Novel antitrypanosomal diaminoquinazoline analogues from repurposing the Medicines for Malaria Venture Open Access Pathogen Box library

Abstract

La trypanosomiase africaine est une maladie tropicale négligée (MTN) qui affecte à la fois l’Homme et les animaux dans les pays endémiques. Malheureusement, les nombreux inconvénients (toxicité, inefficacité, la longueur du traitement et résistance) associés aux traitements actuels représentent le principal frein pour l’élimination de cette maladie. Cette situation souligne donc l'urgence de développer de nouveaux traitements alternatifs, efficaces et adaptés à la prise en charge de cette maladie infectieuse. Dans cette optique, le présent travail a été conçu pour évaluer l'activité antitrypanosomale d’une collection de composés de la « Medicines for Malaria Venture » (MMV) appelée « Pathogen Box ». Dans ce but, 400 composés de la « Pathogen Box » ont été soumis à un criblage préliminaire de l’activité antitrypanosomale à une concentration fixe de 10 µM en utilisant le test de viabilité cellulaire à la résazurine. Les composés présentant un pourcentage d'inhibition supérieur ou égal à 90 % ont été sélectionnés pour les études concentration-réponse sur la souche Trypanosoma brucei brucei Lister 427 VSG 221. D’autre part, la lignée cellulaire du rein de singe vert d'Afrique Vero a été utilisée pour déterminer la cytotoxicité des inhibiteurs prometteurs. Par la suite, une petite collection d'analogues d'un des composés identifiés a été testée pour les activités antitrypanosomales et cytotoxiques dans les mêmes conditions. Subséquemment, dans l’objectif d’identifier les cibles métaboliques des inhibiteurs, les analogues les plus actifs ont été testés in silico sur les enzymes dihydrofolate réductase (DHFR) et trypanothione réductase (TR). Par la suite, l’activité observée a été confirmée in vitro en utilisant un extrait protéique de T.b.brucei. Par ailleurs, d'autres modes d'action tels que la cinétique d’inhibition, la réversibilité de l'effet trypanocide, l'effet sur l'intégrité de la membrane plasmique, l’induction de la production des espèces oxygénées réactives, la fragmentation de l'ADN et le pouvoir réducteur du fer ferrique ont été évalués. Au total, soixante-dix (7 médicaments de référence et 63 composés) composés ont inhibé la croissance de T.b. brucei avec un pourcentage d'inhibition supérieur ou égal à 90 %. De l’étude concentration-réponse, il ressort que ces composés ont pour la plupart présenté une inhibition modérée (42) à élevée (21) avec des valeurs de CI50 variant de 9.78 à 0.0023 µM et une sélectivité élevée sur les cellules Vero (5 - >42,826). L'étude préliminaire de la relation structure-activité du composé MMV675968 (CI50 = 2,8 µM ; SI = 37,87) a conduit à l'identification de deux analogues, MMV1578445 (10) (CI50 = 0,045 µM ; SI=1737) et MMV1578467 (7) (CI50 = 0,06 µM ; SI = 412), qui étaient environ 40 et 60 fois plus actifs et sélectifs, respectivement, que le composé parent (MMV675968). L’étude in silico des analogues 7 et 10 sur deux enzymes du trypanosome [dihydrofolate réductase (DHFR) et la trypanothione reductase (TR)] a montré leur effet inhibiteur sur la DHFR uniquement. En effet, des interactions entre le DHFR et les analogues 7 et 10 (sur tous leurs états de protonation) ont été identifiées, avec une présence effective des résidus d’acide aminés, tels que Val32, Asp54 et Ile160 dans le site d'action. Ils ont également présenté une activité in vitro significative sur l’extrait brut de protéine contenant l’enzyme DHFR. Le profil de croissance de Trypanosoma brucei brucei après des temps d'exposition prolongés (72 h) et courts (4 h) avec les composés 7 et 10 a révélé un arrêt de croissance rapide et irréversible (confirmé après subculture) pour l'analogue MMV1578445 (10) mais un profil d’action lent et réversible pour l'analogue MMV1578467 (7) à leur IC99 respective. L'étude du mode d'action a indiqué que les composés 7 et 10 induiraient une réduction du fer ferrique, et une fragmentation de l'ADN du parasite, respectivement. Toutefois, les composés 7 et 10 n’ont pas agi sur la perméabilité membranaire et le taux d’espèces réactives de l’oxygène intracellulaire. L’analyse prédictive des propriétés pharmacocinétiques a révélé que les dérivés sélectionnés possèdent les caractéristiques physico- chimiques d’un potentiel médicament (Lipinski’s rules of five). De plus, ils ont présenté une solubilité aqueuse modérée et une forte absorption intestinale. En résumé, les composés 7 et 10 ont montré une activité antitrypanosomale in vitro et une activité enzymatique (in silico et in vitro) et pourraient constituer un point de départ pour le développement de nouveaux médicaments contre la trypanosomiase Africaine