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Inhibition of Fatty Acid Amide Hydrolase, one of the enzymes responsible for the degradation of some endocanabinoids has a real therapeutical interest. It is clearly proved that anandamide, but also other endogene FAAH ligands, have benefical effects on analgesia. Nowadays, a little number of compounds are described to inhibit FAAH and the best ones lack of selectivity on the canabinoid system. Among these compounds, trifluoromethylketones were described as good inhibitors of the FAAH. Since it was shown that non steoridal anti-inflammatory drugs were also able to inhibit the Fatty Acid Amide Hydrolase at significant pharmacological concentrations, the idea of synthesising mixt type inhibitors FAAH - COX could be a very usefull approach for new anti-inflammatory and analgesic compounds. So, we synthesized the trifluoromethylketone derivative from ibuprofen and made a structure-activity relationship with different derivatives from the phenylacetic acid. In this work, we will describe a simple way to access to phenylacetic compounds, the synthesis of trifluoromethylketones and the pharmacological evaluation of these compounds on the Fatty Acid Amide Hydrolase and on the Cyclo-oxygenase. L'inhibition de la Fatty Acid Amide Hydrolase, une des enzymes responsables de la dégradation de certains endocannabinoïdes , suscite aujourd'hui un grand intérêt thérapeutique . Il est clairement démontré que l'anandamide, mais aussi d'autres ligands endogènes de la FAAH, possèdent des effets analgésiques intéressants. Jusqu'aujourd'hui, peu d'inhibiteurs de la FAAH sont connus et les meilleurs présentent un manque de sélectivité au sein du système cannabinoïde. Parmi ceux-ci, des composées portant la fonction trifluorométhylcétone semblent toutefois présenter une bonne inhibition. Il a été montré que certains anti-inflammatoires non stéroïdiens étaient également capables d'inhiber la FAAH à des concentrations pharmacologiques intéressantes. Dés lors, nous avons eu l'idée de synthétiser des inhibiteurs mixtes FAAH - COX, pouvant avoir un grand intérêt d'un point de vue anti-inflammatoire et analgésique. Nous nous sommes proposés de synthétiser le dérivé trifluorométhylcétone de l'ibuprofène et de réaliser une relation structure-activité avec des dérivés de l'acide phénylacétique . Ce travail décrit un chemin d'accès aux acides phénylacétiques et aux dérivés trifluorométhylcétones ainsi que l'évaluation pharmacologique de ces composés sur la Fatty Acid Amide Hydrolase et sur la Cyclo-oxygénase.
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Many studies relate the implication of endogenous cannabinoids present in the central nervous system in the regulation of food intake, but also in several physiological functions.
The peripheral cannabinoid system, namely localized in the gastro-intestinal tract, also seems to be involved in many biological processes.
Therefore, we have studied the activity of the major enzyme hydrolyzing endocannabinoids – the Fatty Acid Hydrolase (FAAH) – in different tissues (intestine and liver), in fed- and fasted rats. Moreover, we have analyzed its contribution in the regulation of food intake.
We have shown that a single i.p. injection of oleylethylamide (OET) – an inhibitor of central FAAH which was known to modulate the levels of endogenous cannabinoids in rat brain – increases food intake un rats after 300 min, a phenomenon mainly linked to the abolishment of post-prandial sasiety.
The cannabinoid receptors being largely in the stomach, we have tested the putative implication of the orexigenic peptide – ghrelin – in the effect of OET. However, serum ghrelin concentration is similar in control and OET-treated animals after 300 min, thus denying a key role of this peptide in the modulation of food intake by OET.
The second part of our work was devoted to analyse the hydrolysis of tritiated ananamide (AEA), the most important orexigenic endocannabinoid – in homogenates and microsomal fractions prepared from different segments of intestine of liver tissue obtained from both fed- and fasted- animals. We have shown that FAAH was the most important enzyme responsible for AEA hydrolysis in all analysed tissues.
Fasting leads to increase in AEA concentration in the intestine of rats ; however, we did not show any modification of FAAH activity in fragments corresponding to duodenum, jejunum and ileon (the activity in the colon being undetectable). Therefore that the higher intestinal AEA concentration described in fasted animals could rather be due to a modification of the synthesis than to a decrease in its hydrolysis.
Interestingly, fasting led to a decrease in hepatic microsomial FAAH, an observation in accordance with a higher level of AEA demonstrated by other authors. Even if the published results are scare, we may propose that modulation of hepatic endocannabinoids – namely through the activity of FAAH? –might contribute to the regulation of hepatic metabolism by nutritional state.
In conclusion, the peripheral and central FAAH constitutes an interesting enzyme involved the regulation of food intake through the modulation of endocannabinoids; it would be considered as an interesting target in the field of appetite-associated disorders (obesity, but also mental or diseases-associated anorexia). Le système cannabinoïde se dévoile comme un formidable terrain de recherche pour le développement de nouvelles thérapeutiques.
La littérature scientifique abonde d’articles sur l’implication du système cannabinoïde au
Niveau du système nerveux central. Toutefois, les progrès naissants dans la compréhension du système cannabinoïde périphérique, situé entre autre dans le tractus gastro-intestinal, étendent les perspectives thérapeutiques des cannabinoïde – substances endogènes ligands des récepteurs- déjà très prometteuses.
Le caractère innovant de ce mémoire est l’étude de la principale enzyme dégradant les endocannabinoïde- la Fatty Acid Amibe Hydrolase FAAH- dans les organes périphériques et de son implication dans la prise alimentaire chez le rat.
La première partie de ce mémoire, consiste en l’étude de l’oléoyléthylamide (OET), inhibiteur de la FAAH, comme modulateur de la prise alimentaire chez le rat. Une injection intrapéritonéale d’OET – qui modifie les taux d’endocannabinoïdes cérébraux –
empêche l’installation de la satiété post-prandiale chez le rat.
Les récepteurs cannabinoïdes largement exprimés dans l’estomac, nous avons également étudié dans ce contexte l’implication d’un peptide oreigène ; la ghréline. Nous ne pouvons toutefois pas évoquer ce peptide dans le mécanisme des effets oreigènes de l’OET, puisque les taux sont similaires au moment où les effets de l’OET sur l’appétit sont manifestes.
Dans le cadre de la deuxième partie du mémoire, nous nous sommes focalisés sur l’étude de l’hydrolyse de l’anandamide tritiée (AEA) dans des homogénats et des fractions microsomiales de différents organes digestifs de rats à jeun et nourris. Nous avons montré que la FAAH était la plus importante enzyme responsable de l’hydrolyse de l’AEA dans tous nos tissus analysés.
Le jeûne mène à une augmentation des concentrations d’AEA dans l’intestin grêle du rat ; cependant, nos résultats suggèrent que ces taux plus élevés à jeun ne serait pas le fruit d’une diminution son hydrolyse enzymatique, l’hypothèse de l’activation de la voie de biosynthèse de l’AEA serait alors intéressante à vérifier chez les animaux soumis à une période de jeûne.
Nos études révèlent également une moindre hydrolyse de l’AEA dans des fractions microsomiales de foie de rat à jeun par rapport à des rats nourris. Ce résultat est en accord avec une plus grande concentration d’AEA dans le tissu hépatique de rat à jeun, cet endocannabinoïde pouvant participer aux caractéristiques métaboliques liées à l’état nutritionnel.
Au terme de ce travail, la FAAH du système nerveux central et périphérique pourrait jouer un rôle clé dans la gestion de la prise alimentaire par une modulation des endocannabinoïdes et pourrait peut-être constituer une nouvelle approche de traitement de désordre alimentaire tels que l’anorexie mentale, l’obésité ou la difficulté d’alimentation caractéristique de pathologies chroniques
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Fatty acide amides (FAAs) are important neurotransmitters in human physiology. Among them, the most studied are endocannabinoids, i.e. fatty acid amines that bind to cannabinoids receptors. Up to now, three enzymes are responsible for the FAAs hydrolysis: Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH), 2-Monoacyl-glycerol lipase (MGL), and N-Palmitoylethanolamine Acid Amidase (NPAA).
FAAH represents an attractive target for therapeutics: it is the key enzyme responsible for the hydrolysis of endocannabinoids such as anandamine and 2-arachidonoylglycerol. Inhibition of FAAH rises to therapeutic opportunities, such as analgesia and pain control, modulation of anxiety and motor disorders. In a drug discovery perspective, the screening of original potential inhibitors is actually carries out via the measurement of the radiolabel led anandamide hydrolyis.
The specific aims of our study are:
The first part deals with the devcelopemnt of an alternative method of screening, without requiring a labeled substrate. We designed a substrate which, once being hydrolysed, released a chromophoric moiety, easily detectable by UV spectroscopy. Pursuing this goal, two potential substrates have been synthesized: the N-decanoyl-(1-naphylamine) (LC4) and the N-decanoyl-(4-aminobenzophenone) (LC5).
LC5 have been selected on the basis of its inhibitory potential of FAAH (pIC50 = 5,3). After separation trough liquid chromatography, the released 4-aminobenzophenone has been quantified and the whole procedure constitutes therefore a new assay of the FAAH activity already validated by the evaluation of the inhibitory properties of 4 well-known FAAH inhibitors.
The second part devoted to the vivo determination of the analgesic potential of LC5 a selective FAAH inhibitor in comparison to that of N-cyclohexanecarbonylpentadecylamine CH15, the first selective and potent NPAA inhibitor described so far. Using two animal models of acute pain, an analgesic effect of CH15 has been evidenced, both in rats and mice. On the contrast, LC5 was devoid of activity in those tests Les amides d’acides gras sont des neuromédiateurs importants de la physiologie humaine, dont les plus étudiés son les endocannabinoïdes, à savoir les acides gras amidés se liant sur les récepteurs cannabinoïdes. Trois enzymes de dégradation sont actuellement connues : la Fatty Acid Hydrolase (FAAH), la 2-Monoacyl-glycérol lipases (MGL), et la N-Palmitoylethanolamine Acid Amidase (NPAA).
Parmi celle-ci, la Fatty Acid Hydrolase (FAAH) est l’enzyme principale responsable de la dégradation de substrats tels l’anandamide ou le 2-arachidonoylglycérol. Son inhibition trouve des apllications thérapeutiques notamment dans le contrôle de la douleur, de l’anxiété et des désordres moteurs. Dans un but de découverte de médicaments, le criblage des nouveaux inhibiteurs potentiels s’effectue actuellement via la mesure de l’inhibition de l’hydrolyse par la FAAH d’un substrat radio marqué, l’anandamide. Dans ce cadre, notre contribution s’inscrit à deux niveaux :
Le premier avait pour objectif le développement d’une méthode alternative de criblage n’utilisant pas de substrat radio marqué. Notre choix s’est porté sur le principe d’un substrat libérant, après hydrolyse, un produit détectable par méthode spectrophotométrique. Ainsi, deux substrats potentiels ont été synthétisés, la N-décanoyl (1-naphtylamine) (LC4) et la N-décanoyl (4-aminobenzophénone) (LC5).
Le composé LC5 a été sélectionné sur base de sa meilleure reconnaissance de la FAAH (pic50 = 5,3). Cette molécule a pu servir de base à l’élaboration d’un test permettant le dosage de l’activité FAAH via mesure, après séparation par HLPC, de la quantité de 4-aminobenzophénone libérée. Cette méthode a été testée par l’évaluation du pouvoir inhibiteur de quatre inhibiteurs connus de la FAAH.
Le second objectif visait l’évaluation in vivo du pouvoir analgésique de deux molécules inhibitrices des voies de dégradation des endocannabinoïdes : la N-décanoyl (4-aminobenzophénone) (LC5), inhibiteur de la FAAH, et de la N-cyclohexanecarbonylpentadécylamine (CH15), synthétisée au sein du laboratoire et premier inhibiteur sélectif de la NPAA décrit à ce jour.
A l’aide de deux modèles de douleur aiguë, nous avons pu mettre en évidence un effet analgésique du CH15, tant chez le rat que chez la souris. Le LC5 n’a par contre fait preuve d’aucun pouvoir analgésique
Fatty-acid amide hydrolase --- Receptors, Cannabinoid --- Cannabinoids
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Endocannabinoid system is characterized by its main receptors the CB1 and CB2 receptors and by their natural ligands, the encocannabinoids, the main ones being the anandamine (AEA) and the 2-arachidonoylglycerol (2-AG). These are the actors of the control of different physiological functions like pain and inflammation, appetite stimulation, vomiting, anxiety or immune defenses. Endocannabinoids are quickly hydrolysed by enzymes, the Fatty Acid Amide Hydrolase 5FAAH) and the Monoacylglycerol Lipase (MAGL). The aim of this work is to search for inhibitors of these enzymes in order to prolong the beneficial effects of endocannabinoïdes. Compounds belonging to the family of 4H-3,1-benzoxazin-4-ones or a derivative family, the 4H-3,1-benzothiazin-4-one, have been synthesized and characterized. Their inhibitory potential toward the two enzyme has them been tested. The 4H-3,1-benzoxazine-4-ones seem interesting in respect of MAGL or FAAH inhibition, depending on the fact that their lateral moiety in position 2 is bound by an oxygen or a carbon atom respectively. On the other side, 4H-3,1-benzoxazin-4-ones don’t present any inhibitory activity toward those two enzymes Le système endocannabinoïde est caractérisé par ses récepteurs principaux que sont les récepteurs CB1 et CB2 et par leurs ligands naturels, les endocannabinoïdes, dont les principaux sont l’anandamide (AEA) et le 2-arachidonoylglycérol (2-AG). C’est par ces acteurs que peut s’opérer un contrôle de diverses fonctions de l’organisme telles que la douleur et l’inflammation, la stimulation de l’appétit, les vomissements, l’anxiété ou encore les défenses immunitaire. Les endocannabinoïdes sont rapidement dégradés par des enzymes hydrolytiques, la Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH) et la Monoacylglycérol Lipase (MAGL). Le but de ce travail est de chercher des inhibiteurs de ces enzymes afin de pouvoir prolonger les effets bénéfiques des endocannabinoïdes. Des composés faisant partie de la famille des 4H-3,1-benzoxazin-4-ones ou d’une famille dérivée, les 4H-3,1-benzothiazin-4-one ont été synthétisés et caractérisés. Leur potentiel inhibiteur sur ces deux enzymes a ensuite été évalué. Les 4H-3,1-benzeoxazin-4-ones semblent présenter un intérêt dans l’inhibition de la MAGL ou de la FAAH selon que leur chaîne latérale en position 2 est liée par un atome d’oxygène ou de carbone respectivement. Par contre, les 4H-3,1-benzoxazin-4-ones semblent dénués d’une activité inhibitrice sur ces enzymes
Endocannabinoids --- anandamide --- fatty acid amide hydrolase 2, human --- Monoacylglycerol Lipases
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Two review papers, eight research articles, and one brief report were published in this Special Issue. They showed the rich resources that are present within the genomes of marine microorganisms and discussed the use of recently developed tools and technologies to exploit this genetic richness. Examples include the rational supply of precursors according to the relevant biosynthetic pathway and stress driven discovery together with the use of histone deacetylase inhibitors to facilitate the discovery of new bioactive molecules with potential biopharmaceutical applications. We believe that the content of this Special Issue reflects the current state-of-the-art research in this area and highlights the interesting strategies that are being employed to uncover increasing numbers of exciting novel compounds for drug discovery from marine genetic resources.
antibacterial activity --- polyketide synthase --- halo-extremophyles --- antibacterial --- gene cluster --- Penicillium chrysogenum --- bacillomycin --- secondary metabolites --- drug discovery --- biosynthesis --- polycyclic tetramate macrolactams --- actinobacteria --- biosynthetic gene clusters --- phylotype --- comparative genomics --- IclR family regulator --- polyketide antibiotics --- antifungal --- fatty acid amide --- Antarctica --- marine microorganisms --- NdgRyo --- nonribosomal peptides --- Marisediminicola --- genome mining --- antimicrobial --- sponge --- Stachybotrys --- carotenoid --- marine --- archaea --- haloenzymes --- natural products --- Streptomyces sp. SCSIO 40010 --- 16S rRNA metagenomics --- ecotype --- medicinal chemistry --- cytotoxicity --- marine natural products (MNPs) --- Streptomyces --- marine Bacillus --- antimicrobial activity --- amino compound --- bacillibactin --- meroterpenoid --- fibrinolytic activity --- metal stress technique --- isoindolinone biosynthesis --- Streptomyces pratensis --- histone-deacetylase inhibitor --- marine natural product --- Odiel marshlands
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