Offre(s) de stage(s) RTR MOTIVHEALTH

Offres de stages :

  • Criblage d’oligosaccharides de synthèse comme inhibiteurs de la cathepsine S (COSICS)
    Nom : Lecaille
    Prénom : Fabien
    Laboratoire d’accueil : Inserm U1100, Centre d’Etude des Pathlogies Respiratoires (CPER)
    Adresse électronique : fabien.lecaille@univ-tours.fr
    Intérêt général : Bien que peu connue du grand public, la BronchoPneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une pathologie chronique respiratoire à forte prévalence et est en passe de devenir en 2020 la 3ème cause de mortalité par maladie dans le monde. En France, la maladie touche 3 à 5 millions de personnes. L’étiologie de la BPCO repose essentiellement sur l’inhalation de microparticules et d’agents irritants liés aux fumées de combustion (fumée de cigarette, fumées industrielles, …). De nature irréversible en l’état actuel des connaissances, les atteintes pulmonaires conduisent au développement progressif d’une insuffisance respiratoire (emphysème, fibrose) plus ou moins marquée. La prévalence croissante de la pathologie, ses caractères chroniques et invalidants et le nombre de décès associés ont des conséquences socio-économiques majeures. Les protéases participent de manière importante aux remodelages tissulaires irréversibles associés à la BPCO. Néanmoins les stratégies de ciblages des protéases les plus répandues (élastase des neutrophiles, MMP12 des macrophages) dans une optique thérapeutique ont une efficacité limitée. Ceci peut s’expliquer par la diversité des protéases dérégulées lors de la BPCO et par la variété des processus cellulaires et moléculaires impactés par les protéases dans cette pathologie.
    Le développement à terme de molécules à visée thérapeutique capables de diminuer l’activité délétère des protéases d’intérêt lors de la BPCO répond à la demande du secteur pharmaceutique / médicament de la région Centre-Val de Loire. En effet, il existe une demande croissante et constante pour la conception et la mise sur le marché de nouveaux inhibiteurs de protéases, qui ont prouvé leur efficacité pour le traitement de maladies aussi diverses que le Sida, l’hypertension artérielle, l’arthrite ou l’ostéoporose. L'évaluation du bénéfice thérapeutique potentiel d’inhibiteurs sélectifs de ces protéases pulmonaires représenterait une opportunité pour espérer couvrir à moyen terme un spectre thérapeutique plus large dans l'optique de nouvelles stratégies anti-inflammatoires.
    Contexte : Grâce au soutien financier de la Région Centre-Val de Loire (Projet BPCO-LYSE #201500103986) obtenu en 2015, nous avons identifié et caractérisé des protéases humaines d’intérêt qui jouent un rôle important dans ces processus de remodelages pulmonaires via des études in vitro et in vivo. Nos résultats ont été valorisés par un nombre significatif d’articles originaux publiés dans des revues internationales à comité de lecture (10). Parmi les protéases identifiées, les cathepsines à cystéine et notamment la cathepsine S, est significativement plus élevée chez les fumeurs actuels (BPCO) par rapport aux non-fumeurs et présente une corrélation positive avec les antécédents de tabagisme. D’autre part, malgré la présence d'un environnement oxydant son activité protéolytique est inversement corrélée avec la capacité respiratoire des fumeurs atteints de BPCO (Andrault, Schamberger et al., en cours de révision ; Wartenberg et al., manuscrit en préparation). La contribution de la cathepsine S aux processus inflammatoires est avérée dans le psoriasis, l’asthme ou encore plus récemment la mucoviscidose où elle constitue une cible thérapeutique validée (Brömme and Lecaille, 2009 ; Weldon et al., 2014). De façon intéressante, nous avons montré dans une étude antérieure que l’activité de la cathepsine S peut être modulée par certains glycosaminoglycanes sulfatés (chondroïtines 4- et 6-sulfate :C4-S/C6-S) de haut poids moléculaire (20-30 kDa) (Sage et al., 2013) qui pourraient être des candidats de choix dans le développement d’inhibiteurs pour une thérapie ciblée.

 

  • Etudes des modifications allostériques induites par les dérivés quinuclidiniques sur le récepteur homomérique alpha7
    Nom : Taillebois
    Prénom : Emiliane
    Laboratoire d’accueil : LBLGC
    Adresse électronique : emiliane.taillebois@univ-orleans
    Les récepteurs à l’acétylcholine de type nicotinique sont des récepteurs pentamériques constitués de cinq sous unités qui forment le pore du canal. Il existe différents types de récepteur à l’acétylcholine de type nicotinique dans le cerveau des mammifères. Parmi ces récepteurs, le récepteur neuronal α7 est l’un des plus exprimés dans le cerveau (Zoli et al., 1998). Il présente la particularité d’être un récepteur homomérique, constitué de sous-unité identique qui s’assemble au niveau de la membrane du neurone pour former un récepteur fonctionnel. Plusieurs études ont démontré que le récepteur α7 était impliqué dans les mécanismes de mémorisation et d’apprentissage, ainsi que dans les maladies neurodégénératives comme les maladies de Parkinson et d’Alzheimer (Dineley, 2007; Parri et al., 2011; Wallace and Porter, 2011).
    Dans le cadre de ce projet nous souhaitons comprendre les mécanismes de modulation allostérique impliqués dans la sensibilité du récepteur homomérique α7 dans la transmission synaptique. Cette étude se basera sur les composés fournis par les collègues des laboratoires ICOA et Inserm U1253 qui ont démontré que certains composés quinuclidiniques avaient une affinité particulière pour le récepteur α7, particulièrement qu’ils agissaient comme des agonistes spécifiques.
    Au cours de ce projet de recherche, l’étudiant(e) recruté(e) développera la technique de double microélectrode en potentiel imposé qui permet l’expression dans un système hétérologue du récepteur α7. L’effet des composés quinuclidiniques sur l’affinité du récepteur α7 vis-à-vis de l’ACh et de la nicotine sera évalué. De même, des expériences de mutagénèse dirigée seront développées afin d’identifier les acides aminés impliqués dans les mécanismes allostériques.
    L’objectif de ce projet est de généré des données préliminaires sur les mécanismes de régulation allostériques des récepteurs nicotiniques neuronaux des mammifères, dans l’objectif de déposer un projet ANR.
    Ce stage s’adresse donc à un étudiant de niveau Master2R avec des connaissances de base en biologie moléculaire et/ou électrophysiologie.

 

  •  Conception et validation d’inhibiteurs de canaux Orai/SK3 comme sensibilisants aux chimiothérapies dédiées au cancer de l’ovaire
    Nom : POTIER-CARTEREAU
    Prénom : Marie
    Laboratoire d’accueil : Inserm 1069 Université de Tours
    Adresse électronique : marie.potier-cartereau@univ-tours.fr
    Selon les dernières estimations, le cancer de l'ovaire (CO) est le 7ième cancer le plus répandu dans le monde et se la 5ième cause de décès par cancer chez les femmes entraînant plus de décès que tout autre cancer gynécologique. La plupart des patientes atteintes du CO ne présentent pas de symptômes spécifiques à la maladie jusqu'à ce que le cancer atteigne un stade avancé, ce qui augmente le risque de propagation métastatique et de mort précoce [1]. Près de 90 % des CO sont liés à des cellules épithéliales et comprennent plusieurs sous-types histologiques. Ils sont associés à différents facteurs de risque, antécédents génétiques, évolution clinique, sensibilité à la chimiothérapie et pronostic. La grande majorité des cancers ovariens sont de sous-type séreux et de haut-grade (HGSOC) et sont de mauvais pronostiques. L'un des aspects les plus courants des HGSOC au stade avancé est la formation de carcinomatoses/ascites dans lesquelles on trouve des médiateurs lipidiques facteurs favorisant le processus cancérisation. En effet, des données cliniques récentes de patientes atteintes de cancer épithélial de l'ovaire ont montré la présence de concentrations élevées de médiateurs lipidiques dans l'ascite, en particulier l'acide lysophosphatidique (LPA) [3,4] favorisant l’invasioncellulaire et la résistance aux chimiothérapies [5-7].
    La signalisation calcique et en particulier les canaux calciques indépendants du voltage CRAC/Orai ou TRP (Transient Receptor Potentiel)), associés à certains canaux potassiques activés par le calcium (KCa), sont des acteurs essentiels de la migration et de la formation des métastases dans différents types de cancers. L’unité Inserm UMR 1069 a identifié, dans les cellules cancéreuses du sein, de la prostate et du colon, des complexes associant des canaux CRAC/Orai et/ou TRP au canal SK3 (canal potassique de petite conductance activé par le calcium). Ensemble ils régulent l'entrée de Ca2+ et la signalisation calcique et contrôlent alors la migration cellulaire et le développement de métastases [2,8].Ces canaux, sensibles aux lipides, sont des protéines enchâssées dans la membrane plasmique au sein de nanodomaines riche en cholestérol, ayant rôle clé dans la transduction de signaux et la réponse aux facteurs environnementaux.
    Bien que les canaux CRAC/Orai et SK3 soient des cibles thérapeutiques encore peu explorées dans le cancer de l’ovaire, comprendre leur régulation dans la pathologie cancéreuse et leur rôle comme interlocuteur potentiel du microenvironnement lipidique, caractériser en particulier le rôle du LPA sur la signalisation calcique dépendante de SK3 et CRAC/Orai constitue un premier objectif capital pour la mise au point de futurs traitements. Aujourd'hui, il n'existe pas de traitement efficace contre le cancer de l’ovaire, car les mécanismes par lesquels ce cancer progresse n'ont pas encore été élucidés. Les canaux ioniques jouent un rôle important dans le processus cancéreux : du développement initial de la tumeur à la métastase et sont considérés comme des biomarqueurs fonctionnels et des cibles pharmacologiques prometteuses [9-12].
    Dans ce contexte :
    i) L’équipe de chimistes (ICOA, UMR7311) fournira les inhibiteurs identifiés de CRAC/ORAI dans la littérature (mais non disponibles) et fournira ses inhibiteurs de SK3 les plus puissants.
    ii) L’équipe de biologistes (INSERM UMR1069) qualifiera ces produits en termes d’efficacité sur les canaux d’intérêt puis les chimistes engageront une conception rationnelle de modulateurs selon un programme de chimie médicinale.
    iii) Les modulateurs chimiques de type CRAC/Orai les plus pertinents seront testés au sein d’un organisationnel itératif sur les propriétés de migration, d’invasion, de prolifération cellulaire ainsi qu’en association avec les chimiothérapies couramment utilisées dans le cancer de l’ovaire afin d’en moduler l'efficacité voir de sensibiliser les cellules cancéreuses aux chimiothérapies.
    Le master 2 recruté pour ce projet effectuera toute la partie biologie précédemment citée (ii et iii).

 

  •  Délivrance de leurres ADN à l’aide de nanoparticules magnétiques ciblées dans des cellules de cancer du sein HER2+
    Nom : DAVID
    Prénom : Stephanie
    Laboratoire d’accueil : EA 6295 Nanomédicaments et Nanosondes
    Adresse électronique : stephanie.david@univ-tours.fr
    L’intérêt de ce projet de stage de M2 est d’utiliser des oligonucléotides ADN en double brin dit à activité leurre moléculaire comme agent thérapeutique dans le cadre du cancer du sein. Ces molécules, synthétisées dans le laboratoire thérapies innovantes et nanomédecine du CBM à Orléans et appelées « decoy DNA » ou dcDNA par la suite, sont capables de se lier spécifiquement à une cible protéique avec une affinité forte, de la séquestrer et en conséquence d’invalider sa fonction. Plusieurs dcDNAs sont en phase d’essais cliniques en utilisant une délivrance par voie locale ce qui limite leur utilisation à d’autres pathologies nécessitant une délivrance par voie systémique comme le cancer. La délivrance de ces dcDNAs par voie intraveineuse nécessite une forme galénique assurant leur protection contre la dégradation dans le sang et favorisant leur accès au compartiment cytoplasmique en plus d’un ciblage spécifique des cellules cancéreuses. Dans ce projet, cette forme galénique se présente sous forme de nanoparticules magnétique ciblées (ou targeted magnetic nanoparticles TMN) développés dans le laboratoire NMNS à Tours. Ce projet est en lien avec le projet de thèse de Sahar Eljack (co-direction E. Allard-Vannier, Tours et A. S. Faggad, Soudan, co-encadrement S. David) et permettra de renforcer les liens de collaboration entre les deux équipes et notamment entre les acteurs de ce projet.

 

  •  Diagnostics non invasifs d’explants de peau traités par plasma
    Nom : ROBERT
    Prénom : Eric
    Laboratoire d’accueil : GREMI
    Adresse électronique : eric.robert@univ-orleans.fr
    Le laboratoire GREMI (CNRS/Université d’Orléans) s‘intéresse depuis une dizaine d’années aux applications biomédicales de jets de plasmas de décharges électriques, notamment en cancérologie et en dermato-cosmétique. Pour ces applications thérapeutiques, la première cible du plasma est la peau et la barrière biologique qu’elle représente. L’efficacité d’une molécule active est principalement dictée par sa capacité de diffusion dans la peau et sa biodisponibilité au niveau des cellules cibles. Donc, le développement des traitements plasma doit s’accompagner de techniques d’analyse de la peau non invasives, si possible transposables in situ et in vivo, renseignant sur les propriétés physico-chimiques de la barrière cutanée mais également sur sa composition moléculaire pour : 1) comprendre l’effet du plasma sur l’architecture de la peau et 2) apporter des paramètres qui peuvent servir de marqueurs biologiques / physico-chimique de l’efficacité de ces traitements. Ainsi un diagnostic a priori des propriétés physiques et physiologiques cutanées qui sont propres à chaque individu et spécifique au jour d’application d’un traitement permettrait de proposer un protocole de délivrance du plasma « à la carte ». Il serait alors possible d’augmenter la perméabilité (accélérer les cinétiques de pénétration) de la peau pour certaines molécules actives en influençant la fonction barrière pour maximiser les effets thérapeutiques locaux ou en profondeur.
    Le laboratoire NMNS (Université de Tours) a développé son expertise autours des analyses de la peau humaine en couplage avec les techniques de spectroscopies vibrationnelles (absorption infrarouge et diffusion Raman). Ces techniques non invasives, non destructives génèrent de réelles empreintes moléculaires des échantillons sans marquage préalable. Ainsi, il est possible d’étudier des modifications dans la composition, la distribution et l’organisation des constituants de la barrière cutanée comme les protéines et les lipides qui jouent un rôle majeur dans la fonction barrière. De plus, les techniques peuvent également être utilisées pour détecter et suivre la diffusion de molécules actives dans les différentes couches de la peau afin d’étudier leurs cinétiques de pénétration. L’équipe NMNS développe également des outils d’analyse statistiques afin d’extraire une information spécifique à partir des bases de données spectrales complexes collectées. Notamment des méthodes multivariées sont optimisées et proposées pour le cas précis de la peau et la cartographie de distribution de molécules actives.
    La collaboration NMNS-GREMI proposée dans le cadre du stage master du RTR MOTIV’HEALTH, revêt un aspect transdisciplinaire associant des compétences en physique, biologie et analyse statistique. Elle associe des enseignants-chercheurs, chercheurs et ingénieurs de Tours et Orléans dont l’objectif principal sera de progresser dans la mise en oeuvre de diagnostics non invasifs et complémentaires d’échantillons de peau permettant le développement de protocoles de délivrance du plasma innovants, personnalisés et maitrisés.

 

  •  Nouveau ligand d’un récepteur d’intérêt de la sérotonine comme agent thérapeutique contre la Sclérose En Plaques
     Nom : REVERCHON-ASSADI
    Prénom : Flora
    Laboratoire d’accueil : Centre de Biophysique Moléculaire
    Adresse électronique : flora.reverchon@cnrs-orleans.fr
    La sérotonine (5-HT) se retrouve depuis quelques années au coeur des études portées sur les désordres neurologiques. En effet, le système sérotoninergique permet de prévenir et limiter les mécanismes inflammatoires responsables de nombreuses neuropathologies (Michelsen et al., 2008; Starossom et al., 2015), en régulant notamment les interactions des cellules du système nerveux central (SNC) et celles du système périphérique (SP). De plus, il existe une corrélation directe entre la perte des neurones sérotoninergiques et la mise en place d'une inflammation excessive responsable de désordres neuronaux (Jaiswal et al., 2015 ; Metaxas et al., 2018). C'est pourquoi, de nouvelles stratégies thérapeutiques visent à augmenter la concentration de la 5-HT de la fente synaptique afin de réduire les phénomènes inflammatoires (Adzic M et al., 2018 ; Jeon SW and Kim YK, 2018) retrouvées dans de nombreuses neuropathologies.

 

  •  Les LIM kinases de nouvelles cibles thérapeutiques pour lutter contre certaines maladies du système nerveux, tout particulièrement la déficience intellectuelle et la Sclérose Latérale Amyotrophique
    Nom : Vallée
    Prénom : Béatrice
    Laboratoire d’accueil : CBM
    Adresse électronique : beatrice.vallee@cnrs-orleans.fr
    Les LIM kinases (LIMKs), LIMK1 et LIMK2, jouent un rôle clé dans la dynamique du cytosquelette en régulant le remaniement des filaments d’actine et des microtubules. Or, ces deux processus sont cruciaux dans de nombreux phénomènes biologiques, mais aussi pathologiques. Bien que découvertes en 1995 et 1996, l’intérêt des LIM kinases comme nouvelles cibles thérapeutiques est assez récent et lié à la découverte de leur implication dans de nombreuses pathologies dont certaines maladies du système nerveux, tels la déficience intellectuelle, la Sclérose Latérale Amyotrophique, le syndrome de Willians Beuren, la schizophrénie, les maladies de Parkinson et Alzheimer (Cubéros et al, 2015). Les premières petites molécules chimiques inhibant les LIM kinase datent de 2008. Depuis, de nombreux inhibiteurs « petites molécules » ont été synthétisés et la preuve de concept de l’efficacité de trois de ces molécules a été établie en préclinique sur le glaucome, la leucémie et les cancers du sein et du pancréas. Cependant, seule la molécule développée pour le traitement du glaucome est entrée en phase clinique I. Le champ d’investigation est donc très ouvert.
    Nous voulons mieux caractériser ces cibles thérapeutiques émergentes dans le cadre des maladies du système nerveux, et tout particulièrement de la déficience intellectuelle et de la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA). En effet, un rôle majeur des LIMKs dans ces deux pathologies a été récemment mis en évidence. Par ailleurs, les traitements contre la SLA, dont le Riluzole, restent peu efficaces, ne prolongeant la vie des patients que de quelques mois.
    Le stage de Master 2 se décomposera en deux parties :
    1. L’étude moléculaire de l’isoforme LIMK2-1 et de son mutant LIMK2-1S668P. Nous venons de mettre en évidence une nouvelle isoforme de LIMK2, LIMK2-1, tout à fait atypique dans le sens où elle ne phosphoryle pas la cofiline, le substrat canonique des LIMKs, mais contribue tout de même au remaniement du cytosquelette d’actine (Vallee et al., 2018). Cette isoforme n’est présente que chez les hominidae, et nous avons montré que le mutant LIMK2-1S668P est impliqué dans la déficience intellectuelle et joue un rôle dans la neuroplasticité (Tastet et al., 2019). Par ailleurs, cette isoforme pourrait constituer un point de résistance pour les inhibiteurs actuellement développés visant à inhiber l’activité kinase des LIMKs ;
    2. L’étude des effets moléculaires et cellulaires de « petites molécules chimiques » inhibant les LIMKs que nous développons en collaboration avec les chimistes de l’ICOA sur la neuroplasticité. Actuellement, les chimistes ont synthétisé plus d’une centaine de molécules. La moitié de ces inhibiteurs sont très actifs avec des constantes d’inhibition des LIMKs inférieures à 50 nM et une vingtaine ont des effets cellulaires tout à fait remarquables sur les cellules HeLa. Nous voulons tester nos meilleurs inhibiteurs sur des lignées « neuronales » telles les NSC-34 ou les SH-SY5Y, et sur des cultures primaires de motoneurones.
    Lors de ce stage, différentes techniques seront utilisées :
    - Culture cellulaire : entretien de différentes lignées, culture primaire de motoneurones, transfections transitoires, tests de cytotoxicité
    - Biologie moléculaire : construction de différents mutants (discrimination de la mutation S668P pour déterminer si la proline joue un rôle)
    - Biochimie : tests de phosphorylation de la cofiline et d’autres substrats par les LIMKs, approche protéomique d’indentification de nouveaux partenaires des LIMKs,
    - Imagerie : étude du cytosquelette et de la neuroplasticité (taille des neurites, longueur des axones, taille du cône de croissance des neurones, …)
    Ce projet devrait permettre d’approfondir les connaissances moléculaires sur les LIMKs et leurs implications dans la déficience intellectuelle et la Sclérose Latérale Amyotrophique. L’isoforme LIMK2-1, particulièrement atypique, très peu caractérisée et potentiel point de résistance des inhibiteurs actuellement développés, sera tout particulièrement étudiée. Ces données seront précieuses pour le développement des futures thérapies. Ce projet devrait aussi permettre d’évaluer l’effet de nouvelles petites molécules chimiques inhibitrices des LIMKs sur des modèles de cellules neuronales, et potentiellement être les prémices de nouvelles thérapies. Les équipes impliquées dans ce projet ont des compétences tout à fait complémentaires pour mener à bien cette étude.
    Références:
    Cuberos, H., Vallee, B., Vourc'h, P., Tastet, J., Andres, C.R., and Benedetti, H. (2015). Roles of LIM kinases in central nervous system function and dysfunction. FEBS letters 589, 3795-3806.
    Tastet, J., Cuberos, H., Vallee, B., Toutain, A., Raynaud, M., Marouillat, S., Thepault, R.A., Laumonnier, F., Bonnet-Brilhault, F., Vourc'h, P., et al. (2019). LIMK2-1 is a Hominidae-Specific Isoform of LIMK2 Expressed in Central Nervous System and Associated with Intellectual Disability. Neuroscience 399, 199-210.
    Vallee et al. (2018). LIMK2-1, a new isoform of human LIMK2, regulates actin cytoskeleton remodeling via a different signaling pathway than that of its two homologs, LIMK2a and LIMK2b. The Biochemical journal 475, 3745-3761.

 

  •  Caractérisations physico-chimique et acoustique de nouveaux agents d’imagerie photoacoustique (IPA)
    Nom : Escoffre
    Prénom : Jean-Michel
     Laboratoire d’accueil : Inserm UMR 1253 iBrain/Université de Tours
    Adresse électronique : jean-michel.escoffre@univ-tours.fr
    L’imagerie optique joue un rôle de plus en plus prépondérant dans les domaines de l’imagerie préclinique et clinique en raison notamment des développements récents en photonique et en sondes optiques. Néanmoins, l’une des limitations fondamentales de l'imagerie optique est liée à la diffusion de la lumière dans les tissus ce qui limite la résolution spatiale pour l’imagerie des zones profondes.
    Plus récemment, l’imagerie optoacoustique, appelée aussi imagerie photoacoustique (IPA), a émergé comme une modalité prometteuse puisqu’elle s’affranchit de cette limitation. L’imagerie PA est une modalité d'imagerie qui offre un grand potentiel pour la recherche préclinique et aussi pour la recherche clinique. C’est une technique qui repose sur la stimulation optique des tissus par des impulsions laser proche infrarouge (PIR) de quelques nanosecondes. L’absorption optique de chromophores endogènes (e.g., hémoglobine, mélanine, lipides, collagène, etc.) ou exogènes (e.g., agents de contraste) induit un échauffement local et une expansion thermoélastique des tissus. Ces deux phénomènes provoquent l’émission d’ondes ultrasonores, de très hautes fréquences et de larges bandes qui sont détectées acoustiquement par la sonde ultrasonore. Ces ondes ultrasonores sont moins sujettes aux limitations rencontrées avec les photons. En raison des bonnes résolutions spatio-temporelles et de la pénétration des ultrasons dans le tissu, l’IPA permet donc d’obtenir des images de très haute résolution tout en profitant de l’excellent contraste de l’imagerie optique.
    Aujourd’hui l’utilisation de cette modalité en préclinique et clinique nécessite le développement de nouveaux agents de contraste photoacoustique.
    En raison de leur capacité d’interagir avec la lumière de grandes longueurs d’onde situées dans le PIR, les nanofleurs d’or (AuNFs) sont très prometteuses en tant qu’agents d’IPA [Guo et al. 2017, Jiang et al 2014]. Liées à la résonance plasmonique de la surface d’or, leurs propriétés optiques des AuNFs sont accordables, grâce aux paramètres-clés tels que la taille, la forme et l’état de surface d’or qui se prête à la bio-fonctionnalisation [Jiang et al 2014, Pacaud et al. 2019]. Le contrôle de ces paramètres et surtout leur optimisation pour l’utilisation en tant qu’agents d’IOA représente un enjeu de grande importance et reste un défi motivant de nombreux groupes de recherche dans le monde.
    Avec son expertise en nanomédecine, l’unité NMNS a la maitrise de nombreux protocoles de fabrication et de biofonctionalisation de nanosystèmes multifonctionnels, notamment de nanofleurs d’or (Pacaud et al 2019, brevet en cours de dépôt).
    Dans le cadre de la collaboration entre nos deux équipe nous proposons le développement (e.g., physico-chimie, stabilité, etc.) et la caractérisation (biodistribution, pharmacocinétique, etc.) de nouveaux agents de contraste photoacoustique à base de AuNFS: (1) pour l’imagerie : suivi de processus physiologiques/physiopathologiques et de traitements; (2) pour l’imagerie moléculaire : suivi de l’évolution spatio-temporelle d’un marqueur moléculaire impliqué dans une maladie ; (3) pour la thérapie guidée par imagerie : développement et caractérisation de nanovecteurs de médicaments couplés à un agent de contraste PA.
    Objectifs :
    L’objectif de ce stage de M2 est d’étudier les propriétés physico-chimiques et acoustiques de nouveaux agents de contraste photoacoustique à base de nanofleurs d’or afin de les optimiser au vu de leur utilisation en tant qu’agents d’IPA.
    Méthodologies utilisées :

    Synthèse et caractérisation physico-chimique L’étudiant(e) de M2 générera les lots des nanofleurs d’or fonctionnalisées de diverses espèces organiques (polymères, fluorochromes, principes actifs) selon les protocoles développés dans l’unité NMNS. Par la suite, on établira leurs compositions chimiques et leurs propriétés optiques telles que : taille (par DLS et TEM), morphologie (par TEM), charge de surface (par zétamétrie) stabilité colloïdale (par DLS), absorption liée à la bande plasmonique (par spectrophotométrie UV-visible), réponse optique telle que l’émission de fluorescence et/ou la diffusion Raman, en vue de couplage possible de ces techniques optiques avec la IPA.
    Caractérisation photoacoustique – L’étudiant(e) de M2 caractérisera les propriétés photoacoustiques de ces nouveaux agents d’imagerie grâce à l’utilisation de fantômes d’imagerie et de bancs de mesures acoustiques. Il exploitera la plateforme échographique Vevo 2100 présente dans notre équipe.
    Retombées attendues
    A la fin de cette étude, les propriétés physico-chimiques et photoacoustiques de ces nouveaux agents seront déterminées in-vitro. A court terme (6 mois à 1 an), nous réaliserons une validation in-vivo (pharmacocinétique, biodistribution, imagerie) de ces agents dans des modèles murins de cancer.
    Un tel projet de recherche interdisciplinaire, à l’interface chimie/physique/biologie, constituera un terrain favorable pour former un jeune chercheur aux expertises de pointe en imagerie et nanomédecine.
    References
    Guo et al., (2017) Gold nanoparticles enlighten the future of cancer theranostics. Int. J. Nanomed., 12:6131-6152.
    Jiang et al., (2014) Gold nanoflowers for 3D volumetric molecular imaging in tumor study by photoacoustic tomography. Nano. Research, just accepted.
    Pacaud et al., (2020) One-step synthesis of gold nanoflowers of tunable size and absorption wavelength in the red & deep red range for SERS spectroscopy. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 225: 117502

 

  •  Développement de nouveaux traceurs d’imagerie pour la neuroinflammation : le récepteur P2X4 comme cible moléculaire
    Nom : Chalon
    Prénom : Sylvie
    Laboratoire d’accueil : UMR Inserm U1253 iBrain, Tours
    Adresse électronique : sylvie.chalon@univ-tours.fr
    La neuroinflammation (NI) est un processus qui accompagne toutes les atteintes du système nerveux central (SNC), qu’il s’agisse d’atteintes aigues telle que l’accident vasculaire cérébral, d’atteintes neurologiques chroniques telles que les maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer ou de Parkinson), ou d’affections neuropsychiatriques telles que la dépression ou la schizophrénie.
    Les méthodes d’imagerie cérébrale, en particulier la tomographie par émission de positrons (TEP), permettent de détecter les anomalies dans l’organisme vivant, ce qui représente un atout précieux pour le diagnostic précoce et le développement de nouvelles approches thérapeutiques de toutes les affections cérébrales. Dans ce contexte, l’exploration de la NI par imagerie TEP est en pleine expansion. Ces dernières années ont vu le développement d’un grand nombre d’outils d’imagerie permettant d’explorer l’une des facettes de la NI, à savoir la sur-expression de la protéine translocatrice de 18 kDa (TSPO) caractéristique de ce processus. Cependant, les études d’imagerie réalisées récemment en préclinique (dans des modèles animaux d’affections du SNC) et en clinique indiquent que la TSPO n’est probablement pas la meilleure cible moléculaire pour évaluer finement la NI. Par exemple, elle est exprimée non seulement par la microglie activée, caractéristique de la NI, mais aussi par les astrocytes et les cellules de l’endothélium vasculaire, et ne permet pas de différentier les phénotypes variés de la microglie activée (M1, pro-inflammatoire, et M2, anti-inflammatoire).
    Ainsi, des cibles moléculaires complémentaires et/ou alternatives à la TSPO sont activement recherchées au plan international. Cette thématique fait notamment l’objet de deux programmes de recherche auxquels nous participons : INMiND (Imaging of Neuroinflammation in Neurodegenerative Diseases), dans le cadre du 7ème PCRD terminé en 2018, et Labex IRON (Innovative Radiopharmaceuticals for Oncology and Neurology) en cours.
    Dans ce contexte, l’UMR Inserm U1253 iBrain (Tours) et l’ICOA (Orléans) sont partenaires depuis plusieurs années pour développer de nouveaux traceurs TEP permettant l’exploration de la NI, et l’un de ces projets concerne le récepteur purinergique P2X4 (RP2X4) qui est l’un des acteurs de la NI (Huang et al. 2019) et pour lequel aucun traceur d’imagerie n’est à ce jour disponible.
    Le développement de tels traceurs comprend des étapes qui nécessitent la complémentarité des expertises des 2 équipes partenaires, en chimie médicinale (ICOA) et en neurobiologie (U1253).
    Une série de nouveaux composés se liant aux RP2X4 est en cours de développement dans le cadre d’une thèse réalisée au sein de l’ICOA. L’affinité de ces composés pour les RP2X4 est en cours d’évaluation dans l’U1253 ; cette étape permettra de sélectionner un ou des composé(s) présentant une bonne affinité et spécificité (notamment vis-à-vis des récepteurs P2X7) pour les RP2X4, dans la perspectives des étapes suivantes, à savoir synthèse chimique d’un précurseur de radiomarquage, mise au point de la radiosynthèse de traceur(s) au fluor-18, puis évaluation des propriétés de ce(s) traceur(s) chez le rongeur (passage de la barrière hémato-encéphalique, liaison spécifique in vivo aux RP2X4 et cinétique d’accumulation cérébrale compatible avec l’obtention d’images quantifiables).
    Objectifs :
    Le 1er objectif du stage de M2 sera de mettre en place et caractériser un modèle expérimental chez le rat dans lequel les RP2X4 cérébraux seront sur-exprimés. Il s’agit ici d’une étape indispensable au développement d’un traceur TEP de ces récepteurs. Ce modèle animal sera i) validé avec les molécules fluorées de références via leurs analogues 18F obtenus à partir des précurseurs développés par l’ICOA, ii) employé pour évaluer les nouveaux candidats traceurs conçus par les chimistes orléanais qui ont été sélectionnés à l’issue des étapes précédentes d’évaluation des caractéristiques pharmacologiques in vitro (affinité, spécificité) et de radiomarquage au fluor-18.
    Le second objectif sera d’étudier, dans ce modèle, la répartition in vivo de nouveaux traceurs candidats développés par le consortium.
    Méthodes :
    Modèles animaux : Nous étudierons chez le rat, deux modèles connus pour induire une NI via deux mécanismes différents :
    - l’injection intra-cérébrale d’acide quinolinique (QA) qui provoque une excitotoxicité liée à une libération massive de calcium; ce modèle a déjà été largement utilisé dans l’équipe (Arlicot et al. 2008 ; Tronel et al. 2013 ; Foucault-Fruchard et al. 2017)
    - l’injection intra-cérébrale de LPS d’E. Coli qui active des récepteurs cérébraux à l’origine d’une libération de cytokines toxiques pour les neurones (Ory et al. 2016).
    L’expression cérébrale des RP2X4 sera évaluée dans ces deux modèles en utilisant différentes techniques d’immunomarquages : western blot sur extraits tissulaires cérébraux et immunofluorescence sur coupes cérébrales. L’expression de ces récepteurs sera confrontée en complément à celle de marqueurs de neuroinflammation connus (CD11b, GFAP, cytokines).
    Etudes in vivo dans le modèle animal : les candidats traceurs marqués au fluor-18 seront évalués :
    - par méthode de biodistribution cérébrale in vivo, en comparant des animaux recevant chaque nouveau traceur radioactif à des animaux recevant en plus du traceur, une dose de composé non radioactif permettant de bloquer les sites (études de compétition). ;
    - par imagerie TEP/CT
    Résultats attendus :
    - Mise au point et caractérisation d’un modèle animal sur-exprimant les RP2X4 comme réponse neuroinflammatoire.
    - Evaluation de nouveaux candidats traceurs des RP2X4 utilisables en imagerie TEP.
    Environnement scientifique et technique :
    - Les modèles animaux utilisant l’injection de substances en intra-cérébral par chirurgie stéréotaxique, seront réalisés avec l’aide d’une AI Inserm spécialisée en expérimentation animale au sein de l’équipe de Tours.
    - Les études d’immunomarquage in vitro seront réalisées dans la même équipe.
    - Les précurseurs pour marquages seront synthétisés à l’ICOA.
    - L’obtention des radiotraceurs marqués au fluor-18 sera réalisée à Tours au CERRP qui dispose d’un cyclotron et des laboratoires de radiosynthèse et purification associés.
    - Les études de biodistribution et d’imagerie in vivo seront réalisées à Tours dans des locaux agréés pour l’expérimentation animale et la manipulation de la radioactivité, disposant d’un système d’imagerie TEP/CT dédié au rongeur, avec l’aide de personnels techniques spécialisés.
    - Le financement des travaux réalisés au cours du stage sera assuré par la Labex IRON dont l’U1253 et l’ICOA sont partenaires.
    Références :
    - Arlicot N, Katsifis A, Garreau L, Mattner F, Vergote J, Duval S, Bodard S, Guilloteau D, Chalon S. Evaluation of CLINDE as potent translocator protein (18 kDa) SPECT radiotracer reflecting the degree of neuroinflammation in a rat model of microglial activation. Eur J Nucl Med Mol Imaging 35: 2203-2211, 2008.
    - Foucault-Fruchard L, Doméné A, Page G, Windsor M, Emond P, Rodrigues N, Dollé F, Damont A, Buron F, Routier S, Chalon S*, Antier D*, (*equal contribution) Neuroprotective effect of the alpha 7 nicotinic receptor agonist PHA 543613 in an in-vivo excitotoxic adult rat model. Neuroscience 356:52-63, 2017.
    - Huang L, Otrokocs L, Sperlag B. Role of P2 receptors in normal brain development and in neurodevelopmental psychiatric disorders. Brain Res Bull 151:55-64, 2019.
    - Tronel C, Rochefort GY, Arlicot N, Bodard S, Chalon S, Antier D. Oxidative stress is related to the deleterious effects of heme oxygenase-1 in an in vivo neuroinflammatory rat model. Oxid Med Cell Longev 2013:264935, 2013.

 

  •  Développement de traceurs TEP fluorés ciblant le récepteur AhR sur la base de structures indoliques.
    Nom : ABARBRI
    Prénom : Mohamed
    Laboratoire d’accueil : Laboratoire Physico-Chimie des Matériaux et des Electrolytes pour L’Energie (PCM2E). EA 6299.
    Adresse électronique : mohamed.abarbri@univ-tours.fr
    Ce projet propose le développement de médicaments pour l’imagerie médicale TEP (Tomographie par émission de positons) ciblant une protéine : le récepteur aux hydrocarbures aromatiques (AhR). Des études récentes ont pu montrer qu’AhR est la cible et peut répondre à de nombreux signaux endogènes et exogènes provenant du métabolisme de l’hôte, du microbiote ou de l’alimentation. En réponse, AhR influence une large gamme de fonctions immunitaires: il est capable d’induire des phénotypes pro-inflammatoires et immunosuppresseurs de cellules myéloïdes ou T, et de contrôler les réactions immunitaires innées et adaptatives en jouant le rôle de capteur micro-environnemental et de modulateur de la réponse inflammatoire. Ainsi, AhR contrôle la sévérité de maladie immunitaires ce qui en fait une cible thérapeutique pour une grande variété de maladie inflammatoires (Rothhammer et al. 2018, Nature, 557, 721; Shinde et al. 2018, Nat Immunol, 19, 571; Liu et al. 2017, Nat Commun, 8, 15207). De fortes expressions de AhR ont été mesurées dans différentes tumeurs solides telles que les cancers du sein, de la prostate et du foie (Murray et al. 2014, Nat Rev Cancer; 14, 801) et une activité AhR nucléaire est corrélée avec un mauvais pronostic pour le cancer du poumon (Opitz et al. 2011, Nature, 478, 197; Su et al. 2013, Anti cancer Res, 33, 3953). De plus, une faible expression d’AhR dans le cancer du sein est inversement corrélée au grade histologique, indicatif d’un meilleur pronostic (Saito et al. 2014, Horm Cancer, 5, 11). Dans le domaine de la neuropsychiatrie, Liu et al. (Transl Psy, 2018) ont montré une expression d’AhR plus faible pour des patients atteints de dépression majeure associée à des concentrations plasmatiques de kynurénine plus faibles pouvant contribuer à la physiopathologie. Par ailleurs, des variants du gène codant AhR ont pu être associés à la sévérité des déficits de communication chez des patients autistes (Fujisawa et al. Front. Psy, 2016). De par ces résultats, des sociétés pharmaceutiques développent des thérapeutiques ciblant cette protéine. Pour ces raisons, nous proposons de développer un outil de diagnostic compagnon de ces thérapies qui permette le diagnostic et le pronostic de réponse aux thérapies ainsi que le suivi thérapeutique. Ce projet représente la première étape de ce type de développement et consiste en la conception de molécules spécifiques d’AhR et radiofluorable pour une utilisation en imagerie TEP.
    Ce projet s’intègrera dans le programme de recherche du Labex Iron piloté par les équipes de l’ICOA (équipe de Sylvain Routier) et l’Inserm 1253 (équipe de Patrick Emond) et pour lequel un financement de thèse régional a été obtenu en 2019 en cotutelle entre Tours et Orléans. Les travaux de chimie de synthèse de l’étudiant du master 2 viseront à développer une chimiothèque de molécules dont la structure sera basée sur un noyau indolique ou dérivé, structure de base de l’ensemble des dérivés endogènes du tryptophane. Des réactions de chimie organique, organo-métallique en série hétéroaromatique seront misent en jeu avec l’objectif de disposer à la fin du stage d’au moins une dizaine de molécules innovantes fluorées. Les propriétés pharmacologiques de ces molécules seront évaluées au sein de l’unité U1253, et des études préliminaires relation structure activité seront réalisées. Ces études permettront de mieux comprendre l’interaction ligand-récepteur et à terme de disposer d’un premier radioligand potentiel. Ce travail permettra d’accroitre rapidement notre chimiothèque et de disposer de résultats biologiques in vitro préliminaires à toutes demandes de financements ultérieures nécessaires pour réaliser le radiomarquage puis l’évaluation préclinique.
    La faisabilité de ce projet repose sur l’expertise respective des deux équipes partenaires. L’équipe Imagerie, biomarqueur et thérapie de l’U1253 est reconnue par de la communauté internationale pour ses réalisations dans le développement de radiopharmaceutiques innovants jusqu’à leur évaluation clinique. Elle a récemment montré sa connaissance de la cible biologique dans différents travaux, notamment l’implication d’AhR par l’intermédiaire du microbiote intestinal dans des maladies auto-immunes et inflammatoires telles que le diabète ou l’hépatite d’origine alcoolique (Miani et al. 2018, Cell Metabolism, 28, 557; Hendrikx et al. Gut, doi: 10.1136/gutjnl-2018-317232; Lefevre et al. 2018, Talanta doi.org/10.1016/j.talanta.2018.11.094). L’équipe PCM2E possède quant à elle une grande expertise dans le domaine de la synthèse et en particulier en chimie de composés fluorés hétérocycliques. Cette expérience sera mise à la disposition de ce projet pour un travail en synergie avec L’équipe Imagerie, biomarqueur et thérapie de l’unité INSERM 1253. L’objectif sera de développer de petites molécules de types indoliques fluorées. Avant de réaliser l’évaluation in vitro, les composés synthétisés seront purifiés par chromatographie sur colonne et la pureté de ces molécules sera confirmée et contrôlée par diverses méthodes d’analyses: RMN 1H, RMN 13C, RMN 19F, HPLC, spectrométrie de masse,….Les deux équipes ont déjà collaboré dans le passé sur un certain nombre de sujets et qui ont conduits à des publications communes dans des journaux internationaux (Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 2004, 35, 193-198 ; Tetrahedron 2011, 67, 3434-3439 ; Bioorganic & Medicinal Chemistry 2012, 20, 1388-1395.

 

  • Phtalides bioinspirés à visées antibactériennes
    Nom : PETRIGNET
    Prénom : Julien
    Laboratoire d’accueil : Synthèse et Isolement de Molécules Bioactives (SIMBA EA 7502)
    Adresse électronique : julien.petrignet@univ‐tours.fr
    Intérêt général
    Au cours du XXème siècle, la découverte de différentes familles d’antibiotiques a permis de faire considérablement reculer le taux de mortalité lié aux infections bactériennes. Dans le même temps, l’utilisation massive et répétée de ces molécules, que ce soit dans le domaine de la santé humaine ou animale (élevage) a créé une pression de sélection sur les bactéries, et permis l’augmentation de souches bactériennes possédant de nombreux mécanismes de résistance aux antibiotiques. Bien que certaines souches soient naturellement résistantes à certains antibiotiques (1 ou 2 classes), l’augmentation de souches multi‐résistantes, c’est‐à‐dire résistantes à au moins trois classes d’antibiotiques différentes, devient préoccupante au niveau mondial. De plus, certaines souches ont été identifiées comme totorésistantes (résistantes à tous les antibiotiques). En Europe, en2007, environ 33 000 décès ont été imputables à l’antibiorésistance. Ces chiffres ont triplé depuis, et pourraient exploser d’ici 2050 si rien n’est fait auparavant. Ce problème de santé publique a déjà fait l’objet de nombreux rapports, dont un récent de l’Organisation Mondiale de la Santé qui recense les bactéries en fonction de leur niveau de menace.1 Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus sont ainsi considérés comme menaces respectivement « haute » et « critique » parmi la liste des agents pathogènes connus et pour lesquels le développement de nouveaux antibiotiques est primordial.
    Contexte
    L’équipe SIMBA développe depuis plusieurs années des méthodologies pour la synthèse et la fonctionnalisation de molécules hétérocycliques à base de lactone, dont les phtalides,2 squelette présent dans nombreux produits naturels dont certains ont montré des activités antibactériennes.43 Parmi eux, la Cytosporone E, isolée à partir d’un champignon endophyte, a la particularité de posséder des activités antibactériennes contre P. aeruginosa et S. aureus au prix d’une cytotoxicité modérée.4 Dans le cadre d’une thèse en cotutelle démarrée en 2018, l’équipe SIMBA a mis au point une synthèse rapide et efficace d’une vingtaine d’analogues en C3 de la Cytosporone E dans le but d’améliorer ses propriétés antibiotiques et de diminuer sa toxicité cellulaire. En collaboration avec l’équipe « Infection Respiratoire & Immunité » du CEPR, et l’équipe « Bactéries et Risque Materno‐Foetal » de l’UMR ISP 1282, les tests antibactériens ont permis d’identifier 3 nouveaux analogues qui possèdent de bonnes activités sur diverses bactéries Gram positives (dont des souches résistantes aux antibiotiques) et une cytotoxicité fortement diminuée par rapport au produit naturel (Schéma 1). Ces travaux doivent prochainement faire l’objet d’une première publication.
    Objectifs
    Le but du stage de Master sera de préparer une seconde génération d’analogues de la Cytosporone E, dans le but d’élargir le spectre antibiotique aux bactéries Gram négatives telles que P. aeruginosa ou E. coli. Nous envisageons pour cela de pharmacomoduler les substituants du noyau aromatique. Le choix des groupements à introduire s’appuiera sur les données de la littérature, qui montrent notamment que la présence du groupement « hydroxy » en position 5 de la Cytosporone E, indispensable pour l’activité antibactérienne.5 L’étudiant devra ainsi préparer plusieurs analogues « mixtes » de la Cytosporone E et de Spiromastilactones, une autre famille de phtalides récemment isolés possédant également des propriétés anti‐infectieuses.6 Ces nouveaux analogues seront testés par l’étudiant, en collaboration avec le CEPR sur différentes souches bactériennes, incluant des Gram positifs déjà étudiés ainsi que divers Gram négatifs ; les cytotoxicités des molécules les plus actives seront évaluées in fine.
    Retombées attendues
    Une publication est envisagée à court terme, le facteur d’impact sera à établir en fonction de l’activité des nouveaux analogues préparés. Dans le cas où les nouveaux composés présenteraient une activité antibiotique prometteuse, le dépôt d’un projet plus conséquent sera également envisagé afin d’identifier la/les cibles de ces molécules.
    1 E. Tacconelli et al, Lancet Infect. Dis. 2018, 18, 318
    2 J. Petrignet et al, Tetrahedron Lett. 2014, 55, 982
    3 R. Karmakar et al, Chem. Rev. 2014, 114, 6213
    4 a) J. D. Hall et al, Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 1409–1413; b) M. P. Singh et al, Mar. Drugs 2007, 5, 71–84; c) J. Beauet al, Mar. Drugs 2012, 10, 762.
    5 S. F. Brady et al, Org. Lett. 2000, 2, 4043
    6 S. Niu et al, Eur. J. Med. Chem., 2016, 108, 229
    7 P. Knochel et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3333.
    8 P. Chaumont‐Olive et al, Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 3819

 

  • Design and synthesis of novel quinoxaline-2-carboxylic acids and analogues as pim-1 inhibitors
    Nom : Denevault-Sabourin
    Prénom : Caroline
    Laboratoire d’accueil : EA 7501 « Groupe Innovation et Ciblage Cellulaire » (GICC), équipe « Innovation Moléculaire et Thérapeutique (IMT) »
    Adresse électronique : caroline.denevault@univ-tours.fr
    State of the art. Proviral integration site for Moloney murine leukemia virus (Pim) kinases belong to a small family of constitutively activated proto-oncogenic serine/threonine protein kinases, constituted of three isoforms: Pim-1, Pim-2 and Pim-3. These oncoproteins control many cellular functions like cell cycle regulation, apoptosis, cell survival, proliferation and differentiation, acting as oncogenic survival factors [1,2]. There are overexpressed in a large number of human cancer types, such as hematopoietic malignancies [3,4] and solid cancers [5-7]). Recently, Pim-1 has been shown to play a significant role in cancer stem cells growth, and in resistance to chemotherapy drugs, promoting multiple drug resistance [8,9]. This kinase is thus considered as a relevant target for cancer therapy. A remarkable characteristic of Pim kinases active site in comparison to other protein kinases is the presence of an original hinge region, containing two proline residues, which confer a hydrophobic character to this area in contrast to what can be observed in most kinases. This unique feature can be exploited for the design of selective inhibitors [10].
    Scientific Program.
    Preliminary data. In a previous work, we performed a target-based approach, by realizing a focused in vitro screening of our chemical library on a limited panel of kinases, comprising Homo sapiens Pim-1 (HsPim-1), allowing the identification of the quinoxaline-2-carboxylic acid 1 as a new lead compound (Fig. 1). This molecule was able to inhibit the in vitro enzymatic activity of HsPim-1 with an IC50 of 74 nM. Docking studies suggested that compound 1 could act as an ATP competitive inhibitor, with a non-ATP-mimetic binding mode. Structure-activity relationships (SAR) studies confirmed the molecular modeling data, highlighting the crucial role of the carboxylic acid function in position 2 for the HsPim-1 inhibitory activity. Efficiency of compound 1 was also confirmed in vitro on the human chronic myeloid leukemia (CML) cell line KU812 [11].
    Project objectives. The project objective is to develop new derivatives of compound 1, with an improved potency and a good selectivity profile. We have therefore established a chemistry strategic plan (Fig. 1), which will be refined based on the in silico fragment growing studies results. We first plan to exploit the hydrophobic environment of the ATP binding site hinge region, by adding hydrophobic substituents (e.g. halogen and trifluoromethyl groups) in positions 6 or 7 of the quinoxaline scaffold, able to form weak interactions with HsPim-1 hydrophobic hinge amino acids to improve the affinity of our inhibitors. In position 2, we plan to introduce different bioisosteric groups of the carboxylate moiety, able to establish the key salt bridge with the protonated amino group side chain of catalytic Lys67 at physiological pH but with better permeability properties than the carboxylic acid function (e.g. isoxazole and oxazolidine dione groups). Docking studies of hit compound 1 in the HsPim-1 ATP-binding cleft have shown that substituents in position 3 of the quinoxaline scaffold were oriented towards the ribose pocket. These studies have also revealed the existence of a potential space in this pocket that can be exploited by considering a structural expansion of our compounds in this position to improve the affinity of our inhibitors. To this end, fragment growing studies are currently being implemented by the team of Professor P. BONNET (SB&C, ICOA, Orléans) to define the most interesting groups to add in this position. Indeed, the SB&C team has developed a new tool (Frags2Drugs) to design novel bioactive molecules using in silico fragment-based ligand design, that may be coupled to methodologies also developed in this team aiming to predict the binding kinetics of compounds. These in silico tools should support our research project by optimizing our compounds. This program should also allow us to access to a new chemical space, for which the feasibility of synthesis is known.
    Methodologies. The synthesis and the characterization of the different analogues will be realized using methodologies previously developed in our laboratory [11]. An example of the synthetic route towards the quinoxaline derivatives is described below (Scheme 1).
    Synthesized compounds will then be evaluated in vitro on HsPim-1 and on a panel of mammalian kinases, by the KISSf (Kinase Inhibitor Specialized Screening facility) group (USR3151 CNRS/UPMC, Roscoff) to determine their selectivity profile. Interactions between the most attractive candidates and Pim-1 kinase will be studied in a second time, by the ICOA group, using molecular docking to confirm compounds binding mode. Previously described in silico tools will also be used to suggest potential optimizations. Finally, biological evaluation of the most promising candidates will be realized on a panel of different leukemia cell lines (K562, KU812, MV4-11) in collaboration with the LNOx (Niche leucémique et métabolisme redOx) group (ERL 7001, GICC, Tours).
    Expected consequences. The multidisciplinary aspects of the teams should provide original results and publications in international scientific journals of high impact factors. This project is also expected to lead to patents. As a real challenge, this project results from a consortium of multidisciplinary research teams, with a close collaboration between chemists, computer scientists, biochemists and biologists. The own specificities of each partners would be necessary to develop new organic synthetic methodologies to provide new therapies to fight cancer. The recruitment of a Master 2 student should reinforce the collaboration between the partners involved, and should provide a solid multidisciplinary training for this person. We also expect that this project could upload collaboration and cross pollination between the teams towards European and International levels. The outcomes of the program will facilitate the exchange between Tours and Orléans in the domain of kinases research, especially in the context of the implementation of the new thematic research network « MOTIVHEALTH ». Moreover, it will allow the consortium to apply to calls for proposals with strong added value (for example, at the European level).
    References. [1] Mochizuki, T. et al. J. Biol. Chem. 1999, 274, 18659-18666; [2] Bachmann, M. et al. J. Biochem. Cell Biol. 2006, 38, 430-443; [3] Amson, R. et al. 1989, 86, 8857-8861; [4] Hsi, E. D. et al. Leuk. Lymphoma. 2008, 49, 2081-2090; [5] Guo, S. J. et al. J. Exp. Clin. Cancer Res. 2010, 29, 161; [6] Brasó-Maristany, F. et al. Nat. Med. 2016, 22, 1303-1313; [7] Yan, B. et al. Gastric Cancer. 2012, 15, 188-197; [8] Darby, R. A. et al. Cancer Chemother. Pharmacol. 2015, 76, 853-864; [9] Xie, Y. et al. Mol. Clin. Oncol. 2016, 4, 13-17; [10] Kumar, A. et al. J. Mol. Biol. 2005, 348, 183-193; [11] Oyallon, B. et al. Eur. J. Med. Chem. 2018, 154, 101-109.