449.91
                                                                                    435.92
                                                                                   434.93
                                             388.90
                                  t 6h         391.45                 431.93
                                                                                    436.92

                                                                                   434.06
                                                                                    436.06
                                                                                   435.06
                                             389.01
                                                                          432.07
                                  to           391.75                                437.06
                                       380       396       412 Mass        428              444   460
                                                                                                  44
                                                               (m/z)
2) Etude électrochimique voltamétrie cyclique
 Etude de FQ (II)/ FQ (III)
          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.




                                         200
                    Current density [オA/cm?]




                                         150
                                     オ




                                         100

                                               50

                                               0

                                           -50

                                     -100

                                     -150
                                                    -400   -200     0     200    400      600   800
                                                                  Potential (mV) vs SCE
                                                                                                      45
3) Mise en évidence de la présence de HO°
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.




                                             a

                                              b

                                             c

                           15G




                                                              46
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
                                                                          47
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.


                                                                               48
O     H                 Cl


                                              20 compounds bearing
      OH      H                              various ferrocenic groups
 O                                       to found the efficient substituent

      atovaquone

                                                                    R = (CH2)n:
                                        O
                                                                              Cl
                                                  N
                                                  R
                                             OH       Fe
                                                                     H
                                        O
                                                                                   OH

                                                                              H




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


                                                                         49
80000
                                                                    Atovaquone
70000                                                               APW15
                                                                    APW16
60000                                                               APW17


50000


40000


30000


20000


10000


    0
        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




Inhibitory effect of APW15, APW16 and APW17 compared
 to the effect of atovaquone on atovaquone-resistant strains of T. gondii
R4A to R strain.                                                                 50
Anti HIV-1 Activity, Cytotoxicity, and
     Selectivity Index in MT-4 Cells.

                                                   cpda      EC50, µMb        CC50, µMc         SId

                                                   2           > 2.3               > 2.3           -

             HN                 N X
                                                   3          2.9 ± 1.1           9.1 ± 6.6        3

                       Fe       R                  4             10                 > 10           -

Cl            N                2: R=H              FQ          > 2.4               > 2.4           -
                               3 : R = CH3
                               4 : R = C2H5        HCQ          > 12                > 12           -

                                                   CQ       8.86 ± 1.18      54.4 ± 23.9           6


     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%.
                                                                                              51
     d   Selectivity index: ratio CC50/EC50.
N X
Anti-coronavirus activity
                                                               HN

                                                                           Fe   R

                                                     Cl         N               2: R=H
                                                                                3 : R = CH3
                                                                                4 : R = C2H5

                     cpda Feline coronavirusb        Human corona (SARS) virusc
                            EC50, µM CC50,         EC50, µM         CC50, µM    SId
                                     µM
                     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

   FQ = ferroquine; CQ = chloroquine; HCQ = hydroxychloroquine
   b Feline corona virus in Crandell-Reese feline kidney (CRFK) cells
   c SARS-coronavirus in Vero cells                                                   52
   d Selectivity index(for SARS-coronavirus): ratio CC /EC .
                                                       50   50
Motivation                   Premiers                              Évaluation
                  Drug                    Première     Tests
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Environs
  5000                                                                  10 à 15
molécules                                                              molécules

            Première phase : Recherche “amont” 2 à 3 ans

                                                                           53
Production
 Développement                                               pharmaceutique
 Pharmaceutique
Analyse/galénique


Toxicologie
  Chien                                                              Clinique
                        Approbation      Clinique       Clinique     Phase 3
    rat
                        Pour l’étude     Phase 1        Phase 2      Efficacité
pharmacocinétique         clinique      tolérance       efficacité   standard
   Métabolisme

déceloppement                                                   FQ
   chimique
     Labo
  puis pilote                                                   Production
                                                                 chimique
   4/5                                     2
molécules                              molécules
deuxième phase :                   troisième phase :
développement                      développement
préclinique 1 à 2 ans              clinique 4 à 5 ans
                                                                              54
Enregistrement                                        Clinique
                           commercialisation          Phase 4
   AMM                                             épidémiologie




                                           9 à 13 ans

Enregistrement 2 à 3 ans             Investissement
                             Coût total : 100-600 millions €
                             800 millions/1,2 milliards USD
                                   (selon les sources)             55
56
Collaborations Natio nales et Internationales
                 Participation des chercheurs du Sud
France :
Service de Parasitolo gie de la Facul té de Médec ine de L ille : Dan iel Camus,
Laurence D elhaes.
Insti tut Pasteur de Lille : Monique Capron, D aniel D ive, Huguette Abessol o,
Wassim Da her.
Insti tut de Médec ine Tropi cale du Se rvice 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 France vil le
Pascal M ill et, Ol ivier Domarle , Philippe D eloron.

Thaïlande :
Universi té Mahidol Bang kok : Juntra Karbw ang, Kesara Na -Bangchang
Universi té de Chiang Maï : Apiwat Baramee

Sénég al :
Universi té Cheikh Anta D iop de D akar : Chei kh N ’Di aye

Mad agascar :
Insti tut Malgache de Recherc hes A ppliquées : Philippe Raso anaivo

Camb odge :
Pasteur Inst itut : Thierry Fandeur

Afriq ue du sud :
Cape T own Universi ty : Thimo ty Egan, Kel ly Chibal

Organisa tion Mondiale de la Santé World Health Organiza tion :
Contracts, réun ione de travail à Genèv e.                                           57
Merci de votre
aimable attention
                    58

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

  • 1. UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE 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. Il travaille sur la fermentation de la bière ---> microbiologie 1
  • 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 2
  • 3. COMMENT DÉCOUVRE T-ON UN NOUVEAU MÉDICAMENT? 3
  • 4. MALARIA IN THE WORLD One third of the world population is affected Malaria remains the most important widespread parasitic disease Clinical cases : 270 to 480 millions occured in Africa Mortality : 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) resistance4 50%
  • 5. Factors impacting on malaria Parasite resistance to drugs Increasing resistance to low cost treatments (chloroquine, antifolates). Mosquito resistance to Increasing resistance to low cost insecticides insecticides (pyrethroids). War and Civil disturbances Population migrations, collapse of Health services… Environmental and climatic Global warming, associations with agriculture practice. changes Travel Increasing travel between endemic areas and free areas in endemic countries. Population increase Doubling of the population of countries with endemic malaria in the past two decades. Quasi-absence of new drugs Loss of interest in malaria programs during the last 25 years after the elimination of malaria in north America and Europe. 5
  • 6. A human, a mosquito, Anophele gambia a parasite, Plasmodium falciparum 6
  • 7. Hôte intermédiaire : Anopheles gambiae 7
  • 8. MOTIVATION? pour prolonger une collaboration utile pour l’Afrique avec Jacques Lebibi, ancien Membre du groupe actuellement Recteur de l’Université de Masuku / Gabon.. 8
  • 9. Hypothèse : Vectorisation Arrivée : De la flèche au centre de la cible Du médicament sur sa cible --> Guider la molécule active vers le plasmodium agent pathogène : Plasmodium falciparum point vulnérable du parasite : le Plasmodium falciparum a besoin de fer pour son développement intraérythrocytaire Notre stratégie simpliste : combiner poison et appât combiner chloroquine et atome de fer 9
  • 10. L’atome de fer semble être le bon candidat pour vectoriser la molécule vers le Plasmodium le fer est le métal le plus important en biologie : rôle dans l’hémoglobine --> Problème : la séparation des ions en solution Na Cl Na+ Cl- --> comment éviter cette séparation? 10
  • 11. Chimie organométallique : Liaisons fortes, non ioniques entre un métal et une molécule organique Le ferrocène = molécule sandwich Fe = Fc QuickTime™ et un décompresseur Photo - JPEG sont requis pour visualiser cette image. Stable Thermiquement jusqu’à 400°C Stable en milieu aqueux 11
  • 12. Activités du groupe de Synthèse Organometallique Synthèse de metallocènes chiraux comme auxiliaires Catalyse homogène Asymmetrique R1 R1 R1 H2 H + OH R2 O catalyseur R2 OH R2 H 50% 50% statistique H2 > 99% < 1% Catalyseur asymétrique « efficace » = auxiliaire chiral + métal (Rh) HO * NHR * N NHR Fe Fe 12 amino alcool diamine
  • 13. Plasmodium falciparum a besoin de fer pour son développement intraerythrocytaire. N ous comb inons un pois on et un app ât = chlo roquine et ferrocene NEt2 HN N NR2 Fe Cl N chloroquine diamine HN NMe2 Fe ferroquine Cl N 13
  • 14. Analo gue of chlor oq uine (niv aquine) Synthesis of ferroq uine Starting materia l diméth ylaminome thylferrocene commercially availa ble Fc BuLi Fc DMF Fc NH 2OH Fc NMe2 NMe2 NMe2 N NMe2 Li HO commercial CHO (*) oxime Fc NMe2 Cl NH réduction Fc + NMe2 NH2 Cl N Cl N ferroquine 14
  • 15. Attempts to optimize ferroquine activity Effect of the nature of the side chain R = N Et 2 Fc R with N NH N R R = N NCH3 Cl N = N O N No improve ment in the antimalarial activity ferroquine remains the most ac tive 15
  • 16. Mo difica tion of the pos ition of the ferrocene moi ety *1 Et Et 2 N N NH Et N Et 4 3 Cl N+ Cl N chloroquine Fc 5 Mole cules bear ing the ferroceny grou p in 3, 4 and 5 posi tions sy nthesiz ed. activity low er or close to that of ferroquine (pos ition 1). 16
  • 17. SYNTHE OF POTEN SIS TIAL METABOLITE OF FER S ROQUINE Similarto chloroquine (IIandI terminal amines) Et Et H N Et N H N H HN HN HN Cl N Cl N Cl N chloroquine Ferroquine expected metabolites Fc Me Fc H NH N H NH N H Cl N Cl N 17
  • 18. fe rroce ni c quin ine a nalogu es quinine Fc Fc N HO NMe2 HO HO N MeO MeO MeO N N N activity be twe en chloroquine and ferroquine against chloroqui ne -resi stant strains ferroqu ine remains the most activ e 18
  • 19. FERROCENIC D IHYDROARTEMISI NE AN ALOGU ES A RTEMISININE isolat ed from Artemis ia annua L. More so luble and more potent in hydrog enated form : dih ydroartémis inine H CH 3 H CH 3 O O CH 3 CH 3 O O O O H H O O CH 3 CH 3 OH O ARTEMISININE DIHYDROARTEMISININE Comb ination dihydroartemi sinine/ferrocene via an ester or ether fun ction : analogy wi th arteme ther or artesu nate 19
  • 20. With ether or ester function H O O O H O H Fc Fc Fc H O N Fc Fc O CO 2 - Et + CO 2 Na two mol ecu les display activi ty close , but not m uch low er th an artemis in ine a nd d ihy droartemi si ni ne no in teres t for devel op me nt fer roquine rema in s the most activ e 20
  • 21. Compound Criteria FQ Lipinski’s rule MW < 500 433.8 Calc. logP <5 3.9-4.7 (ACD) 5.1 H donors <5 1 H acceptors < 10 3 FQ fulfills the Lipinski’s criteria. 21
  • 22. In vitro antimalarial activity of FQ Antimalarial activity on strains of P. falciparum Chloroquine sensitive : HB3 chloroquine resistant : Dd2, FCR3 IC 50 nM IC 50 nM 300 75 Chloroquine Ferroquine 200 50 100 25 0 0 HB3 FCR3 Dd2 HB3 Dd2 Strain strain Chloroquine-sensitive threshold is IC50 = 100 nM Ferroquine : active against chloroquine-sensitive and chloroquine–resistant strains 22
  • 23. In vivo studies(mice) P. bergh (CQ sensitive) ei Parasitemy study : ED50 etED90 (mg/kg): daily doseduring 4 days,subcutaneous injection (SC) CQ FQ ED50 1,39 1,22 ED90 2,70 1,95 --> small difference CQ/FQ Survival study : survival up to 40 days after 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 toerroquine f 23 better survival ratio with ferroquine
  • 24. Mi ce inf ected by P. yoelli N S=CQ sensitive and N =CQ resistant ED50 (mg/kg/j our) daily dose during 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 wt ih the in vitro results on resistant strain Comparison oral administration / subcutaneous injection : good absorption of ferroquine 24
  • 25. Pharmacologie spécifique in vitro Souches de laboratoire CQ, CI50 FQ, CI50 (nM) (nM) 3D7 12 7 HB3 22 20 D10 23 18 Dd2 62 19 W2 149 13 FCR3 152 21 K1 352 14 Isolats de terrain CQ, CI50 FQ, CI50 (nM) (nM) Gabon (103) 370 11 Sénégal CQS (24) 29 6 CQR (29) 351 10 Cambodgia (127) 129 31 Gabon Haut-Ogooué (116) Franceville 141 16 Bakoumba 398 28 Gabon Lambarene (81) 113 2 Thaïlande (65) 341 9
  • 26. Pharmacologie spécifique in vitro Pas de résistance croisée CQ/FQ Toxicologie Test de Ames in vivo Test FETAX Test micro-noyau in vitro et in vivo P. vinckei curative ~ 8 mg/kg/d
  • 27. Synthesis of in vitro and in vivo ADME data In vitro In vitro In vitro In vitro interspecies In vitro Intersubject Main Solubility absorption absorption variability in mics Clearance in variability metabolites human hep. (Caco-2) (BBB) Qualitative Quantitative SSR97193 Papp= 30 10-7 Pe = 0.8 10-3 Dog = Man Mk = Ms > 0.055-0.067 low N-demethyl cm/sec cm/min R>D=H CYP Inhibnitio Pharmacokinetics Blood cell Tissue Distribution CYP Contribution (IC50) (F %) distribution 10 mg/kg p.o. -2C9 -2D6 -3A4 (%) -2D6 -3A4 10 mg/kg 100 mg/kg Brain Liver 58 % 29 % 70-fold vs 2300-fold SSR97193 ♠35% < 10 % ♠ 55% 4 µM 100 µM 68 to 85 % plasma vs plasma Non linear response No problem during drug development is anticipated This 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 27
  • 28. Mechanism of action X-Ray crystal structures neutral FQ charged FQ monoclinic space group P21/n stabilized by a strong no intramolecular H-bond intramolecular H-bond N(24)•••(N11) distance = 4.07 Å N(24)•••(N11) distance = 2.95 Å proR and proS-H C(12)•••H(3) proR and proS-H C(12)•••H(3) distance = 3.49 and 2.18 Å distance = 2.38 and 2.48 Å 28 Q and Fc are almost orthogonal
  • 29. Mechanism of action X-Ray crystal structures packing diagram of the charged FQ d = 3.32 Å 29
  • 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 30
  • 31. La ferroquine agit trois fois Dans le foie : métabolisation favorable Fc CH 3 NH N CH 3 Premier métabolite Cl N De la ferroquine : Aussi actif Ferroquine Fc H NH N CH 3 Cl N Fc H 150 NH N H chloroquine 100 ferroquine Cl N-monodemethylé N N-didemethylé 50 Deuxième métabolite De la ferroquine : 31 0 Presque aussi actif
  • 32. Metabolic Pathways in Human Hepatic Models NH2 NH2 OH Cl N Cl N Met "A" Met "B" Fe CYP2C9 Fe H Fe N N NH2 NH CYP3A4 NH NH SSR97193 HH-3 HH-2 Met "D" Met "C" Cl N Cl N Cl N JBCQ19 Fe Fe Fe Fe O O OH OH N N NH OH NH OH NH OH NH NH Met "E" Cl N Cl N Cl N Met "H" Met "F" Cl N Cl N Met "G" HH-4, Glucuronide HH-1, Glucuronide 32
  • 33. In vitro Metabolism using Human Hepatocytes • N-Demethyl Metabolite Formation 6 6 HTL-200 HTL-200 5 HTL-201 5 HTL-201 • SSR97193 4 4 3 Disappearance 3 2 2 1 1 0 0 0 6 12 18 24 0 6 12 18 24 TIME (Hours) TIME (Hours) FQ exhibits an intermediary metabolic clearance ranging between 0.055 and 0.067 mL.h-1.(106 hep)-1 . FQ disappearance quantitatively associated with N-demethyl metabolite formation. 33
  • 34. FQ and its enantiomers are equally active: in vitro on P. falciparum. in vivo on P. vinckei. on chloroquine resistant and chloroquine sensitive strains . (-)-Sp-ferroquine (+)-Rp-ferroquine HN N N NH Fe Fe Cl N N Cl in vitro 150 CQ FQ N=4 (+)-FQ IC50 (nM) 100 (-)-FQ N=4 Ferroquine can be 50 administrated in its racemic costly form 0 HB3 Dd2 34 strain
  • 35. Antimalarial activity of FQ enantiomers Effect in vitro of SSR97193A enantiomers on P. falciparum strains : IC 50 nM FQ and its enantiomers are equally active: in vitro on P. falciparum. in vivo in vivo on P. vinckei. on chloroquine resistant and chloroquine sensitive strains . Effect in vivo of FQ enantiomers on rodent strains : Strains Way Dose (mg/kg/day)-mice survival chloroquine SR97193B SR97211B SR97212B P vinckei po 50 70 5 10 5 10 15 5 10 15 CQs 5/8 6/8 2/10 9/10 0/10 10/10 3/3 0/10 7/10 P vinckei po 300 400 5 10 5 10 15 5 10 15 CQr 0/10 0/5 0/5 5/5 2/10 8/10 10/10 0/10 5/10 10/10 35
  • 36. CH2 OH CH2 OH * N(CH3 )2 (CH3 ) 2 N * enzyme C.r.L. alcohol ester separation Fe + Fe acétate de vinyl racémique O CH 2 OH C O * N(CH 3 )2 (CH 3 )2 N * CH3 Fe Fe ee > 98% ee > 86% enzyme C.r.L. MnO 2 BuOH HOCH 2 * N(CH3 ) 2 CHO (CH3 )2 N * Fe MnO 2 Fe CHO (-) ee > 98% * N(CH3 ) 2 Fe 36 FQ(-) ee > 98% FQ(+) ee > 98%
  • 37. Mechanism of action Inhibition of β-Hematin Formation Collaborative work with Prof. Egan, Cape Town, South Africa hematin 1662 cm-1 1209 cm-1 β-hematin 37 Egan et al., FEBS Lett. 1994, 352, 54-57
  • 38. Mechanism of action Inhibition of β-Hematin Formation Collaborative work with Prof. Egan, Cape Town, South Africa 1662 cm-1 1209 cm-1 Infrared spectra of hematin in the presence of ferroquine (3 eq.) ∆ 60°C at pH 4.5 in 4.5 acetate solution 38
  • 39. Mechanism of action Molecular electrostatic potential (MEP) surfaces similarity in the quinoline area similar mode of interaction with hematin FQ / hematin should form parallel stacked complexes in aqueous solution 39
  • 40. Mécanisme d’action de la chloroquine Catabolisme de l’hémoglobine chez P. falciparum N N OH Fe N N O OH OH O
  • 41. ECHEC DE LA TENTATIVE D’INDUCTION EXPERIMENTALE DE LA RESISTANCE 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 MAIS : ces parasites meurent si on continue la pression ou si on arrête la pression de FQ !!! Subculture under FQ pressure Subculture without FQ pressure 50 50 P+ 1 P- 1 40 40 P+ 2 P- 2 PARASITES / 106 RBC 30 30 20 PARASITES / 106 RBC 20 10 10 0 0 30 40 50 60 70 80 30 40 50 60 70 80 DAY OF EXPERIMENT DAY OF EXPERIMENT 41
  • 42. PROTOCOL : Cooper et al., 2002, Mol Pharmacol, 6, 35-42 MONITORING EACH THREE DAYS BY GIEMSA CONFIRMATION BY FLOW CYTOMETRY Control RBC Control culture Under FQ pressure 42
  • 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 ° H H + Fe Cl2 H NaOH H H Na + H2O Fe++ Fe H H H H 2 2 H H - e- - e- Fe+++ Fe+ Ion ferricinium 43
  • 44. 1) Stabilité de FQ en présence de H2O2 Spectroscopie MALDI-TOF . MALDI-TOF spectrum of the FQ solution in presence of 100 equivalents of H2O2 at t0 and after 6, 24 and 31 hours. 390.96 389.95 385.11 t 31h 391.97 406.10 414.95 434.07 434.09 Le premier produit de 450.09 dégradation apparaît après 436.09 389.03 435.10 24h pour 10 mM de H2O2 t 24h 391.81 432.09 437.10 433.92 449.91 435.92 434.93 388.90 t 6h 391.45 431.93 436.92 434.06 436.06 435.06 389.01 432.07 to 391.75 437.06 380 396 412 Mass 428 444 460 44 (m/z)
  • 45. 2) Etude électrochimique voltamétrie cyclique Etude de FQ (II)/ FQ (III) 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. 200 Current density [オA/cm?] 150 オ 100 50 0 -50 -100 -150 -400 -200 0 200 400 600 800 Potential (mV) vs SCE 45
  • 46. 3) Mise en évidence de la présence de HO° 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. a b c 15G 46
  • 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 47
  • 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. 48
  • 49. O H Cl 20 compounds bearing OH H various ferrocenic groups O to found the efficient substituent atovaquone R = (CH2)n: O Cl N R OH Fe H O OH H Chemical structures of the atovaquone and its different tested derivatives. These molecules have been named APW following by there synthesis number. 49
  • 50. 80000 Atovaquone 70000 APW15 APW16 60000 APW17 50000 40000 30000 20000 10000 0 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 Inhibitory effect of APW15, APW16 and APW17 compared to the effect of atovaquone on atovaquone-resistant strains of T. gondii R4A to R strain. 50
  • 51. Anti HIV-1 Activity, Cytotoxicity, and Selectivity Index in MT-4 Cells. cpda EC50, µMb CC50, µMc SId 2 > 2.3 > 2.3 - HN N X 3 2.9 ± 1.1 9.1 ± 6.6 3 Fe R 4 10 > 10 - Cl N 2: R=H FQ > 2.4 > 2.4 - 3 : R = CH3 4 : R = C2H5 HCQ > 12 > 12 - CQ 8.86 ± 1.18 54.4 ± 23.9 6 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%. 51 d Selectivity index: ratio CC50/EC50.
  • 52. N X Anti-coronavirus activity HN Fe R Cl N 2: R=H 3 : R = CH3 4 : R = C2H5 cpda Feline coronavirusb Human corona (SARS) virusc EC50, µM CC50, EC50, µM CC50, µM SId µM 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 FQ = ferroquine; CQ = chloroquine; HCQ = hydroxychloroquine b Feline corona virus in Crandell-Reese feline kidney (CRFK) cells c SARS-coronavirus in Vero cells 52 d Selectivity index(for SARS-coronavirus): ratio CC /EC . 50 50
  • 53. Motivation Premiers Évaluation Drug Première Tests Objectif Tests biologique Design sélection biologiques Concept de biologiques In vivo synthèses Pharmacologie recherche In vitro “préliminaire” Brevet : Qui? projet Quand? Environs 5000 10 à 15 molécules molécules Première phase : Recherche “amont” 2 à 3 ans 53
  • 54. Production Développement pharmaceutique Pharmaceutique Analyse/galénique Toxicologie Chien Clinique Approbation Clinique Clinique Phase 3 rat Pour l’étude Phase 1 Phase 2 Efficacité pharmacocinétique clinique tolérance efficacité standard Métabolisme déceloppement FQ chimique Labo puis pilote Production chimique 4/5 2 molécules molécules deuxième phase : troisième phase : développement développement préclinique 1 à 2 ans clinique 4 à 5 ans 54
  • 55. Enregistrement Clinique commercialisation Phase 4 AMM épidémiologie 9 à 13 ans Enregistrement 2 à 3 ans Investissement Coût total : 100-600 millions € 800 millions/1,2 milliards USD (selon les sources) 55
  • 56. 56
  • 57. Collaborations Natio nales et Internationales Participation des chercheurs du Sud France : Service de Parasitolo gie de la Facul té de Médec ine de L ille : Dan iel Camus, Laurence D elhaes. Insti tut Pasteur de Lille : Monique Capron, D aniel D ive, Huguette Abessol o, Wassim Da her. Insti tut de Médec ine Tropi cale du Se rvice 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 France vil le Pascal M ill et, Ol ivier Domarle , Philippe D eloron. Thaïlande : Universi té Mahidol Bang kok : Juntra Karbw ang, Kesara Na -Bangchang Universi té de Chiang Maï : Apiwat Baramee Sénég al : Universi té Cheikh Anta D iop de D akar : Chei kh N ’Di aye Mad agascar : Insti tut Malgache de Recherc hes A ppliquées : Philippe Raso anaivo Camb odge : Pasteur Inst itut : Thierry Fandeur Afriq ue du sud : Cape T own Universi ty : Thimo ty Egan, Kel ly Chibal Organisa tion Mondiale de la Santé World Health Organiza tion : Contracts, réun ione de travail à Genèv e. 57
  • 58. Merci de votre aimable attention 58