FR2762992A1 - Transporteurs de no a base de complexes polyazamacrocycles de fer et de cobalt - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne de nouvelles molécules pouvant transporter et libérer le monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, leur utilisation pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique ou d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal, ainsi que pour la fabrication de médicaments utilisables pour traiter ou prévenir des troubles du système cardiovasculaire, nerveux, immunitaire, rénal ou pulmonaire chez l'homme ou l'animal.
Description
1 La présente invention concerne de nouvelles molécules pouvant
transporter et libérer le monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, leur utilisation pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique ou d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal, ainsi que pour la fabrication de médicaments utilisables pour traiter ou prévenir des troubles du système cardio-vasculaire, nerveux, immunitaire, rénal ou pulmonaire chez l'homme ou
l'animal.
Si la molécule de monoxyde d'azote (NO) est connue depuis fort longtemps, ses propriétés thérapeutiques n'ont été mises en évidence que vers la fin des années 1980. Ainsi, les premiers travaux notables sont à attribuer à T. HIGENBOTTAM, qui a publié dans "AMERICAN REVUE OF RESPIRATORY DEASES, 1988, volume 137", des essais montrant l'effet vasodilatateur pulmonaire de NO inhalé à des concentrations de l'ordre de 40 ppm (partie par million en volume) et suggérant l'utilisation du NO inhalé dans le cadre de traitement thérapeutique du système respiratoire. Toutefois, l'auteur fait remarquer que le NO inhalé n'a pas d'effet systémique, mais
uniquement un effet local limité aux poumons.
Le document WO-A-92/10228 reprend les travaux précédents et décrit l'utilisation du NO gazeux pour la préparation de médicaments administrables par inhalation en vue du traitement ou de la prévention de la bronchoconstriction ou de la vasoconstriction pulmonaire réversible chez l'homme ou l'animal. Cependant, la
description de ce document met l'accent, d'une part, sur
le caractère instable de NO qui, en présence d'air, s'oxyde très rapidement en dioxyde d'azote NO2 et, d'autre part, sur le caractère toxique pour l'homme ou
l'animal dudit NO2 formé par oxydation de NO.
Afin d'éviter ce problème d'oxydation de NO en présence d'air, ce document suggère de coupler la molécule de NO à une molécule transporteur, laquelle permet de transporter le NO jusqu'à son site d'utilisation, puis de l'y libérer. Des exemples de tels transporteurs de NO sont notamment le S-nitrosocystéine,
le nitroprusside, la nitrosoguanidine ou l'azide.
En outre, l'utilisation de la molécule de NO à des fins thérapeutiques a fait l'objet de bien d'autres
documents par exemple: WO-A-93/15779, WO-A-94/22499, WO-
A-95/26768, WO-A-94/00180, WO-A-95/10315.
Toutefois, si ces différentes publications reconnaissent les effets thérapeutiques de la molécule de NO, elles soulignent, par ailleurs, le problème persistant d'oxydation de NO en présence d'air et les effets uniquement locaux, c'est-à-dire non systémiques, de la molécule NO inhalée, c'est-à-dire administrée par inhalation. Il existe donc un besoin pour des molécules aptes à: - s'associer de façon non irréversible avec la molécule NO; - transporter la molécule NO jusqu'à son site d'action; libérer la molécule NO audit site d'action; - éviter l'oxydation de NO en présence d'air;
- être pharmaceutiquement acceptables.
Le fait de coupler la molécule NO avec un tel transporteur, permet de tirer pleinement partie des effets thérapeutiques bénéfiques de ladite molécule NO, sans pour autant risquer un empoisonnement du patient
avec du NO ayant été oxydé en NO2.
Actuellement, la seule molécule transporteur de NO utilisée en tant que médicament est le nitroprussiate de sodium. Cependant, bien que ce composé soit d'un intérêt thérapeutique non négligeable de par son activité vasodilatatrice importante, il présente un inconvénient majeur, à savoir une toxicité potentielle résultant de la libération d'ions cyanure; ladite libération d'ions cyanure étant due, in vivo, à une réaction du
nitroprussiate de sodium avec un agent réducteur.
Il en résulte qu'une administration prolongée d'un
tel médicament ne peut être envisagée.
Par ailleurs, on a remarqué que la formation d'ions cyanure avait également lieu par photo-réaction. Ceci implique donc de stocker le composé et de le manipuler à
l'abri de la lumière.
On comprend aisément que de telles contre-
indications rendent ce produit peu attractif du point de
vue thérapeutique.
Le but de la présente invention est donc de pallier les problèmes et inconvénients des composés de l'art antérieur, en proposant de nouvelles molécules permettant de transporter et de libérer la molécule de NO à son site d'utilisation dans le corps, qui soient pharmaceutiquement acceptables, qui ne soient pas toxiques ou qui ne libèrent pas de composés toxiques, qui permettent d'éviter l'oxydation de NO, qui aient une stabilité élevée, qui soient de synthèse, de stockage et
de manipulation aisés.
L'invention concerne alors une molécule destinée à transporter et à libérer du monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, caractérisée en ce qu'elle répond à la formule (I) suivante: R
R4
\(CH2)x --
R34 / R3- ' (CH2) -N(CH2)x'
CH2 NH
M2+ HN (CH2)V / (CH2)x (NH)z CH C R2 RI
NO R(I)
NO dans laquelle - X = O ou 1; - x' = 2 ou 3; - y = 0, 2 ou 3; - z = O ou 1; avec la condition que: si y = 0 (ou z = 0) alors z = 0 (ou y = 0; respectivement); - R est un groupement choisi dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, -(CH2)2 COOH et - (CH2)/i - R1, R2, R3 et R4 sont des groupements choisis dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, et les
groupements alkyl comprenant de 1 à 4 atomes de carbone.
- et M2+: représente un cation divalent d'un atome
de métal.
2+ 2+
De préférence, le cation divalent M est Fe ou Co2+ La molécule selon l'invention sera avantageusement choisie dans le groupe formé par:
H H
H H_ H
(II) (III) (IV)
CFe NH_ v -, NH SHN NHW
15. H
tCt
\I I
NH
(V) (VI) (VII)
(VIII) Fe zzEEY.'.H - Coú+'
CN N H
H (IX ô X
(IX) (X)
Les molécules selon l'invention pourront être utilisées pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique du corps humain ou animal, ou pour la mise en oeuvre d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal. L'invention concerne également l'utilisation d'une des molécules précédentes pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention des troubles du système cardio-vasculaire, du système nerveux central ou périphérique, du système immunitaire,
du système rénal, ou du système pulmonaire.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide d'exemples donnés à titre
illustratif, mais non limitatif de l'invention.
Exemples
Les exemples 1 à 4 suivants ont été réalisés à l'aide de plusieurs molécules transporteurs de NO répondant à la formule (I) précédente. Ces molécules se différenciant les unes des autres par: - les valeurs de x, y et z; - la nature du groupement R électro-donneur ou électro- attracteur; - la nature du cation métallique: M2, a savoir Fe2+ 2+ ou Co. Dans tous les cas, la réaction de métallation est réalisée sous atmosphère inerte afin de prévenir toute
oxydation du centre métallique (Fe2 ou Co2+).
La nitrosylation du complexe ainsi obtenu est,
alors, effectuée sous atmosphère de NO.
Afin de faciliter la lecture, les abréviations suivantes seront employées dans les exemples ci-après: - 333: désigne un 1,5,9- triazacyclododécane; - 2222: désigne un 1,4,7,10-tétraazacyclododécane ou cyclone;
- 2323: désigne un 1,4,8,11-tétraazacyclotétra-
décane ou cyclame; - (2323)-(CH2)2-CO2H: désigne un N-(2- carboxyéthyl)1,4,8,11-tétraazacyclotétradécane;
- (2323)-CH2-oPy: désigne un N-(2-pyridylméthyl)-
1,4,8,11-tétraazacyclotétradécane. Les complexes nitrosylés obtenus sont caractérisés par Spectroscopie de Résonance Paramagnétique
Electronique (RPE) et par Spectroscopie Infrarouge (IR).
La spectroscopie RPE conduit à l'observation de spectres présentant un signal intense à g = 2 caractéristique d'un complexe nitrosylé (Fe-NO) selon la
nomenclature de J. H. Enemark et R. D. Feltham (Coord.
Chem. Rev., 1974, 13, 339-406) ou à l'absence de tout signal indiquant la formation d'un complexe diamagnétique (Co-NO). La spectroscopie IR permet de déterminer les complexes nitrosylés à structure coudée (formellement coordination du NO avec un électron) et ceux à structure linéaire (formellement coordination du NO avec trois électrons) correspondant à des espèces: NO- ou NO +. De plus, la caractérisation du complexe par spectroscopie IR indique également la disparition du groupe nitrosylé
coordonné sur le centre métallique.
Les modes opératoires suivis pour synthétiser les complexes nitrosylés de l'invention, à partir des différents macrocycles, sont détaillés ci-après en
exemples 1 et 2.
ExemDle 1: La synthèse des complexes de fer nitrosylés est
effectuée de la manière suivante.
1,5.10-4 mole de ligand (macrocycle) est soumis à un cyclage vide-argon, destiné à éliminer toute trace d'oxygène indésirable, puis mis en solution dans 10 ml de méthanol préalablement distillé sous atmosphère inerte (argon). A la solution obtenue, on ajoute 1,5.10 4 mole de chlorure de fer en solution dans 4 ml de méthanol (étape i). On soumet ensuite le mélange à un barbotage à
l'aide de NO gazeux pendant environ 1 minute (étape ii).
Après évaporation du solvant sous pression réduite (environ 100 Pa), on récupère le composé de fer
nitrosylé.
Cette synthèse peut être schématisée comme suit: 2- NO iFeCJ,.4H20 MeOH-!A-? QNOC ([) ExemDle 2 La synthèse des complexes de cobalt nitrosylés est effectuée de façon analogue à celle des complexes de fer nitrosylés, décrite en exemple 1, à la différence près, que c'est une solution 1,5.10-4 mole de chlorure de
cobalt qui est utilisée (étape i).
On récupère finalement un composé de cobalt
nitrosylé.
Cette synthèse peut être schématisée comme suit: 2+ NO i CoCl2.6Fi,O l
s - -e* C o 201 -
(I) Une fois synthétisés, ces différents complexes métalliques nitrolysés sont soumis à une étude de stabilité, c'est-à-dire de réversibilité de la réaction
de nitrosylation.
En effet, la réversibilité de cette réaction reflète la force de la liaison métal-NO, c'est-à-dire la stabilité du complexe métallique nitrosylé, laquelle est fonction de la force du champ de ligand. Plus la densité électronique au niveau du métal est élevée, plus la
liaison métal-NO est forte et donc le complexe stable.
La stabilité de différents complexes métalliques nitrosylés de l'invention a été illustrée par les
exemples 3 et 4 suivants.
ExemDle 3: Etude de la stabilité des complexes de fer nitrosylés. comDosé 3a: [(2323)-(CH2)2-C02H]FeNO Spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE): signal intense à g=2 caractéristique
d'un complexe (FeNO).
composé 3bl: (333)FeNO Spectroscopie Infrarouge (IR): VNO=1810 et 1715 cm1
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
composé 3b2: (2222)FeNO Spectroscopie IR: VNO= 1740 cm 1 caractéristique
d'une espèce NO+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
composé 3c1: (2323)FeNO
Spectroscopie IR: VNO=1720 et 1610 cm-1 caractéris-
tique d'une espèce NO+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
composé 3c2: [(2323)-CH2-oPy]FeNO Spectroscopie IR: VNO= 1640 cm1 caractéristique
d'une espèce NO+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
composé 3d: [18ane]N4FeNO Spectroscopie IR: VNO= 1777 et 1714 cm
caractéristique d'espèces NO+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
Le composé 3d correspond à la molécule (X) représentée ci- avant, o les groupements R1, R2, R3 et R4
sont des groupements méthyl.
La présence d'un groupement propionate électro-
attracteur, en position trans par rapport au ligand nitrosyl (composé 3a), fragilise la liaison Fe-NO entre le fer et la molécule de NO. De ce fait, le composé 3a s'est avéré être moyennement stable et n'a pu être isolé
en absence de NO.
Seuls les composés 3b1, 3b2, et 3d se sont avérés être de bons transporteurs de NO. En revanche, les composés 3cl et 3c2 libèrent plus difficilement NO car la liaison Fe-NO est plus forte (la force du champ de ligand est alors plus importante); ils subissent une oxydation du ligand équatorial et du ligand axial NO en NO2. Leur utilisation en tant que transporteur n'est cependant pas à exclure étant donné que la libération de NO à partir de
dérivés nitrés est possible.
Exemple 4:
Etude de la stabilité des complexes de cobalt nitrosylés. composé 4al: [(2323)-(CH2)2-CO2H]CoNO Spectroscopie IR: VNO= 1380 cm- caractéristique
d'une espèce NO.
Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé, en
accord avec un complexe diamagnétique nitrosylé (CoNO).
composé 4a2: [(2323)-(CH2)2-oPy]CoNO Spectroscopie IR: VNO= 1380 cm-1 caractéristique
d'une espèce NO-.
Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé. Composé diamagnétique caractéristique d'un complexe nitrosylé (CoNO). composé 4b: (2323)CoNO Spectroscopie IR: VNO= 1605 cm1 caractéristique
d'une espèce NO-.
Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé. Composé diamagnétique caractéristique d'un complexe nitrosylé (CoNO). Les composés 4al et 4a2 fixent réversiblement NO; une dissociation est observée sous atmosphère inerte (argon). Par contre, le composé 4b ne présente aucune réversibilité de liaison. En résumé, la synthèse et l'étude physicochimique des composés de l'invention ont permis de mettre en évidence, une grande réactivité de ceux-ci vis-à-vis de NO, c'est-à-dire non seulement leur capacité à fixer la molécule NO, mais aussi leur aptitude à la libérer ensuite. Les composés de l'invention sont donc susceptibles d'être mis en oeuvre, en tant qu'agents thérapeutiques, afin de transporter et libérer in vivo la molécule NO
qu'ils fixent réversiblement.
Claims (8)
1. Molécule destinée à transporter et à libérer du monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, caractérisée en ce qu'elle répond à la formule (I) suivante: R R4 1R32 \. (CH,)X,-N ( (CH,)x, /,/X
CH, NH
j (CH."\ (CH,) (CHCx -(NH)z CHi \ R
-R (I)
dans laquelle NOR - x = O ou 1; - x' = 2 ou 3; - y = 0, 2 ou 3; - z = 0 ou 1; avec la condition que: si y = 0 (ou z = 0) alors z = 0 (ou y = 0; respectivement); - R est un groupement choisi dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, -(CH2)2 COOH et
(CH2) J/ \
- Rl, R2, R3 et R4 sont des groupements choisis dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, et les
groupements alkyl comprenant de 1 à 4 atomes de carbone.
- et M2+: représente un cation divalent d'un atome
de métal.
2. Molécule selon le revendication 1, caractérisée en ce que le cation divalent M2+ est Fe2+ ou Co2+ en ce que le cation divalent M est Fe ou Co
14 2762992
3. Molécule selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisée en ce qu'elle est choisie dans le groupe formé par:
C"" H N<\
NH rHNs N* N N eH FeZF (.1.,cX H
N.-.)H H
- H. NH fk,, v)(vII) (Ivi) NH37NH col _...,
V HHH6
fr HN.NH
HIX) (
(IX) <VX)I
4. Utilisation d'une molécule selon l'une des
revendications i à 3 pour la fabrication d'un médicament
utilisable pour le traitement ou la prévention des troubles du
système cardio-vasculaire.
5. Utilisation d'une molécule selon l'une des
revendications i à 3 pour la fabrication d'un médicament
utilisable pour le traitement ou la prévention du système
nerveux central ou périphérique.
6. Utilisation d'une molécule selon l'une des
revendications i à 3 pour la fabrication d'un médicament
utilisable pour le traitement ou la prévention du système immunitaire.
7. Utilisation d'une molécule selon l'une des
revendications i à 3 pour la fabrication d'un médicament
utilisable pour le traitement ou la prévention du système rénal.
8. Utilisation d'une molécule selon l'une des
revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament
utilisable pour le traitement ou la prévention du système pulmonaire.
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