Thèse de science naturelle présentée à Faculté des sciences
de l'Université de Lyon
pour obtenir le grade de Docteur es Sciences naturelles

par

Darius Molho

Préparations synthétiques et mode d'action de quelques hypoprothrombinemiants. Relations entre la structure chimique et l'activité pharmacologique

soutenue le 28 novembre 1953

devant la commission d'examen :
Cordier, D., président
Mentzer, C., Colonge, J., examinateurs

 

INTRODUCTION

A - Position du problème

Le domaine thérapeutique s'est enrichi, ces dernières années de l'apport indépendant de 2 séries de substances naturelles ayant permis, jusqu'à un certain degré le contrôle des syndromes hémorragiques et thrombosiques : ce sont les vitamines K et le dicoumarol.

Dam observa en 1929, qu'un régime renfermant toutes les vitamines connues jusqu'alors, ne permettait pas la survie de jeunes poussins. Les signes hémorragiques qui apparaissaient étaient évitables par l'ingestion de luzerne, et on put montrer, que le principe actif, la vitamine Kl, élaborée ultérieurement par synthèse, était seule responsable de cette guérison.

De leur côté, Schofield, puis Roderick, observaient que la présence de mélilot gâté dans l'alimentation du bétail amenait des troubles hémorragiques.

La détermination du principe actif du fourrage avarié : le dicoumarol, et l'étude de son action sur la prothrombine plasmatique conduisirent Quick, Link et son école, puis Meunier et Mentzer et Woolley à rechercher l'antagonisme entre dicoumarol et vitamine E.

Mentzer et Meunier, en présence de la similitude des formules développées du dicoumarol et de la plus simple des vitamines K ; le phtiocol dégagèrent la notion d'antivitamine K. Il est bon d'insister ici sur le fait que dans cet exemple de couple vitamine - antivitamine, c'est la découverte fortuite de ces substances naturelles puis des travaux indépendants sur chacune d'elles qui ont conduit à penser à une interférence mutuelle.

Cette notion d'antivitamine, ou d'antimétabolite en fonction de l'analogie structurale, dont la voie avait été tracée par Woods et Fildes lors de la découverte de l'antagonisme entre l'acide p-aminobenzoïque (corps naturel) et les sulfamides (corps synthétiques artificiels) a été beaucoup généralisée par la suite et a permis de nombreux travaux.

Ainsi, à l'heure actuelle, aussitôt après la découverte d'un métabolite essentiel, la tendance normale est de chercher dans un but pharmacologique, 1'antimétabolite correspondant et cela, par l'adjonction de modifications structurales conduisant à des produits synthétiques non naturels. Nous citerons comme exemples ; la vitamine B1 et la pyrithiamine. la vitamine B2 et la dichloroflavine, la phénylalamine et la thiénylalanine, etc.

Réciproquement, la découverte des antibiotiques naturels tels que pénicilline, streptomycine, chloromycétine etc... et l'étude de leur mode d'action a conduit les chercheurs à déterminer quel était le métabolite essentiel dont l'utilisation est bloquée par 1'antibiotique en question. Ainsi, Simmonds a montré un antagonisme entre la pénicilline (considérée comme un dipeptide) et des dipeptides naturels contenant la glycine. Nous mêmes avons trouvé un léger antagonisme entre la chloromycétine et son analogue structural, la glycylphénylalanine.

Ces couples nous prouvent combien est féconde- cette voie de recherches qui a été pour la première fois appliquée aux animaux supérieurs, grâce à l'étude de l'antagonisme vitamines K - dicoumarol (substances naturelles).

L'intérêt thérapeutique du dicoumarol conduisit les chercheurs à synthétiser au laboratoire des substances ayant des rapports structuraux avec celui-ci, capables éventuellement, de le remplacer et d'en éliminer les incidences dangereuses, à savoir 1'apparition d'un syndrome hémorragique grave au lieu d'un effet antithrombosique fugace.

B - Plan du travail

Dans le présent travail, nous signalerons dans une première partie les principales substances synthétiques élaborées déjà dans ce domaine, puis, notre propre contribution à ces recherches, à savoir : synthèse de corps nouveaux et recherche de l'entité structurale responsable de l'activité hypoprothrombinémiante de diverses séries chimiques.

Dans une deuxième partie, nous examinerons une activité secondaire que nous avons rencontrée pour plusieurs de nos agents prothrombopéniques : leur faible activité oestrogène. Un essai de dissociation de ces doux sortes d'activité sera également rapportée.

Dans une troisième partie, biologique, nous étudierons :

1°) Le mode d’action d'un des dérivés hypoprothrombinémiants particulièrement actifs que nous avons signalés, la phényl-indanedione et son intervention éventuelle sur les principaux facteurs de la coagulation.

2°) L’activité comparative de quelques aryl-indanediones comme facteurs hémorragiques chez le rat.

3°) l'activité anticoagulante éventuelle, de tous ces dérives, étudiée in vitro

a - action sur les divers facteurs de la coagulation

b - action anticoagulante comparative

Enfin, dans, une quatrième partie, chimique, nous décrirons les méthodes ayant permis la synthèse des différa tes substances mentionnées dans ce travail.

C - Définition des données biologiques

Coagulation sanguine et hypoprothrombinémie

L'hypoprothrombinémie est la traduction d'un trouble de la coagulation sanguine par déficience en prothrombine. Si on. admet dans ses grandes lignes la théorie de Morawitz,.la coagulation sanguine de nature diastasique fait appel à au moins 4 éléments: le fibrinogène (globuline du plasma), la prothrombine (globuline renfermant un galacto-acétyl-glucosamino-mannose), la thromboplastine (euglobuline lipoïdique) et le calcium.

Le fibrinogène, d'origine hépatique, se trouve normalement dans le sang à la concentration de 2,5 g à 4 g par litre. Pratiquement, le ternes de coagulation est indépendant du taux de fibrinogène, et les afibrinémies, relativement rares, ne commencent à être dangereuses qu'au dessous de 0,5 g de fibrinogène par litre.

La thromboplastine, d'origine tissulaire ou plasmatique, est absente à l'état libre dans le sang circulant ce qui explique la fluidité permanente de ce dernier. Les déficiences dans la formation de thromboplastine plasmatique au cours d'un. traumatisme sont à l'origine de l'hémophilie.

Mais c'est à la prothrombine qu'est dévolu le rôle essentiel de l'hémostase. En présence de calcium et de certains activateurs, dont la thromboplastine, elle est convertie en thrombine et c'est cette dernière qui transforme le fibrinogène soluble en fibrine insoluble sous forme-de caillot. La prothrombine qui se trouve normalement on quantité très faible dans le plasma sanguin (200 mg par litre selon Seegers) gouverne la coagulation sanguine.

En effet, les hypoprothrombinémies, à la suite d'atteintes hépatiques (cirrhoses, ictères), d'avitaminose K ou d'intoxication par le mélilot gâté, entraînent un syndrome hémorragique. Mais l'apparition intraoculaire de caillots, avec. risque d'embolie, à la suite de stases sanguines, n'est pas moins grave. Elle est à l'origine des phlébites obstétricales ou post-opératoires et, d'une façon générale, est le lot de certains malades prédisposés aux thromboses (thromboses des coronaires, infarctus du myocarde etc....). On conçoit dès lors que chez de tels sujets la "fluidification" du sang soit souhaitable et que la thérapeutique ait été amenée à faire appel aux anticoagulants.

Le premier en date, l'héparine, qui est un anticoagulant physiologique, est obtenu de nos jours industriellement par extraction à partir du poumon de bœuf. Il rend le sang incoagulable en se complexant avec les éléments circulants nécessaires à la coagulation. Son action est de courte durée. C'est pourquoi, chez les malades prédisposés aux thromboses, on a cherché à réduire les risques de coagulation intra-veineuse, non pas en rendant le sang incoagulable in situ mais on diminuant la synthèse hépatique d'un des facteurs primordiaux de la coagulation ; la prothrombine.

Les premières recherches ont eu pour tendance de domestiquer dans ce sens le principe actif hémorragipare de la maladie du mélilot gâté et nous verrons que c'est grâce à des études basées sur des analogies structurales que la pharmacopée a pu enrichir son arsenal en drogues, capables d'abaisser le taux de prothrombine sans cependant risquer l'hémorragie.

 

CONCLUSIONS GENERALES

L'étude des relations entre la structure chimique et l'activité pharmacologique a été effectuée dans le domaine des hypoprothrombinémiants. Nous ne reparlerons pas ici de toutes les structures tant hétérocycliques que naphtaléniques qui se sont avérées dépourvues d'activité; mais nous retiendrons que partant de la structure du dicoumarol :

par simplifications successives, en passant par des corps à cycle potentiel très actifs :

puis simplement asymétriques, te1s que la phényl-3 hydroxy-4 coumarine, moyennement active :

nous avons abouti à la phényl-indanedione :

qui, chez l'homme, est aussi active que le dicoumarol. Ce produit dérive de la phényl-3 hydroxy-4 coumarine par suppression du groupement (-0) dans la structure lactonique.

Les modifications structurales effectuées sur le PID ont permis de préciser que l'activité hypoprothrombinémiante était liée essentiellement à la faculté d'énolisation du groupement dicétonique.

Le P.I.D., considéré comme tête de série, a rendu possible la synthèse de nombreuses autres aryl-indanediones nouvelles et toutes aussi actives; la plus active, comparativement chez le rat, s’étant révélée être celle dont l'encombrement spatial se rapprochait le plus du dicoumarol, à savoir l’a-naphtyl-indanedione :

Nous avons parallèlement effectué une étude entre la structure chimique et l'activité pharmacologique, relativement à la faible action oestrogène que nous avons décelée chez plusieurs agents prothrombopéniques précédemment étudiés. Il nous a été ensuite possible de dissocier les deux activités hypoprothrombinémiante et oestrogène et nous avons ainsi obtenu des dérivés uniquement hémorragiques, uniquement oestrogènes

Ce travail structural, tondant à différencier les groupements chimiques indispensables à l'activité de même que l'encombrement spatial nécessaire, une fois achevé, encore fallait-il déterminer si, parmi toutes les structures étudiées à l'image du dicoumarol, une des plus simples, celle du P.I.D. possédait également le-même mécanisme d'action sur la coagulation ou bien si ces analogies structurales étaient seulement des vues de l'esprit ?

C'est pourquoi, nous avons étudié chacun des facteurs intervenant dans la coagulation et 1'influence du P.I.D. sur chacun d'eux. En fonction de cette étude biologique, nous pouvons dire que le P.I.D. agit comme le dicoumarol; il abaissé in vivo sensiblement la prothrombine d'également le facteur VII; il ne diminue que faiblement, et seulement à fortes doses, le facteur V; il réduit la concentration en facteur sérique Spca, comme dans le cas du dicoumarol, et enfin, il diminue l'antithrombine plasmatique. Dans un tout récent travail, Seegers vient de constater, et ceci confirma nos résultats, que le dicoumarol s'attaquait à une nouvelle antithrombine plasmatique progressive.

Nous avons aussi étudié 1'influence du P.I.D. sur les facteurs de la coagulation in vitro pour essayer de déterminer si son mode d'action n'était pas également comparable à celui de l'héparine.

L'étude effectuée sur la conservation des plasmas en présence de P.I.D. a montré que si ce dérivé n'avait pas d'action anticoagulante immédiate ni d'action antithrombine, il était cependant capable d'accélérer la déperdition des facultés de coagulation des plasmas par destruction du facteur labile et aussi d'accélérer la destruction de-la thrombine. Ces pertes de facteurs in vitro en présence de P.I.D. relèvent très probablement d'un phénomène oxydatif puisque l'acide ascorbique les prévient; une étude comparative effectuée avec la plupart des dérivés synthétisés par nous-mêmes a montré que les substances les plus actives in vivo étaient celles qui influençaient au maximum la conservation d'un plasma.

L'étude in vitro entreprise avec le P.I.D. a incidemment permis de mettre en relief l'apparition d'une antithrombine immédiate nouvelle, au cours de la conservation dos plasmas à 57°, antithrombine différente des antithrombines progressives normales et de l'antithrombine immédiate qu'est l'héparine. Le P.I.D., in vitro, semble freiner l'apparition de cette nouvelle antithrombine.

En fonction de toutes ces données, le P.I.D. qui présente avec le dicoumarol une relation structurale dans la seule existence d'un groupement énolisable commun a cependant le même mécanisme d'action que le dicoumarol non seulement vis-à-vis de la prothrombine, mais encore vis-à-vis des autres facteurs de la coagulation. De plus, il présente un antagonisme comme le dicoumarol, avec la-vitamine K.

Il a des propriétés oestrogènes analogues et il agit sur les capillaires de façon comparable. Ces deux dérivés, à première vue. dissemblables, ont donc un mode d'action identique.

Au point de vue synthétique, de nombreuses substances appartenant à des classes chimiques variées ont dû être réalisées et nous avons fait appel à un arsenal de méthodes chimiques variées et partant, disparates.

Cependant, ayant eu l'occasion, pendant ce travail, de réaliser, en collaboration avec C. Mentzer et P. Vercier, une nouvelle méthode de synthèse de chromones, il nous a paru bon d'envisager une interprétation relative à la synthèse des hétérocycles en général, interprétation qui tendrait a concevoir que, dans les nombreuses méthodes chimiques mises en oeuvre, se rencontre une grande unité,.

Enfin, nous décrivons une nouvelle méthode d'obtention des hydroxy-naphtoquinones et nous signalons une nouvelle méthode d'oxydation quantitative des aldéhydes aromatiques en acides correspondants, méthode également capable d'opérer la dégradation des aryl-indanodiones en acides phtaliques et acides aryloïques correspondants.

Nous espérons que ce travail, forcément incomplet parce que trop vaste, puisqu'il nous a obligés à approfondir des domaines très variés, aura au moins 1'avantage de mettre en lumière le fait que, des notions d'analogie structurales, purement spéculatives, peuvent cependant aboutir à la synthèse d'agents pharmacologiques précieux en thérapeutique.