Le récepteur aux androgènes (AR) est un membre de la superfamille des récepteurs nucléaires des hormones stéroïdes qui comprend les récepteurs aux œstrogènes, aux progestatifs, aux glucocorticoïdes et aux minéralocorticoïdes.1 La liaison de la testostérone androgène prototypique produite de manière endogène (1) et de l’important métabolite actif dihydrotestostérone (2) à l’AR initie un éventail remarquablement diversifié d’activités biologiques qui peuvent varier en fonction du sexe, de l’âge et de l’état hormonal d’un sujet. L’activité de la RA est essentielle au développement et à la fonction sexuels normaux de l’homme, mais au-delà de ce rôle de signature, l’activation de la RA a également des effets importants sur diverses cibles telles que les os, le foie, les muscles et le système nerveux central.2,3 Le potentiel thérapeutique de la signalisation des androgènes est bien apprécié dans la communauté de la chimie médicinale, et depuis un certain temps, les chimistes recherchent des composés qui stimulent sélectivement la croissance musculaire et osseuse tout en minimisant les effets prolifératifs et / ou hypertrophiques sur les tissus sexuels tels que la prostate chez les mâles et le clitoris chez les femelles.4,5 De tels composés ont été appelés modulateurs sélectifs des récepteurs aux androgènes ou SARM. À cet égard, l’androgène prototypique et endogène, la testostérone, est considéré comme un comparateur de référence logique. Le composé 3 est le GTX SARM S-22 et le composé 4 est le BMS SARM 562929, qui ont tous deux été rapportés dans la littérature comme étant des composés actifs par voie orale avec une sélectivité pour le muscle sur la prostate par rapport à la testostérone dans divers modèles précliniques.6,7

La possibilité d’obtenir des composés ayant des activités sélectives tissulaires différentes de celles de la testostérone de référence endogène pourrait provenir du fait que l’activation typique du récepteur AR, qui est initiée par la liaison d’une molécule ayant une affinité pour l’AR au domaine de liaison du ligand AR, est ensuite suivie d’une série d’interactions coordonnées assez remarquables: Ceux-ci peuvent inclure un changement dans la topologie des récepteurs, la dissociation des protéines de choc thermique, la dimérisation des récepteurs, la phosphorylation des récepteurs, des événements de signalisation rapide, la translocation vers le noyau (AR), l’association avec de nombreuses protéines corégulatrices différentes pour former un complexe transcriptionnel qui entraîne l’activation ou la suppression de la synthèse d’ARN à partir de gènes modulés par l’AR, et enfin la dégradation des récepteurs.8 Étant donné que chaque topologie du complexe récepteur−ligand est unique à cette structure de ligand, on peut comprendre que l’interaction d’un complexe ligand−récepteur particulier avec des protéines corégulatrices est susceptible d’être également unique à ce ligand. De plus, étant donné que le niveau d’expression de l’AR, la constellation et le niveau d’expression des protéines corégulatrices et les schémas d’événements régulateurs post-transcriptionnels diffèrent dans chaque type de cellule cible d’androgènes, et que la topographie des sites régulateurs de l’AR dans le génome diffère au niveau de chaque gène, cette remarquable chorégraphie d’événements et d’interactions fournit un environnement riche dans lequel on pourrait rechercher des SARM ayant un schéma souhaitable de pharmacologie sélective des tissus, comme une activité androgénique élevée mais limitée.

La « bioamplification” de la testostérone androgène endogène primaire complique encore notre compréhension de l’origine de la sélectivité des SARM. Fait intéressant, la testostérone androgène produite de manière endogène et très importante sert de type « anti-SARM » ou ”SARM inverse » car son activité androgénique est augmentée par conversion en 5α-dihydrotestostérone plus puissante par l’enzyme 5α-réductase dans certains tissus, y compris le cuir chevelu et la prostate (mais pas dans les muscles ou les os). En conséquence, les androgènes qui ne subissent pas une telle bioamplification dans la prostate démontreront une sélectivité améliorée en ce qui concerne le muscle par rapport à la prostate par rapport à un contrôle traité à la testostérone ou à un animal intact dont l’androgène endogène primaire est la testostérone.9 Plus largement, on pourrait comprendre que les différences métaboliques entre les androgènes endogènes tels que la testostérone ou la dihydrotestostérone et les SARMs peuvent également garantir au moins certaines différences de sélectivité.

Nos travaux dans le domaine de la SARM ont abouti à la synthèse et à l’évaluation d’un grand nombre de modèles de candidats. Alors que nous avons trouvé relativement facile d’obtenir des composés avec une forte affinité pour la RA, nous avons eu du mal à obtenir des composés qui ont démontré une bonne efficacité orale et une tolérance élevée in vivo. Après avoir analysé de nombreuses pistes potentielles pour une activité orale in vivo, nous sommes arrivés au composé à haute affinité 5 grâce à une combinaison de tests intermédiaires synthétiques, d’évaluation de la littérature et de combinaison de fragments. Nous avons été ravis lorsque 5 a démontré une activité orale chez le rat.

Cependant, lorsque nous avons effectué une analyse pharmacocinétique chez le rat, nous n’avons pu détecter que des taux très faibles de 5 après administration orale (F< 5%). Une analyse plus approfondie a révélé que 5 était efficacement converti en 6in vivo, probablement par des cytochromes P450 dans le foie de rat.10 Le composé 6 avait une activité similaire au composé 5in vivo, ce qui suggère que 6 était en grande partie responsable de l’activité du composé 5.11 Un criblage in vitro avec des microsomes humains a révélé un métabolisme rapide du composé 5, indiquant ainsi cette transformation comme une responsabilité métabolique humaine potentielle et nous incitant à préparer des composés dans lesquels la position 4′ du phényle pendant était bloquée par l’hydroxylation induite par la P450.12 Nous avons examiné plusieurs analogues contenant un groupe bloquant 4′, et au cours de nos efforts, nous avons identifié le composé 7 (RAD140; Figure Figure1) 1) comme notre candidat au développement préclinique.

La synthèse du composé 7 est représentée dans le schéma 1.13, 14 Nous nous sommes appuyés sur une substitution rapide, ipso-fluor, du précurseur côté gauche, pièce 8, par de la d-thréonine en présence de K2CO3 dans le DMSO pour donner le produit 9 désiré avec des rendements exploitables (typiquement > 50%). L’adduit d-Thr 9 a été couplé au 4-cyanobenzohydrazide dans des conditions de couplage standard en utilisant EDCI et HOBt. Le produit résultant 10 a été silylé avec du TBDMS-Cl, soumis à des conditions de cyclisation déshydratante en présence de TPP/I2, puis dessilyé pour l’étape finale.15-17 Dans l’ensemble, cela s’est avéré être une synthèse fiable et efficace utilisant un acide aminé assez peu coûteux, bien que non protéinogène, comme source de chiralité.

La stabilité de RAD140 était élevée (t1/2 >2 h) dans des incubations avec des microsomes de rat, de singe et d’homme, et sa biodisponibilité était également bonne chez les rats (F = 27-63%) et les singes (65-75 %). RAD140 a démontré une excellente affinité pour le récepteur des androgènes (Ki = 7 nM vs 29 nM pour la testostérone et 10 nM pour la DHT) ainsi qu’une bonne sélectivité par rapport aux autres récepteurs nucléaires de l’hormone stéroïde, le récepteur hors cible le plus proche étant le récepteur de la progestérone (IC50 = 750 nM vs 0,2 nM pour la progestérone).18 L’activité des agonistes fonctionnels des androgènes in vitro a été confirmée dans le test de différenciation des ostéoblastes C2C12, où une CE50 de 0,1 nM a été démontrée (DHT = 0,05 nM).19

RAD140 a été caractérisé dans un certain nombre d’essais in vivo pour déterminer son efficacité orale sur un certain nombre de paramètres associés à l’activité androgénique dans des modèles précliniques. Par exemple, RAD140 a été administré chez de jeunes rats mâles castrés et intacts afin d’évaluer ses effets à travers une gamme de milieux de signalisation androgènes endogènes. Le jeune rat castré fournit un test in vivo très sensible de l’activité androgénique car l’animal est relativement naïf d’androgènes; ainsi, toute activité de signalisation d’un androgène administré de manière exogène se superpose à un fond essentiellement vierge.20 Dans la figure Figure2,2, l’effet de l’augmentation des doses de RAD140 administrées par voie orale (0.5% de méthylcellulose) sur le poids du muscle bulbocaverneux (« levator ani” ou « LABC”) et le poids de la prostate sont indiqués par rapport au véhicule (témoin castré), au simulacre (témoin non castré) et au propionate de testostérone (TP) dosés par voie sous-cutanée à 1 mg / kg dans l’huile de maïs.21 Comme on peut le voir, le RAD140 stimule le muscle ani levateur à partir d’une dose de 0,03 mg/kg (po) et atteint un niveau d’efficacité équivalent à celui de l’animal opéré de manière factice à 0,3 mg/kg.

Comme nous avons constamment observé que RAD140 n’atteignait pas un niveau de stimulation de la prostate ou de la vésicule séminale égal à TP à 1 mg / kg (quelle que soit la dose de RAD140), nous avons décidé de tester si RAD140 pouvait antagoniser l’effet de la TP sur la prostate et les vésicules séminales du rat et, en même temps, de déterminer quel effet la coadministration de RAD140 et de TP pourrait avoir sur le muscle ani du levant. D’après les résultats présentés à la figure 3, 3, il apparaît qu’une dose élevée de RAD140 (10 mg / kg, po) antagonise en fait l’effet de la TP à 1 mg / kg sur les vésicules séminales mais ajoute à l’effet de la TP sur le muscle ani levant. Nous avons pu vérifier que la dose efficace pour atteindre l’antagonisme par RAD140 est de 0,3 à 1 mg / kg (po) pour 1 mg / kg TP (sc) (données non montrées). Dans la prostate, RAD140 a également provoqué une tendance à la baisse de la stimulation par la TP, mais le changement n’a pas atteint de signification statistique. Ainsi, dans le modèle de rat mâle jeune castrat, RAD140 semble être un agoniste androgène puissant et complet sur l’ani du levant, mais un antagoniste partiel plus faible sur la vésicule séminale et éventuellement la prostate.22

L’objectif de la plupart des modèles précliniques in vivo est de prédire au mieux les performances d’un médicament dans la population cible du médicament. Lors de l’examen de la question de la stimulation d’un androgène sur un tissu donné dans un modèle préclinique, il faut garder à l’esprit que le niveau de fond de signalisation des androgènes peut affecter la réponse observée chez un animal. Le modèle de rat castré a des limites car le taux d’androgènes endogènes très bas dans ce modèle est une situation artificielle, non reflétée dans la population masculine humaine adulte cible.23 En particulier, la population masculine cible aura un fond androgène bien au-dessus d’un castrat, bien que les niveaux d’androgènes seront probablement inférieurs à la norme pour leur groupe.

Pour mieux comprendre comment ce groupe pourrait réagir, nous avons décidé d’examiner de jeunes rats mâles intacts, car ils ont de la testostérone endogène mais à des niveaux quelque peu réduits. Par conséquent, ils conservent la sensibilité de la prostate à un composé androgène tout en ayant une stimulation de base plus similaire à la population cible que les animaux castrés. Comme le montre la figure 4, 4, le RAD140 a augmenté le poids du muscle ani releveur au-dessus de celui du témoin intact à partir de la dose testée la plus faible (0,1 mg/ kg). Fait intéressant, RAD140 n’a démontré aucune stimulation de la prostate au-dessus du niveau de contrôle animal intact jusqu’à la dose la plus élevée testée, 30 mg / kg. À 0,3 mg / kg, RAD140 a démontré une efficacité musculaire similaire à la TP à 0,5 mg / kg, mais une dose de 30 mg / kg de RAD140 était nécessaire pour obtenir une efficacité prostatique approximative de 0,5 mg / kg de TP.24 Il ressort de cette étude que, chez les jeunes rats mâles intacts, RAD140 présente une très large gamme de sélectivité par rapport aux rats traités par TP ainsi qu’aux rats témoins fictifs.

Enfin, nous nous sommes intéressés à évaluer l’effet de RAD140 chez de jeunes singes cynomolgous mâles afin d’établir des doses efficaces chez ce que nous considérons comme une espèce préclinique plus pertinente. Nous avons effectué une étude relativement simple et non terminale qui nous a tout de même permis d’évaluer les paramètres anabolisants, lipidiques et autres paramètres de chimie clinique. Pour évaluer l’activité anabolique, nous avons d’abord examiné le poids corporel brut, que nous savions être un marqueur sensible de l’action des androgènes anabolisants chez les jeunes primates non humains. Les résultats sur le poids corporel animal de l’administration de RAD140 pendant 28 jours à 0,01 mg / kg, 0,1 mg / kg et 1 mg / kg sont présentés à la figure 55.

En raison de la petite taille du groupe (n = 3 pour chaque groupe de dosage), nous avons utilisé le changement de poids de fond de chaque animal pendant les semaines précédant l’expérience pour établir la ligne de base comme témoin. Étant donné que le poids corporel moyen de chaque groupe de trois singes a convergé vers un nombre presque identique (jour -1), avec une fourchette de poids corporel absolu entre les groupes de seulement 4,26 à 4,29 kg, nous avons tracé le poids corporel absolu dans la figure Figure5.5. Dans cette étude, un gain de poids moyen supérieur à 10% en seulement 28 jours d’administration a été obtenu à une dose de seulement 0,1 mg / kg, avec un effet similaire observé dans le groupe posologique de 1,0 mg / kg.26

Des analyses d’absorptiométrie par rayons X à double énergie (« DEXA”) de tous les singes ont été effectuées deux jours avant le début de l’administration et un jour après la dose finale (jour -2 et jour 29) afin de déterminer les effets de RAD140 sur les tissus maigres et les graisses; les résultats sont présentés à la figure 6.6. Comme on peut le voir, il n’y a pas eu d’effet cohérent sur la masse grasse absolue, alors que le muscle a montré une tendance qualitative qui augmente avec la dose. Bien qu’il semble que la majorité de l’augmentation de masse illustrée à la figure Figure55 était due à l’augmentation de la masse maigre, aucune des augmentations de poids tissulaire n’était statistiquement significative (p > 0,05), ce qui pourrait être dû à la petite taille des groupes (n = 3) et à des écarts types relativement importants.27

La chimie clinique indique l’abaissement attendu des lipides (LDL, HDL, triglycérides).28 Malgré l’augmentation assez spectaculaire du poids corporel en si peu de temps, il n’y a pas eu d’élévation des taux de transaminases enzymatiques hépatiques chez aucun animal, quelle que soit la dose >2 fois par rapport à sa valeur de base.29,30 Compte tenu de la relation bien établie entre l’utilisation orale d’androgènes et les indicateurs de stress hépatique, nous étions très heureux qu’à une dose 10 fois supérieure à la dose pleinement efficace, nous ayons constaté des élévations minimales des enzymes hépatiques.31en somme, le RAD140 a toutes les caractéristiques d’un SARM. Il est sélectif de la puissance, car il stimule l’augmentation du poids musculaire à une dose inférieure à celle requise pour stimuler l’augmentation du poids de la prostate. De plus, son efficacité est également sélective, car elle est entièrement anabolique sur le muscle mais démontre une efficacité moins que complète sur la prostate et les vésicules séminales et, en fait, peut partiellement antagoniser la stimulation des vésicules séminales induite par la testostérone. RAD140 a une excellente pharmacocinétique et est également un anabolisant puissant chez les primates non humains. Nous pensons que le profil préclinique global du RAD140 est très bon et que le composé a terminé sa toxicologie préclinique chez le rat et le singe. Nous préparons actuellement le RAD140 pour des études cliniques de phase I chez des patients souffrant d’une perte de poids sévère due à une cachexie cancéreuse.