Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.

Signaling potential gender effect in a spontaneous reporting system : cardiac effects associated with the use of antibiotics

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Disclosure of Child Sexual Abuse : Impact of Interviewers’ Attitudes & Children's Collaboration during Forensic Interviews

L’agression sexuelle (AS) commise envers les enfants est un sujet complexe à enquêter et les allégations reposent souvent exclusivement sur le témoignage de l’enfant. Cependant, même quand l’enfant divulgue une AS, il peut être réticent à révéler certains détails personnels et gênants de l’AS à un étranger. Étant donné qu’il n'est pas toujours possible d'obtenir le consentement de filmer et qu’il est relativement difficile de mesurer l’attitude non verbale de l’enfant et celui de l’enquêteur au cours des entrevues d’investigations, cette recherche a été novatrice dans sa création d’échelles verbales de telles attitudes. Afin de déterminer la corrélation de l’attitude des enquêteurs et la collaboration des enfants, 90 entrevues d’enfants âgés de 4 à 13 ans ont été analysées. Les entrevues ont été enregistrées sur bande audio, transcrites et codifiées à l'aide des sous-échelles verbales d'attitudes soutenantes et non-soutenantes des enquêteurs ainsi que d’attitudes de résistance et de coopération de la part de l'enfant. La proportion des détails sur l’AS fournie par les enfants a également été calculée. Afin de comparer les entrevues avec et sans le protocole du National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), une MANCOVA, contrôlant pour l’âge de l’enfant et la proportion de questions ouvertes, démontre tel qu’attendu que les entrevues avec le protocole obtiennent plus de détails fournis à la suite des questions ouvertes que les entrevues sans le protocole. Cependant, aucune différence ne ressort quant aux attitudes de l’enfant et celle de l’enquêteur. Afin de trouver le meilleur prédicteur de la quantité de détails dévoilés par les enfants, une analyse de régression multiple hiérarchique a été faite. Après avoir contrôlé pour l'âge de l’enfant, l’utilisation du protocole et la proportion de questions ouvertes, la résistance de l’enfant et l’attitude non-soutenante de l’enquêteur expliquent 28 % supplémentaire de la variance, tandis que la variance totale expliquée par le modèle est de 58%. De plus, afin de déterminer si la collaboration de l’enfant et l’attitude de l’enquêteur varient en fonction de l’âge des enfants, une MANOVA démontre que les enquêteurs se comportent similairement, quel que soit l'âge des enfants. Ceci, malgré le fait que les jeunes enfants sont généralement plus réticents et coopèrent significativement moins bien que les préadolescents. Finalement, une régression multiple hiérarchique démontre que le soutien de l'enquêteur est le meilleur prédicteur de la collaboration des enfants, au-delà des caractéristiques de l'enfant et de l’AS. Bien que l’utilisation du protocole NICHD ait permis des progrès considérables dans la manière d’interroger les enfants, augmentant la proportion de détails obtenus par des questions ouvertes/rappel libre et amplifiant la crédibilité du témoignage, l’adhésion au protocole n’est pas en soi suffisante pour convaincre des jeunes enfants de parler en détail d’une AS à un inconnu. Les résultats de cette thèse ont une valeur scientifique et contribuent à enrichir les connaissances théoriques sur les attitudes de l'enfant et de l'enquêteur exprimées lors des entrevues. Même si les enquêteurs de cette étude offrent plus de soutien aux enfants résistants, indépendamment de leur âge, pour promouvoir la divulgation détaillée de l’AS, de meilleures façons de contrer les attitudes de résistance exprimées par les jeunes enfants et une minimisation des attitudes non-soutenantes lors des entrevues sont nécessaires.

The Impact of a Substance Abuse Treatment for Offenders in Relation to the Time Spent in Treatment

The objective of this research is to evaluate the outcomes of a treatment for addicts. 123 subjects were tested before treatment and at 5, 8 and 11 months follow-up periods with a French version of the Addiction Severity Index (ASI). Exposure to treatment was based on the number of clients’ contact-hours with a therapist. The sample was divided into three groups according to the number of hours spent in treatment. The data was analysed using MANOVA on the seven scales of the ASI for the three groups and the four time periods. Results showed that all groups improved significantly but that this improvement was not related to the number of hours spent in treatment.