Soutenance de thèse de BLANCO MEJIAS Alejandro
Titre de thèse
Complexes de Cu(II) cytotoxiques: perspectives des cellules
Cytotoxic Cu(II) complexes: insights from the cells
Résumé de la thèse
Les complexes du cuivre à activité anticancéreuse représentent un domaine de recherche en forte expansion dans la chimie inorganique médicinale, en raison de leur chimie de coordination polyvalente et de leur activité rédox. Dans ce travail, différentes familles de ligands et leurs complexes du cuivre ont été étudiées afin d'explorer leurs propriétés anticancéreuses.
La première partie de ce travail est consacrée à l'étude du comportement rédox et de l'effet anticancéreux des complexes de Cu(II) C1 et C2, préalablement développés au sein du groupe. Dans le cadre de différentes expériences de spectroélectrochimie, le complexe C1, utilisé comme modèle pour ces études, a démontré qu'il pouvait être réduit par l'ascorbate et le glutathion, qu'il restait stable lors du processus rédox Cu(I)/Cu(II), et qu'il était capable de produire des radicaux HO· en présence d'ascorbate et de peroxyde d'hydrogène. Les complexes ont montré un effet antiprolifératif modéré contre les cellules cancéreuses ovariennes A2780, mais une faible internalisation cellulaire. La stratégie visant à améliorer l'internalisation des complexes a conduit à la conjugaison d'un peptide pénétrant (R9) au ligand L1, aboutissant au ligand L1CPP et à son complexe de Cu(II) C1CPP. Ce nouveau complexe a montré une internalisation et une activité antiproliférative plus élevées dans les cellules A2780. De plus, C1CPP a généré deux fois plus d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires et a montré qu'il tuait les cellules cancéreuses A2780 plus rapidement et en plus grande quantité que C1, favorisant clairement la mort cellulaire apoptotique plutôt que nécrotique.
La deuxième partie de ce travail est consacrée à deux familles de composés : les carbènes hétérocycliques de nitrogène (NHC) et les bispidines. L'activité antiproliférative de six bispidines (L5, L6, L7, L10, L11 et L12) et de leurs complexes de Cu(II) (C5, C6, C7, C10, C11 et C12) a été étudiée par un criblage sur plusieurs types de cellules cancéreuses (pancréas, sein, côlon et prostate). Alors que certains ligands, en particulier L5, L6 et L7, ont présenté une activité antiproliférative modérée, les complexes se sont révélés inactifs contre les cellules testées. Concernant les NHC, trois ligands tripodes (L1NHC, L2NHC et L3NHC) ont été synthétisés, et l'un de leurs complexes de Cu(I) (C3NHC) a été obtenu et caractérisé. Ce complexe a été caractérisé et sa pureté déterminée par analyse élémentaire en vue de son utilisation dans les essais antiprolifératifs, mais les valeurs expérimentales se sont révélées inférieures à celles attendues, ce qui a conduit à reporter l'étude biologique de ces complexes.
Mots-clés: cancer, complexes du cuivre, chimie inorganique médicinale, études spectroscopiques, ROS, peptide pénétrant, bispidines, carbènes hétérocycliques de nitrogène.
Thesis resume
Anticancer copper complexes represent a rapidly expanding area of research in medicinal inorganic chemistry, due to their versatile coordination chemistry and redox activity. In this work, different families of ligands and their copper complexes have been studied in order to explore their anticancer properties.
The initial part of this work is dedicated to stud the redox behavior and the anticancer effect of the Cu(II) complexes C1 and C2, previously developed in the group. In the context of different spectroelectrochemistry experiments, the complex C1, used as model for these studies, proved that it can be reduced by ascorbate and glutathione, it is stable through the Cu(I)/Cu(II) redox process and it can produce HO· radicals in presence of ascorbate and hydrogen peroxide. The complexes showed moderate antiproliferative effect against A2780 ovarian cancer cells, but showed low cellular uptake. The strategy for improving the internalization of the complexes led to the conjugation of a cell-penetrating peptide (R9) to the ligand L1, obtaining the ligand L1CPP and its Cu(II) complex C1CPP. This new complex showed higher internalization and antiproliferative activity in A2780 cells. In addition, C1CPP showed twice as much intracellular ROS production and showed that it kills A2780 cancer cells faster and in more quantity than C1, clearly favoring apoptotic cell death instead of necrotic cell death.
The second part of this work is based in two kinds of families: nitrogen heterocyclic carbenes (NHC) and Bispidines. The antiproliferative activity of six bispidines (L5, L6, L7, L10, L11 and L12) and their Cu(II) complexes (C5, C6, C7, C10, C11 and C12) was studied via a screening in several kinds of cancer cells (pancreatic, breast, colorectal and prostate cancers). While some of the ligands, especially L5, L6 and L7, showed moderate antiproliferative activity, the complexes were not active against the tested cancer cells. Regarding NHC, three tripodal ligands were synthesized (L1NHC, L2NHC and L3NHC) and one of their Cu(I) complexes was obtained (C3NHC) and characterized. The complex was characterized and its purity was determined by elemental analysis in order to use it in antiproliferative assays, but the experimental values were lower than expected, having to postpone the use of this complexes in biological experiments.
Key words: cancer, copper complexes, medicinal inorganic chemistry, spectroscopic studies, ROS, cell-penetrating peptide, bispidines, nitrogen heterocyclic carbenes.