Brevet FR3134712A1 — publié le 20231027

L’invention se rapporte au domaine des traitements antibactériens destinés à lutter contre les infections résistantes aux antibiotiques. Plus particulièrement, l’invention concerne une prodrogue permettant d’inhiber localement et spécifiquement une infection bactérienne due à une bactérie résistante aux antibiotiques de la famille des bêtalactamines. Cette prodrogue comprend un principe antibactérien d’une nouvelle classe thérapeutique, et lié à une molécule-appât comprenant un groupement fonctionnel clivable par une béta-lactamase telle que définie selon les classifications d’Ambler (1980) et de Bush et Jacoby (2010). Le principe antibactérien est masqué et donc inactif sous l’état pro-drogue et retrouve sa structure native et ses propriétés antibactériennes une fois la prodrogue clivée, in situ , par les bactéries pathogènes. PRODROGUE DESTINEE AU TRAITEMENT DES INFECTIONS BACTERIENNES RESISTANTES AUX ANTIBIOTIQUES DE LA FAMILLE DES BETA-LACTAMINES L’invention se rapporte au domaine des traitements antibactériens destinés à lutter contre les infections résistantes aux antibiotiques. Plus particulièrement, l’invention concerne une prodrogue permettant d’inhiber localement et spécifiquement une infection bactérienne due à une bactérie résistante aux antibiotiques de la famille des bêtalactamines. Cette prodrogue comprend un principe antibactérien d’une nouvelle classe thérapeutique, et lié à une molécule-appât comprenant un groupement fonctionnel clivable par une béta-lactamase telle que définie selon les classifications d’Ambler (1980) et de Bush et Jacoby (2010). Le principe antibactérien est masqué et donc inactif sous l’état pro-drogue et retrouve sa structure native et ses propriétés antibactériennes une fois la prodrogue clivée, in situ , par les bactéries pathogènes. Domaine de l’invention La lutte contre les infections bactériennes est un sujet de santé publique préoccupant lorsqu’il s’agit de faire face aux bactéries multi-résistantes. En effet, de nombreuses bactéries ont développé des mécanismes de résistance aux antibiotiques classiques, notamment ceux de la famille des béta-lactamines. Pour traiter ces infections, des antibiotiques de seconde génération sont administrés, mais ceux-ci sont responsables d’effets secondaires. Aussi, leur utilisation systémique (c’est à dire non locale et non spécifique) favorise l’émergence de nouvelles résistances contre ces nouvelles molécules. Des stratégies de ciblage de molécules antibactériennes au site d’infection de bactéries résistantes aux antibiotiques ont été proposées, notamment en exploitant le mécanisme de résistance mis en œuvre par la bactérie pour cibler le traitement. Une telle approche a été décrite par Evans et al. (J. Med. Chem 2019, 62, 4411-4425) ; elle consiste en une prodrogue activable par les béta-lactamases produites par les bactéries résistantes. Ainsi, une molécule antibiotique classique, la ciprofloxacine, est conjuguée chimiquement à un motif béta-lactame reconnu par la bactérie et clivée par celle-ci de sorte à libérer ladite molécule antibiotique. Toutefois, la spécificité de cette prodrogue peut être limitée par le fait que la structure moléculaire de l’agent antibiotique est sous sa forme « active » au sein de la prodrogue. Ainsi, il est attendu qu’une activité antibiotique, même amoindrie, soit exercée par la prodrogue avant même son clivage par les béta-lactamases. Ainsi, cela limite la spécificité d’action de cette prodrogue sur les bactéries multirésistantes, or cet aspect est essentiel pour éviter l’exposition systémique et « laisser la chance » à des bactéries non déjà multi-résistantes, de développer des mécanismes de résistance. Si ce système permet une action antibactérienne localisée au site de l’infection, elle n’apporte pas de solution au problème de résistance aux antibiotiques. Il existe un réel besoin de disposer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour traiter les infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques. Les solutions à ce besoin doivent intégrer (1) une nouvelle cible thérapeutique et (2) une action spécifique et locale pour éviter l’exposition systémique et le développement de résistance. Les inventeurs proposent une nouvelle stratégie thérapeutique dans la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques. Cette approche repose sur l’effet antibactérien de petites molécules ciblant une nouvelle cible moléculaire et dont le mécanisme d’action n’est pas contré par les systèmes de défense classiques ou de résistance développés par des bactéries, tels que certaines molécules issues des huiles essentielles. Toutefois, ces molécules étant instables et leur biodisponibilité faible, un système de délivrance innovant doit leur être associé de sorte que la solution thérapeutique selon l’invention se présente sous la forme d’une prodrogue. Cette approche consiste en une prodrogue qui permet la délivrance localisée de la molécule active uniquement à l’endroit d’intérêt, le siège d’infection comprenant des bactéries résistantes, du fait d’une réaction enzymatique spécifique des bactéries multi-résistantes capable de cliver la prodrogue. Ceci évite tout effet systémique néfaste du principe actif. Ainsi, un premier objet de l’invention concerne une prodrogue destinée au traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques de la famille des bêta-lactamines comprenant un principe antibactérien lié à une molécule-appât contenant un groupement fonctionnel clivable par une béta-lactamase, caractérisée en ce qu’elle répond à la formule (I) : (I) dans laquelle X est un groupement espaceur dont la présence est optionnelle R 1 est un groupement choisi parmi un méthyle, un méthylesulfonyleéthyle ou un diméthylaminoéthyle R 2 est un groupement choisi parmi un méthyle, un 2,2,2-trifluoroéthyle, ou un principe antibactérien masqué correspondant à l’unité moléculaire adjacente à la fonction alcool dudit principe antibactérien R 3 est un groupement choisi parmi un atome d’hydrogène, ou un principe antibactérien masqué correspondant à l’unité moléculaire adjacente à la fonction aldéhydique dudit principe antibactérien à la condition que au moins l’un de R 2 ou R 3 soit un principe antibactérien masqué R 4 est un groupement béta-lactamase. Un second objet de l’invention concerne une composition pharmaceutique comprenant une prodrogue selon l’invention et au moins un excipient acceptable du point de vue pharmaceutique. Un troisième objet de l’invention concerne l’utilisation d’une prodrogue selon l’invention dans le traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques de la famille des bêta-lactamines. Avantages de l’invention La présente invention se différencie des solutions existantes par le choix du principe actif antibactérien et par le fait que ce principe actif soit masqué au sein de la prodrogue (et donc rendu inactif sous la forme pro-drogue). En effet, les inventeurs ont développé une approche permettant d’exploiter les propriétés antibactériennes de petites molécules dont l’instabilité et la faible biodisponibilité ont jusqu’alors été un obstacle à leur utilisation thérapeutique, comme c’est le cas pour celles issues d’huile essentielle (HE). Ces dernières sont connues pour leur activité antibactérienne et du fait de leur mécanisme d’action nouveau et qui n’est pas susceptible d’induire de résistance chez les bactéries. Ainsi, l’invention a pour objectif de mettre à disposition une nouvelle classe de (pro-)médicaments antibactériens efficaces et sûrs (pas d’induction de nouvelles résistances) pour traiter les infections causées par des bactéries résistantes aux béta-lactamines. Le médicament objet de l’invention se présente sous la forme d’une prodrogue qui comprend le principe antibactérien issu d’une petite molécule porteuse d’une fonction aldéhyde ou alcool ; ces fonctions sont exposées à de multiples mécanismes de modification rapide par le métabolisme du patient qui résultent en une faible biodisponibilité desdites petites molécules. Pour garantir leur arrivée au siège de l’infection, il faut les incorporer dans des édifices moléculaires montrant une stabilité, une hydrosolubilité et une biodisponibilité convenables. Le principe actif est ainsi modifié par conjugaison à une molécule-appât. Un autre avantage de ce système est qu’il masque l’activité du principe actif mais assure sa libération en présence d’une bactérie résistante aux antibiotiques de la famille des béta-lactamines. Une fois libérée, la molécule retrouve sa forme active et ses propriétés antibactériennes. La délivrance du principe actif est donc ciblée au site de l’infection, et évite les effets secondaires et les risques de développement de résistance associés à une distribution systémique de l’agent antibactérien. La libération du principe actif est dépendante de l’action de la bactérie résistante. En effet, la prodrogue comprend un groupement reconnu par des béta-lactamases sécrétées par la bactérie pathogène résistante, qui catalysent le clivage de l’unité moléculaire appât de la prodrogue, l’unité béta-lactame. L’effondrement de ce dernier libère le principe antibactérien et relargue une molécule active au site de l’infection. La prodrogue agit donc comme un cheval de Troie car la bactérie, par la mise en action de son système de défense - la sécrétion d’une enzyme de type béta-lactamase – induit la libération de la molécule antibactérienne qui va la détruire et/ou l’inhiber. De manière plus détaillée, la prodrogue comprend, entre le groupement beta et le principe actif (groupement R3), un groupement N/O-acétal-oxycarbonylé lié à un groupement espaceur R 4 . C’est ce groupement N/O-acétal-oxycarbonylé qui assure l’incorporation et le masquage du principe actif, ainsi que son relargage suite à l’effondrement de la prodrogue engendré par l’action de l’enzyme cible. Il s’agit d’un élément original de la structure de la prodrogue, sur lequel repose les propriétés innovantes de l’invention au regard des molécules prodrogues similaires de l’art antérieur : le relargage est efficace mais la prodrogue est stable à une dégradation hydrolytique spontanée en absence de l’enzyme cible. Cette propriété assure également que la prodrogue ne peut pas exercer d’action antibiotique intrinsèque puisque la structure du principe actif n’est pas retrouvée en l’absence de clivage. Ce sont ces deux propriétés qui permettent de proposer une utilisation clinique des prodrogues selon l’invention. Le système selon l’invention repose donc sur une action locale, immédiate et spécifique d’une molécule antibactérienne d’une nouvelle classe thérapeutique qui n’est pas susceptible d’induire de nouvelle résistance. Un exemple d’une telle molécule est le trans-cinnamaldéhyde, principe actif issu de l’huile essentielle de cannelle. DESCRIPTION DES FIGURES : Représentation du procédé de synthèse de la prodrogue OSTA-1 : Spectre d’absorbance UV à 285 nm de la molécule OSTA-1 in vitro. : Mécanisme d’activation du principe actif après effondrement de la prodrogue OSTA-1 EXEMPLES EXEMPLE 1 : Synthèse de la molécule OSTA-1 Le protocole de synthèse de la molécule prodrogue OST1 comprend 5 étapes et deux étapes auxiliaires. Il est représenté à la . EXEMPLE 2 : Analyse fonctionnelle de la molécule OSTA-1 A - Clivage in vitro de la molécule OSTA-1 Le clivage de la prodrogue OSTA-1 a été testé in vitro par mise en contact avec une bêta-lactamase dans un milieux aqueux salin. Conditions expérimentales : Le test de clivage est réalisé dans un tampon salin physiologique (Phosphate Buffer Saline, PBS) à pH 7.0. La molécule OSTA-1 est ajoutée à la concentration de 100 microM ainsi que la bêta-lactamase commerciale à la concentration de 1 unité par mL. L’incubation est réalisée à 37°C. L’apparition du trans-cinnamaldéhyde libre dans le milieu est ensuite suivie par absorption UV à 285nm. Les résultats sont présentés à la . La libération du principe actif, ici le trans-cinnamaldéhyde, a été suivi par absorption UV à 285nm. On observe l’évolution de la libération du principe actif (100microM) de la molécule prodrogue, en présence et en absence de bêta-lactamase. Il apparait clairement que le principe actif est libéré en quantité importante après deux heures de réaction en présence de bêta-lactamase. En absence de bêta-lactamase, aucune libération spontanée du principe actif n’est observée Conclusion : La molécule prodrogue OSTA-1 fonctionne comme attendu : elle est clivable par la béta-lactamase et permet la libération du principe actif. B – Activation du principe actif après effondrement de la prodrogue Le mode d’activation du principe actif est illustré à la qui montre le mécanisme d’effondrement de la prodrogue OSTA-1 et la libération de la cinnamaldéhyde sous sa forme native active. Prodrogue destinée au traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques de la famille des bêtalactamines comprenant un principe actif antibactérien lié à une molécule-appât contenant un groupement fonctionnel clivable par une béta-lactamase, caractérisée en ce qu’elle répond à la formule (I) : (I) dans laquelle X est un groupement espaceur dont la présence est optionnelle R 1 est un groupement choisi parmi un méthyle, un méthylesulfonyleéthyle ou un diméthylaminoéthyle R 2 est un groupement choisi parmi un méthyle, un 2,2,2-trifluoroéthyle, ou un principe antibactérien masqué correspondant à l’unité moléculaire adjacente à la fonction alcool dudit principe antibactérien R 3 est un groupement choisi parmi un atome d’hydrogène, ou un principe antibactérien masqué correspondant à l’unité moléculaire adjacente à la fonction aldéhydique dudit principe antibactérien, à la condition que au moins l’un de R 2 ou R 3 soit un principe antibactérien masqué R 4 est un groupement béta-lactame. Prodrogue selon la revendication 1 dans laquelle R 2 et/ou R 3 sont des principes antibactériens issus d’une huile essentielle. Prodrogue selon la revendication 2, dans laquelle R 3 est le trans-cinnamaldéhyde. Prodrogue selon la revendication 2 dans laquelle R 2 est choisi parmi l’eugénol ou le carvacrol. Prodrogue selon la revendication 2, dans laquelle R 3 est le trans-cinnamaldéhyde et R 2 est choisi parmi l’eugénol ou le carvacrol. Prodrogue l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit groupement R 4 est un dérivé de céphalosporine, de pénicilline ou de carbapénème. Prodrogue l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit groupement X est choisi parmi un atome d’hydrogène ou un groupement phénylène, alcénylène ou alcynylène. Prodrogue selon l’une des revendications précédentes choisie parmi les molécules OSTA-1, OSTA-1b, OSTA-5, OSTA-6 ou OSTA-7. Composition pharmaceutique comprenant une prodrogue selon l’une des revendications 1 à 8 et au moins un excipient acceptable. Prodrogue selon l’une des revendications précédentes pour son utilisation dans le traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques de la famille des bêta-lactamines.