Synthesis and evaluation of novel quinolines and quinazolinediones as potential anti-cancer agents

This thesis outlines the design and effectuation of novel chemical routes towards a nascent class of functionalised quinoline-5,8-diones and the expansion of a series of contemporary quinazolinediones towards an innovative family of pyridinoquinazolinetetrone derivatives. This fragment based approach is envisaged to lead to advancements in the three scaffolds, expanding the SAR pool of both quinolines and quinazolinediones with subsequent evaluation of chemotherapeutic potential as well as furnishing a new class of tricycle for biological investigation. Development of novel quinoline-5,8-diones is provided for by expanding on existing methodology. Using a variety of nucleophiles on a critical intermediate, a broad range of novel compounds was afforded allowing chemotherapeutic potential to be assessed, while also serving as intermediates for accomplishing novel pyridinoquinazolinetetrone congeners. In order to incorporate functionality into our quinazolinedione template, an efficient synthetic strategy was constructed which provided a robust route to effectuate a highly derivatised pyrimidinedione ring. As derivatisation of this template is unreported our chief priority was to synthesise a range of diverse quinazolinediones. The application of annulation methodology using functionalised precursors provided a library of N-3 derivatised quinazolinedione analogues. These, along with their N-1 functionalised derivatives provide a wide scope from which to construct a series of pyridinoquinazolinetetrone derivatives while also serving as a unique class of molecules whose biological potential is uncharted. Although the actualisation of the pyridinoquinazolinetetrone was ultimately unsuccessful, our work has led to the development of novel quinoline-5,8-diones which were found to possess excellent anti-cancer activity when assessed by the NCI screen. Of the quinazolinediones synthesised eight compounds were accepted for screening by the NCI. Results from the single-dose tests however indicated that these compounds possessed little cytotoxic activity at 10 μM. The development of this novel template in conjunction with the highly active quinolinediones serves as an excellent rostrum for future synthetic endeavours.

Comparative antioxidant, prooxidant and cytotoxic activity of sigmoidin A and eriodictyol

Sigmoidin A (SGN) is a prenylated flavanone derivative of eriodictyol (ERD) with reported moderate antioxidant, antimicrobial and anti-inflammatory activity. Since ERD and other structurally similar antioxidant phenolic compounds have been shown to induce prooxidative macromolecular damage and cytotoxicity in cancer cells, the comparative in vitro effects of these structural analogues on cancer cell viability and Cu(II)-dependent DNA damage were studied. In the presence of Cu(II) ions, both SGN and ERD (7.4-236 µM) caused comparable concentration-dependent pBR322 plasmid DNA strand scission. The DNA damage induced by SGN and ERD could be abolished by ROS scavengers, glutathione (GSH) and catalase as well as EDTA and a specific Cu(I) chelator neocuproine. Both ERD and SGN readily reduce Cu(II) to Cu(I) suggesting a prooxidative mechanism of DNA damage. In a cell free system, ERD and SGN did also show comparable radical scavenging activity. SGN was, however, by an order of magnitude more cytotoxic to cancer cells than ERD and this effect was significantly attenuated by GSH suggesting a prooxidative mechanism of cell death. A depletion of intracellular GSH level by SGN in cancer cells is also demonstrated.

The Anti-Migratory Effects of FKBPL and Its Peptide Derivative, AD-01: Regulation of CD44 and the Cytoskeletal Pathway

FK506 binding protein-like (FKBPL) and its peptide derivatives exert potent anti-angiogenic activity and and control tumour growth in xenograft models, when administered exogenously. However, the role of endogenous FKBPL in angiogenesis is not well characterised. Here we investigated the molecular effects of the endogenous protein and its peptide derivative, AD-01, leading to their anti-migratory activity. Inhibition of secreted FKBPL using a blocking antibody or siRNA-mediated knockdown of FKBPL accelerated the migration of human microvascular endothelial cells (HMEC-1). Furthermore, MDA-MB-231 tumour cells stably overexpressing FKBPL inhibited tumour vascular development suggesting that FKBPL secreted from tumour cells could inhibit angiogenesis. Whilst FKBPL and AD-01 target CD44, the nature of this interaction is not known and here we have further interrogated this aspect. We have demonstrated that FKBPL and AD-01 bind to the CD44 receptor and inhibit tumour cell migration in a CD44 dependant manner; CD44 knockdown abrogated AD-01 binding as well as its anti-migratory activity. Interestingly, FKBPL overexpression and knockdown or treatment with AD-01, regulated CD44 expression, suggesting a co-regulatory pathway for these two proteins. Downstream of CD44, alterations in the actin cytoskeleton, indicated by intense cortical actin staining and a lack of cell spreading and communication were observed following treatment with AD-01, explaining the anti-migratory phenotype. Concomitantly, AD-01 inhibited Rac-1 activity, up-regulated RhoA and the actin binding proteins, profilin and vinculin. Thus the anti-angiogenic protein, FKBPL, and AD-01, offer a promising and alternative approach for targeting both CD44 positive tumours and vasculature networks.

IQ-motif peptides as novel anti-microbial agents

The IQ-motif is an amphipathic, often positively charged, a-helical, calmodulin binding sequence found in a number of eukaryote signalling, transport and cytoskeletal proteins. They share common biophysical characteristics with established, cationic a-helical antimicrobial peptides, such as the human cathelicidin LL-37. Therefore, we tested eight peptides encoding the sequences of IQ-motifs derived from the human cytoskeletal scaffolding proteins IQGAP2 and IQGAP3. Some of these peptides were able to inhibit the growth of Escherichia coli and Staphylococcus aureus with minimal inhibitory concentrations (MIC) comparable to LL-37. In addition some IQ-motifs had activity against the fungus Candida albicans. This antimicrobial activity is combined with low haemolytic activity (comparable to, or lower than, that of LL-37). Those IQ-motifs with anti-microbial activity tended to be able to bind to lipopolysaccharide. Some of these were also able to permeabilise the cell membranes of both Gram positive and Gram negative bacteria. These results demonstrate that IQ-motifs are viable lead sequences for the identification and optimisation of novel anti-microbial peptides. Thus, further investigation of the anti-microbial properties of this diverse group of sequences is merited.

Plants Fagonia cretica L. and Hedera nepalensis K. Koch contain natural compounds with potent dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) inhibitory activity

Ethnopharmacological relevance
The two plants investigated here (Fagonia cretica L. and Hedera nepalensis K. Koch) have been previously reported as natural folk medicines for the treatment of diabetes but until now no scientific investigation of potential anti-diabetic effects has been reported. 

Materials and methods
In vitro inhibitory effect of the two tested plants and their five isolated compounds on the dipeptidyl peptidase 4 (DPP-4) was studied for the assessment of anti-diabetic activity. 

Results
A crude extract of Fagonia cretica possessed good inhibitory activity (IC₅₀value: 38.1 μg/ml) which was also present in its n-hexane (FCN), ethyl acetate (FCE) or aqueous (FCA) fractions. A crude extract of Hedera nepalensis (HNC) possessed even higher inhibitory activity (IC₅₀value: 17.2 μg/ml) and this activity was largely retained when further fractionated in either ethyl acetate (HNE; IC₅₀: 34.4 μg/ml) or n-hexane (HNN; 34.2 μg/ml). Bioactivity guided isolation led to the identification of four known compounds (isolated for the first time) from Fagonia cretica: quinovic acid (1), quinovic acid-3β-O-β-d-glycopyranoside (2), quinovic acid-3β-O-β-d-glucopyranosyl-(28→1)-β-d-glucopyranosyl ester (3), and stigmasterol (4) all of which inhibited DPP-4 activity (IC₅₀: 30.7, 57.9, 23.5 and >100 μM, respectively). The fifth DPP-4 inhibitor, the triterpenoid lupeol (5) was identified in Hedera nepalensis (IC₅₀: 31.6 μM). 

Conclusion
The experimental study revealed that Fagonia cretica and Hedera nepalensis contain compounds with significant DPP-4 inhibitory activity which should be further investigated for their anti-diabetic potential.

The Ability of Secretory Leukocyte Protease Inhibitor to Inhibit Apoptosis in Monocytes Is Independent of Its Antiprotease Activity

Secretory Leukocyte Protease Inhibitor (SLPI) is a serine protease inhibitor produced by epithelial and myeloid cells with anti-inflammatory properties. Research has shown that SLPI exerts its anti-inflammatory activity by directly binding to NF-κB DNA binding sites and, in so doing, prevents binding and subsequent transcription of proinflammatory gene expression. In the current study, we demonstrate that SLPI can inhibit TNF-α-induced apoptosis in U937 cells and peripheral blood monocytes. Specifically, SLPI inhibits TNF-α-induced caspase-3 activation and DNA degradation associated with apoptosis. We go on to show that this ability of SLPI to inhibit apoptosis is not dependent on its antiprotease activity as antiprotease deficient variants of SLPI can also inhibit TNF-α-induced apoptosis. This reduction in monocyte apoptosis may preserve monocyte function during inflammation resolution and promote infection clearance at mucosal sites.

A Secretory Leukocyte Protease Inhibitor Variant with Improved Activity against Lung Infection

Secretory leukocyte protease inhibitor (SLPI) is an important respiratory tract host defense protein, which is proteolytically inactivated by excessive neutrophil elastase (NE) during chronic Pseudomonas infection in the cystic fibrosis (CF) lung. We generated two putative NE-resistant variants of SLPI by site-directed mutagenesis, SLPI-A16G and SLPI-S15G-A16G, with a view to improving SLPI’s proteolytic stability. Both variants showed enhanced resistance to degradation in the presence of excess NE as well as CF patient sputum compared with SLPI-wild type (SLPI-WT). The ability of both variants to bind bacterial lipopolysaccharides and interact with nuclear factor-κB DNA binding sites was also preserved. Finally, we demonstrate increased anti-inflammatory activity of the SLPI-A16G protein compared with SLPI-WT in a murine model of pulmonary Pseudomonas infection. This study demonstrates the increased stability of these SLPI variants compared with SLPI-WT and their therapeutic potential as a putative anti-inflammatory treatment for CF lung disease.

Nanotecnologia aplicada a formulações tópicas de fármacos anti-inflamatórios não esteróides

Tese de doutoramento, Farmácia (Tecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Antimicrobial activity of essential oils against multiresistant aeromonads and enterococci

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

NEW METHODS FOR DETECTION, SUSCEPTIBILITY TESTING AND BIOFILM ERADICATION OF DIFFICULT ORGANISMS

Aujourd'hui, les problèmes des maladies infectieuses concernent l'émergence d'infections difficiles à traiter, telles que les infections associées aux implants et les infections fongiques invasives chez les patients immunodéprimés. L'objectif de cette thèse était de développer des stratégies pour l'éradication des biofilms bactériens (partie 1), ainsi que d'étudier des méthodes innovantes pour la détection microbienne, pour l'établissement de nouveaux tests de sensibilité (partie 2). Le traitement des infections associées aux implants est difficile car les biofilms bactériens peuvent résister à des niveaux élevés d'antibiotiques. A ce jour, il n'y a pas de traitement optimal défini contre des infections causées par des bactéries de prévalence moindre telles que Enterococcus faecalis ou Propionibacterium acnés. Dans un premier temps, nous avons démontré une excellente activité in vitro de la gentamicine sur une souche de E. faecalis en phase stationnaire de croissance Nous avons ensuite confirmé l'activité de la gentamicine sur un biofilm précoce en modèle expérimental animal à corps étranger avec un taux de guérison de 50%. De plus, les courbes de bactéricidie ainsi que les résultats de calorimétrie ont prouvé que l'ajout de gentamicine améliorait l'activité in vitro de la daptomycine, ainsi que celle de la vancomycine. In vivo, le schéma thérapeutique le plus efficace était l'association daptomycine/gentamicine avec un taux de guérison de 55%. En établissant une nouvelle méthode pour l'évaluation de l'activité des antimicrobiens vis-à-vis de micro-organismes en biofilm, nous avons démontré que le meilleur antibiotique actif sur les biofilms à P. acnés était la rifampicine, suivi par la penicilline G, la daptomycine et la ceftriaxone. Les études conduites en modèle expérimental animal ont confirmé l'activité de la rifampicine seule avec un taux de guérison 36%. Le meilleur schéma thérapeutique était au final l'association rifampicine/daptomycine avec un taux de guérison 63%. Les associations de rifampicine avec la vancomycine ou la levofloxacine présentaient des taux de guérisons respectivement de 46% et 25%. Nous avons ensuite étudié l'émergence in vitro de la résistance à la rifampicine chez P. acnés. Nous avons observé un taux de mutations de 10"9. La caractérisation moléculaire de la résistance chez les mutant-résistants a mis en évidence l'implication de 5 mutations ponctuelles dans les domaines I et II du gène rpoB. Ce type de mutations a déjà été décrit au préalable chez d'autres espèces bactériennes, corroborant ainsi la validité de nos résultats. La deuxième partie de cette thèse décrit une nouvelle méthode d'évaluation de l'efficacité des antifongiques basée sur des mesures de microcalorimétrie isotherme. En utilisant un microcalorimètre, la chaleur produite par la croissance microbienne peut être-mesurée en temps réel, très précisément. Nous avons évalué l'activité de l'amphotéricine B, des triazolés et des échinocandines sur différentes souches de Aspergillus spp. par microcalorimétrie. La présence d'amphotéricine Β ou de triazole retardait la production de chaleur de manière concentration-dépendante. En revanche, pour les échinochandines, seule une diminution le pic de « flux de chaleur » a été observé. La concordance entre la concentration minimale inhibitrice de chaleur (CMIC) et la CMI ou CEM (définie par CLSI M38A), avec une marge de 2 dilutions, était de 90% pour l'amphotéricine B, 100% pour le voriconazole, 90% pour le pozoconazole et 70% pour la caspofongine. La méthode a été utilisée pour définir la sensibilité aux antifongiques pour d'autres types de champignons filamenteux. Par détermination microcalorimétrique, l'amphotéricine B s'est avéré être l'agent le plus actif contre les Mucorales et les Fusarium spp.. et le voriconazole le plus actif contre les Scedosporium spp. Finalement, nous avons évalué l'activité d'associations d'antifongiques vis-à-vis de Aspergillus spp. Une meilleure activité antifongique était retrouvée avec l'amphotéricine B ou le voriconazole lorsque ces derniers étaient associés aux échinocandines vis-à-vis de A. fumigatus. L'association échinocandine/amphotéricine B a démontré une activité antifongique synergique vis-à-vis de A. terreus, contrairement à l'association échinocandine/voriconazole qui ne démontrait aucune amélioration significative de l'activité antifongique. - The diagnosis and treatment of infectious diseases are today increasingly challenged by the emergence of difficult-to-manage situations, such as infections associated with medical devices and invasive fungal infections, especially in immunocompromised patients. The aim of this thesis was to address these challenges by developing new strategies for eradication of biofilms of difficult-to-treat microorganisms (treatment, part 1) and investigating innovative methods for microbial detection and antimicrobial susceptibility testing (diagnosis, part 2). The first part of the thesis investigates antimicrobial treatment strategies for infections caused by two less investigated microorganisms, Enterococcus faecalis and Propionibacterium acnes, which are important pathogens causing implant-associated infections. The treatment of implant-associated infections is difficult in general due to reduced susceptibility of bacteria when present in biofilms. We demonstrated an excellent in vitro activity of gentamicin against E. faecalis in stationary growth- phase and were able to confirm the activity against "young" biofilms (3 hours) in an experimental foreign-body infection model (cure rate 50%). The addition of gentamicin improved the activity of daptomycin and vancomycin in vitro, as determined by time-kill curves and microcalorimetry. In vivo, the most efficient combination regimen was daptomycin plus gentamicin (cure rate 55%). Despite a short duration of infection, the cure rates were low, highlighting that enterococcal biofilms remain difficult to treat despite administration of newer antibiotics, such as daptomycin. By establishing a novel in vitro assay for evaluation of anti-biofilm activity (microcalorimetry), we demonstrated that rifampin was the most active antimicrobial against P. acnes biofilms, followed by penicillin G, daptomycin and ceftriaxone. In animal studies we confirmed the anti-biofilm activity of rifampin (cure rate 36% when administered alone), as well as in combination with daptomycin (cure rate 63%), whereas in combination with vancomycin or levofloxacin it showed lower cure rates (46% and 25%, respectively). We further investigated the emergence of rifampin resistance in P. acnes in vitro. Rifampin resistance progressively emerged during exposure to rifampin, if the bacterial concentration was high (108 cfu/ml) with a mutation rate of 10"9. In resistant isolates, five point mutations of the rpoB gene were found in cluster I and II, as previously described for staphylococci and other bacterial species. The second part of the thesis describes a novel real-time method for evaluation of antifungals against molds, based on measurements of the growth-related heat production by isothermal microcalorimetry. Current methods for evaluation of antifungal agents against molds, have several limitations, especially when combinations of antifungals are investigated. We evaluated the activity of amphotericin B, triazoles (voriconazole, posaconazole) and echinocandins (caspofungin and anidulafungin) against Aspergillus spp. by microcalorimetry. The presence of amphotericin Β or a triazole delayed the heat production in a concentration-dependent manner and the minimal heat inhibition concentration (MHIC) was determined as the lowest concentration inhibiting 50% of the heat produced at 48 h. Due to the different mechanism of action echinocandins, the MHIC for this antifungal class was determined as the lowest concentration lowering the heat-flow peak with 50%. Agreement within two 2-fold dilutions between MHIC and MIC or MEC (determined by CLSI M38A) was 90% for amphotericin B, 100% for voriconazole, 90% for posaconazole and 70% for caspofungin. We further evaluated our assay for antifungal susceptibility testing of non-Aspergillus molds. As determined by microcalorimetry, amphotericin Β was the most active agent against Mucorales and Fusarium spp., whereas voriconazole was the most active agent against Scedosporium spp. Finally, we evaluated the activity of antifungal combinations against Aspergillus spp. Against A. jumigatus, an improved activity of amphotericin Β and voriconazole was observed when combined with an echinocandin. Against A. terreus, an echinocandin showed a synergistic activity with amphotericin B, whereas in combination with voriconazole, no considerable improved activity was observed.

Étude du rôle régulateur de la lamine B1 dans l’activation plaquettaire : base moléculaire de la thromboprotection chez les patients porteurs d'anticoagulant lupique et d'anti-lamine B1

Les anticorps anti-phospholipides (aPL), tels que les anticoagulants lupiques (LAC), sont associés au développement récurrent de thromboses chez les patients atteints du lupus érythémateux disséminé (LED). Il a été observé que des titres élevés d’auto-anticorps antilamine B1 (anti-LB1), chez des patients porteurs de LAC, diminuent le risque de ces manifestations thrombotiques. Toutefois, la relation existant entre la lamine B1 (LB1), les anti-LB1 et la thromboprotection n’est toujours pas expliquée. Dans cette étude, nous avons donc cherché à comprendre comment la LB1 et les anti-LB1 induisent cette thromboprotection. Nous avons testé les effets d'anti-LB1 purifiés et de LB1 recombinante sur l'activation des cellules endothéliales et des plaquettes. Nous avons été en mesure de déterminer que la LB1, contrairement aux anti-LB1, possède une activité anti-plaquettaire. En effet, la LB1 réduit l’activation et l’agrégation plaquettaires in vitro et in vivo. Cette activité est due à une liaison directe de la LB1 aux plaquettes, suivie par une internalisation rapide dans des vésicules de clathrine. Par co-immunoprécipitation, nous avons découvert que la LB1 interagit avec le récepteur de l’insuline situé sur la membrane plaquettaire. La liaison de la LB1 à ce récepteur entraîne vraisemblablement son internalisation et l'inhibition d'une des cascades de signalisation normalement induite par le récepteur de l’insuline, menant éventuellement à l’inhibition des fonctions plaquettaires. L’ajout d’anti-LB1 purifiés dans nos expériences a permis d'augmenter de façon significative la persistance de la LB1 dans les plaquettes, une observation confirmée par la détection de LB1 uniquement dans les lysats de plaquettes prélevées chez des patients anti-LB1 positifs. iv Nos résultats suggèrent que la LB1 prend part aux mécanismes régulateurs des processus d’hémostase chez des sujets sains et que la présence d’anti-LB1, chez les patients lupiques, prolonge la persistance de cet auto-antigène dans les plaquettes, les empêchant ainsi de s’activer. Ce mécanisme expliquerait la diminution du risque de thrombose chez les patients LAC positifs porteurs d’anti-LB1 circulants.

Étude de l'activité anti-cancéreuse du PCK3145, un peptide dérivé de PSP-94, sur les cancers hématologiques

Le PCK3145 est un peptide de 15 acides aminés inhibant la sécrétion de MMP-9 et démontrant une activité anti-tumorale contre le cancer de la prostate. Comme les cancers hématologiques sécrètent MMP-9, nous avons donc évalué l’effet du PCK3145 sur ces cancers. Nous avons démontré que les lignées humaines de lymphome non- Hodgkinien (LNH) SR et de myélome multiple RPMI-8226 ainsi que la lignée murine de mastocytome P815 ont une prolifération réduite suite à une exposition au PCK3145. Ce peptide diminue également la clonogénicité de ces cellules. In vivo, le PCK3145 diminue significativement la croissance des tumeurs sous-cutanées P815 comparativement au PBS (p<0.001) et aux peptides contrôles (« scrambled peptide » (p<0.05) et PCK5266 (p<0.01)). De plus, le traitement au PCK3145 diminue le nombre de métastases au niveau du foie par rapports aux contrôles (p<0.05). Les niveaux de MMP-9 dans le sang des souris traitées au PCK3145 sont similaires à ceux dans le sang des souris sans tumeur. Par contre, chez les souris recevant le PBS ou le « scrambled peptide », les niveaux de MMP-9 étaient significativement plus élevés que dans les souris sans tumeur et les souris traitées au PCK3145 (p<0.05). De surcroît, dans un modèle de xénogreffe, le PCK3145 diminue significativement la croissance des lymphomes SR par rapport au PBS (p<0.01) et au « scrambled peptide » (p<0.001). Ces résultats indiquent que le PCK3145 possède une activité anti-tumorale et pourrait représenter un agent intéressant pour le traitement de plusieurs cancers hématologiques.

The anti-inflammatory properties of intravenous immunoglobulin in a murine model of allergic airway disease ; effects on the development of regulatory T-cells

Les immunoglobulines intraveineuses (IVIg) constituent une préparation polyclonale d’IgG isolée et regroupée à partir du plasma sanguin de multiples donneurs. Initialement utilisé comme traitement de remplacement chez les patients souffrant d’immunodéficience primaire ou secondaire, les IVIg sont maintenant largement utilisées dans le traitement de plusieurs conditions auto-immunes, allergiques ou inflammatoires à une dose élevée, dite immunomodulatrice. Différents mécanismes d’action ont été postulés au fil des années pour expliquer l’effet thérapeutique des IVIg dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Entre autre, un nombre grandissant de données issues de modèles expérimentaux chez l’animal et l’humain suggère que les IVIg induisent l’expansion et augmentent l’action suppressive des cellules T régulatrices (Tregs), par un mécanisme qui demeure encore inconnu. Également, les patients atteints de maladies auto-immunes ou inflammatoires présentent souvent un nombre abaissé de Tregs par rapport aux individus sains. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les IVIg modulent les cellules T régulatrices est requise afin de permettre un usage plus rationnel de ce produit sanguin en tant qu’alternative thérapeutique dans le traitement des maladies auto-immunes et inflammatoires. Par le biais d’un modèle expérimental d’allergie respiratoire induite par un allergène, nous avons démontré que les IVIg diminuaient significativement l’inflammation au niveau des voies aériennes ce, en association avec une différenciation des Tregs à partir des cellules T non régulatrices du tissu pulmonaire. Nous avons également démontré qu’au sein de notre modèle expérimental, l’effet anti-inflammatoire des IVIg était dépendant des cellules dendritiques CD11c+ (CDs) pulmonaires, puisque cet effet pouvait être complètement reproduit par le transfert adoptif de CDs provenant de souris préalablement traitées par les IVIg. À cet effet, il est déjà établi que les IVIg peuvent moduler l’activation et les propriétés des CDs pour favoriser la tolérance immunitaire et que ces cellules seraient cruciales pour l’induction périphérique des Tregs. C’est pourquoi, nous avons cherché à mieux comprendre comment les IVIg exercent leur effet sur ces cellules. Pour la première fois, nous avons démontré que la fraction d’IgG riche en acide sialique (SA-IVIg) (constituant 2-5% de l’ensemble des IgG des donneurs) interagit avec un récepteur dendritique inhibiteur de type lectine C (DCIR) et active une cascade de signalement intracellulaire initiée par la phosphorylation du motif ITIM qui est responsable des changements observés en faveur de la tolérance immunitaire auprès des cellules dendritiques et des Tregs. L’activité anti-inflammatoire de la composante SA-IVIg a déjà été décrite dans des études antérieures, mais encore une fois le mécanisme par lequel ce traitement modifie la fonction des CDs n’a pas été établi. Nous avons finalement démontré que le récepteur DCIR facilite l’internalisation des molécules d’IgG liées au récepteur et que cette étape est cruciale pour permettre l’induction périphérique des Tregs. En tant que produit sanguin, les IVIg constitue un traitement précieux qui existe en quantité limitée. La caractérisation des mécanismes d’action des IVIg permettra une meilleure utilisation de ce traitement dans un vaste éventail de pathologies auto-immunes et inflammatoires.

Conception, synthèse et caractérisation de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles pour encapsuler des principes actifs hydrophobes

La vectorisation des médicaments est une approche très prometteuse tant sur le plan médical qu’économique pour la livraison des substances actives ayant une faible biodisponibilité. Dans ce contexte, les polymères en étoile et les dendrimères, macromolécules symétriques et branchées, semblent être les solutions de vectorisation les plus attrayantes. En effet, ces structures peuvent combiner efficacement une stabilité élevée dans les milieux biologiques à une capacité d’encapsulation des principes actifs. Grâce à leur architecture bien définie, ils permettent d’atteindre un très haut niveau de reproductibilité de résultats, tout en évitant le problème de polydispersité. Bien que des nombreuses structures dendritiques aient été proposées ces dernières années, il est cependant à noter que la conception de nouveaux nanovecteurs dendritiques efficaces est toujours d’actualité. Ceci s’explique par des nombreuses raisons telles que celles liées à la biocompatibilité, l’efficacité d’encapsulation des agents thérapeutiques, ainsi que par des raisons économiques. Dans ce projet, de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles ont été conçues, synthétisées et évaluées. Pour augmenter leur efficacité en tant qu’agents d’encapsulations des principes actifs hydrophobes, les structures de ces macromolécules incluent un coeur central hydrophobe à base de porphyrine, décanediol ou trioléine modifié et, également, une couche externe hydrophile à base d’acide succinique et de polyéthylène glycol. Le choix des éléments structuraux de futures dendrimères a été basé sur les données de biocompatibilité, les résultats de nos travaux de synthèse préliminaires, ainsi que les résultats de simulation in silico réalisée par une méthode de mécanique moléculaire. Ces travaux ont permis de choisir des composés les plus prometteurs pour former efficacement et d’une manière bien contrôlable des macromolécules polyesters. Ils ont aussi permis d’évaluer au préalable la capacité de futurs dendrimères de capter une molécule médicamenteuse (itraconazole). Durant cette étape, plusieurs nouveaux composés intermédiaires ont été obtenus. L’optimisation des conditions menant à des rendements réactionnels élevés a été réalisée. En se basant sur les travaux préliminaires, l’assemblage de nouveaux dendrimères de première et de deuxième génération a été effectué, en utilisant les approches de synthèse divergente et convergente. La structure de nouveaux composés a été prouvée par les techniques RMN du proton et du carbone 13C, spectroscopie FTIR, UV-Vis, analyse élémentaire, spectrométrie de masse et GPC. La biocompatibilité de produits a été évaluée par les tests de cytotoxicité avec le MTT sur les macrophages murins RAW-262.7. La capacité d’encapsuler les principes actifs hydrophobes a été étudiée par les tests avec l’itraconazole, un antifongique puissant mais peu biodisponible. La taille de nanoparticules formées dans les solutions aqueuses a été mesurée par la technique DLS. Ces mesures ont montré que toutes les structures dendritiques ont tendance à former des micelles, ce qui exclue leurs applications en tant que nanocapsules unimoléculaires. L’activité antifongique des formulations d’itraconazole encapsulé avec les dendrimères a été étudiée sur une espèce d’un champignon pathogène Candida albicans. Ces tests ont permis de conclure que pour assurer l’efficacité du traitement, un meilleur contrôle sur le relargage du principe actif était nécessaire.

Phytochemical investigations on ‘black glumed’ Njavara (Oryza sativa L.), the medicinal rice, as compared to staple varieties and evaluation of their antioxidant, anti-inflammatory and anticancer effects

The study was planned to investigate the bioactive compounds in Njavara compared to staple varieties and their bioactivity to substantiate the medicinal properties. Results of the study on chemical indices, antioxidant activity and antiinflammatory activity (in vivo) of Njavara black rice bran and rice in comparison with non-medicinal varieties like Sujatha and Palakkadan Matta rice bran and rice are given. The phytochemical investigation and quantification of Njavara extracts in comparison with staple varieties are detailed in this study. The last chapter is divided in three sections (A, B and C). Section A comprises the antioxidant activity by in vitro assays like DPPH, superoxide anion radical and hydrogen peroxide scavenging activity of the compounds. Also, theoretical studies using DFT were carried out based on DPPH radical scavenging activity for understanding the radical stability and mechanism of antioxidant activity. Section B comprises the anti-inflammatory activity of the identified compounds namely tricin and two flavonolignans in both in vivo and in vitro models. Section C describes the cytotoxicity of the rare flavonolignans, tricin 4’-O-(erythro-β-guaiacylglyceryl) ether and tricin 4’-O-(threo-β-guaiacylglyceryl) ether towards multiple cancer cells belonging to colon, ovarian and breast tumours.