R207910 (TMC207) : un nouvel antibiotique pour le traitement de la tuberculose

Médecine et maladies infectieuses 40 (2010) 383–390

Revue générale

R207910 (TMC207) : un nouvel antibiotique pour le traitement de la tuberculose R207910 (TMC207): A new antibiotic for the treatment of tuberculosis N. Lounis a,∗ , J. Guillemont b , N. Veziris c,d,e , A. Koul a , V. Jarlier c,d,e , K. Andries a a

Département de recherche antimicrobienne, Tibotec BVBA, Johnson & Johnson, 30, Turnhoutseweg, 2340 Beerse, Belgique b Centre de recherche Janssen-Cilag, Tibotec, campus de Maigremont, 27106 Val-de-Reuil, France c EA 1541, laboratoire de bactériologie-hygiène, UPMC Paris-VI, 75005 Paris, France d Laboratoire de bactériologie-hygiène, hôpital Pitié-Salpêtrière, AP–HP, 75013 Paris, France e Centre national de référence des mycobactéries et de la résistance des mycobactéries aux antituberculeux, 75013 Paris, France Rec¸u le 17 f´evrier 2009 ; accepté le 9 septembre 2009 Disponible sur Internet le 1 d´ecembre 2009

Résumé Une nouvelle classe de composés antituberculeux appelés « diarylquinolines ou DARQ » a été découverte. L’optimisation de cette nouvelle famille d’antibiotiques a permis de sélectionner le composé R207910 (TMC207) comme étant le représentant le plus actif de cette classe. Le R207910 est capable d’inhiber la croissance de Mycobacterium tuberculosis in vitro, chez l’animal et chez les patients atteints de tuberculose. Il a la particularité d’agir selon un nouveau mécanisme d’action dont la cible est l’ATP synthase, enzyme responsable de la synthèse d’ATP. Ce composé possède in vitro une activité puissante contre les souches de M. tuberculosis sensibles et multirésistantes aux antituberculeux ainsi qu’une activité importante contre les bacilles dormants. Chez la souris, le R207910 est plus actif que l’isoniazide et la rifampicine, et aussi actif que la triple association rifampicine + isoniazide + pyrazinamide. Ajouté à cette triple association ou aux doubles associations contenant le pyrazinamide, un traitement de deux mois est suffisant pour rendre les cultures des poumons négatives. Pour le traitement de la tuberculose à bacilles multirésistants ne contenant pas d’isoniazide et de rifampicine, un traitement de deux mois avec le R207910 combiné aux antituberculeux de seconde ligne est suffisant pour rendre les cultures des poumons négatives. Chez les malades atteints d’une tuberculose multirésistante, un traitement de deux mois avec le R207910, combiné aux antituberculeux de seconde ligne, a conduit à une stérilisation des cultures de crachats chez 47,6 % des malades comparés à 8,7 % des malades ayant rec¸u seulement les antituberculeux de seconde ligne associés au placebo du R207910. © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Diarylquinolines ; R207910 ; TMC207 ; Tuberculose

Abstract A new class of antibacterials, diarylquinolines, was identified. The lead compound, R207910 (TMC207), was able to inhibit Mycobacterium tuberculosis in vitro, in mice and in patients. R207910 targets the mycobacterial ATP synthase. In vitro, it displayed potent activities against both drug-sensitive and multidrug-resistant strains of M. tuberculosis. It was also strongly active against dormant bacilli in the Wayne’s dormancy culture system, hypoxia and nitric oxide models. In the murine model, when used alone, it was as active as the triple combination of rifampicin + isoniazid + pyrazinamide. When added to the previous combination or substituted for isoniazid or rifampicin, the treatment including the combinations containing R207910 led to culture conversion after 2 months of therapy. When added to the combination used to treat MDR-TB or substituted for moxifloxacin or ethionamide, the combinations containing R207910 led to culture conversion after 2 months of therapy. In MDR-TB infected patients, R207910 combined with second line drugs was able to convert more sputum cultures (47.6%) than the placebo combined to second line drugs regimen (8.7%). © 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Keywords: Diarylquinolines; R207910; TMC207; Tuberculosis

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Auteur correspondant. Adresses e-mail : [email protected], [email protected] (N. Lounis).

0399-077X/$ – see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.medmal.2009.09.007

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1. Introduction La tuberculose est sans conteste la plus terrible maladie contagieuse dont l’humanité ait eu, et a encore à souffrir. En 2006, 9,2 millions de nouveaux cas de tuberculose et 1,7 millions de morts ont été répertoriés dans le monde [1]. Un traitement efficace capable de guérir plus de 95 % des patients existe mais ne convient pas à tous les patients à cause de sa durée (six mois), de ses effets secondaires et de son inefficacité sur les tuberculoses à bacilles résistants aux deux antituberculeux majeurs que sont l’isoniazide (INH) et la rifampicine (RMP). Les contraintes majeures posées par le traitement actuel de la tuberculose ne peuvent être résolues que par la découverte de nouveaux antituberculeux capables de réduire la durée du traitement de la tuberculose et de traiter les tuberculoses à bacilles multirésistants. 2. La chimie des diarylquinolines : R207910 2.1. Découverte de la classe des diarylquinolines L’identification de cette classe de composés a été réalisée par criblage à haut débit de notre banque interne de composés (plus de 70 000 composés) sur Mycobacterium smegmatis qui est une mycobactérie non pathogène, plus facile et plus rapide à faire pousser in vitro que M. tuberculosis. Parmi les différents composés intéressants (hits) obtenus au cours de cet exercice et bien que modérément actifs contre M. smegmatis, nous avons retenu le premier représentant de la famille des diarylquinolines. Une étude de relation structure–activité (Fig. 1), conduite au laboratoire, avec pour objectif d’améliorer l’activité et les propriétés physicochimiques de la molécule primaire, a permis l’identification et la sélection du R207910. 2.2. Structure Les composés DARQ peuvent être très facilement différenciés des autres classes antimycobactériennes possédant une quinolone ou une quinoléine comme hétérocycle central. Cette différentiation peut se faire grâce à la spécificité de la fonctionnalisation du noyau quinoléine. En effet, la chaîne latérale

en position 3 de la quinoléine, responsable de l’activité antimycobactérienne, contient deux centres stéréogènes adjacents, un alcool tertiaire et une amine tertiaire. L’analyse structurale complète du R207910 a été réalisée avec succès en combinant conjointement une approche RMN 2D et modélisation moléculaire (analyse conformationnelle) [2]. La structure ainsi obtenue a été confirmée par diffraction X [3]. Ces travaux ont permis de déterminer la configuration absolue du R207910 ; le carbone portant le groupement phényle est R et le carbone portant le groupement hydroxyle est S. 2.3. Synthèse La voie de synthèse convergente du R207910 (Fig. 2) est réalisée en cinq étapes à partir de l’acide 3-phénylpropionique. Les deux étapes clés de ce schéma de synthèse sont la réaction de Vilsmeier-Haack permettant d’accéder au motif quinoléine 3 et la réaction de métallation de la benzyle quinoline 3 suivies de la condensation du composé cétonique 4. Nous avons obtenu un mélange de deux couples de diastéréoisomères 5 avec un rapport (RS,SR)/(RR,SS) de 40/60 que l’on peut facilement purifier et séparer sur gel de silice. Une séparation sur phase chirale du couple diastéréoisomèrique (RS,SR) a conduit au dérivé R207910 désiré 6 de configuration (1R,2S) (Fig. 2). 3. Mécanisme d’action Des souches de M. tuberculosis et M. smegmatis résistantes au R207910 ont été sélectionnées in vitro afin de déterminer la fréquence d’apparition des mutants résistants en comparaison avec celle de la RMP et d’évaluer la résistance croisée aux autres antituberculeux. Ces souches de M. tuberculosis et M. smegmatis résistantes au R207910 ont permis aussi d’étudier le mécanisme d’action du R207910. La fréquence d’apparition des mutants résistants au R207910 était comparable à celle de la RMP (entre 10−7 et 10−8 ). La sensibilité de la souche de M. tuberculosis résistante au R207910 (BK12) est restée inchangée vis-à-vis des autres antibiotiques tels que l’INH, la RMP, la streptomycine (SM), l’éthambutol (EMB), l’amikacine (AMK), la moxifloxacine (MFX) et le PA-824. Les génomes de la souche de M. tuberculosis (BK12), de deux souches de M. smegmatis

Fig. 1. Relation structure–activité du R207910 Structure–activity relationship of R207910.

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Fig. 2. Synthèse du R207910 Synthesis of R207910.

(R09 et R10) résistantes au R207910 ainsi que le génome de la souche parentale de M. smegmatis ont été pratiquement séquencés [4]. Les seules mutations qui ont été identifiées à partir des souches résistantes sont localisées sur le gène atpE codant pour la sous-unité c qui est une partie de la sous-unité F0 de l’ATP synthase. L’ATP synthase est une enzyme qui transporte les protons tout le long du gradient électrochimique (ou force protomotrice) et qui capture cette énergie afin de produire de l’ATP à partir de l’ADP et du Pi [5]. Les deux mutations identifiées sont : Asp32Val (D32 V) pour M. smegmatis et Ala63Pro (A63P) pour M. tuberculosis. Des études de complémentation ont été réalisées afin de vérifier que le gène atpE muté était bien responsable de la résistance au R207910. Ces études ont montré que la concentration minimale inhibitrice (CMI) du R207910 chez une souche de M. smegmatis sauvage transformée avec l’atpE muté, était très élevée [4]. Pour confirmer l’ATP synthase comme étant la cible du R207910, des études mesurant la quantité d’ATP synthétisée par l’ATP synthase de M. tuberculosis sensible au R207910 (H37Rv) et par l’ATP synthase du mutant résistant au R207910 (BK12) en présence et en absence de R207910 ont été effectuées. Ces études ont montré que le taux d’ATP cellulaire diminuait en présence du R207910 chez la souche sensible au R207910 mais que ce taux ne changeait pas en présence du R207910 chez la souche résistante au R207910 [5], ce qui confirme l’action du R207910 sur l’ATP synthase de M. tuberculosis.

de M. tuberculosis, varie de 0,002 à 0,13 ␮g/ml [6]. Les CMI50 et CMI90 sont respectivement de 0,03 et 0,06 ␮g/ml pour les souches sensibles et multirésistantes. La CMI du R207910 sur une souche de M. tuberculosis ultrarésistante est de 0,03 ␮g/ml [6]. Des CMI du R207910 similaires à celles trouvées avec M. tuberculosis (< 0,06 ␮g/ml) sont observées avec les mycobactéries suivantes : M. avium, M. fortuitum, M. smegmatis et M. marinum. Avec les mycobactéries M. abscessus et M. ulcerans, on observe des CMI relativement basses comprises entre 0,06 et 0,5 ␮g/ml [4]. En présence de M. xenopi, M. novocastrence et M. shimoidei, les CMI trouvées sont plus élevées à savoir entre 4 et 8 ␮g/ml [6]. Sur d’autres bactéries à croissance rapide telles que Staphylococcus aureus et Escherichia coli, les CMI du R207910 sont beaucoup plus élevées que sur les mycobactéries sensibles (> 4 ␮g/ml) [4]. 4.1.2. Activité dans les macrophages L’activité du R207910, du SQ109 (un dérivé de l’EMB) et de la RMP a été évaluée dans les macrophages murins (lignée cellulaire M) ainsi que sur la lignée cellulaire J774 infectés avec la souche M. tuberculosis H37Rv ayant la luciférase (pSMT). Les résultats ont montré que le R207910 était beaucoup plus actif que le SQ109 et la RMP. L’association du R207910 et du SQ109 s’est avérée plus active que les associations R207910 + RMP et SQ109 + RMP [7]. 4.2. Activité du R207910 sur les bacilles dormants

4. Activité in vitro 4.1. Activité du R207910 sur les bacilles à multiplication active 4.1.1. CMI sur milieux axéniques La CMI du R207910, déterminée sur une batterie de souches sensibles (41 souches) et multirésistantes (44 souches)

L’activité du R207910 a été mesurée sur une population de bacilles dormants de M. tuberculosis dans trois modèles. Dans le modèle de Wayne, les cultures sont soumises à une réduction graduelle du taux d’oxygène afin d’induire la dormance des bacilles de la tuberculose. Dans le modèle de l’hypoxie, les cultures de M. tuberculosis sont soumises à une anaérobiose drastique et immédiate afin d’induire la dormance des bacilles.

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Dans le modèle de l’oxyde d’azote (NO), une population de bacilles dormants est obtenue après incubation des cultures de M. tuberculosis en présence du NO. Dans les trois modèles, le R207910 et l’INH sont testés à la concentration de 10 ␮g/ml sur une souche sensible (H37Rv) et sur une souche résistante au R207910 (BK12). Le N,N’-dicyclohexyl-carbodiimde (DCCD), un inhibiteur non spécifique de l’ATP synthase, est testé également dans les trois modèles et sur les mêmes souches mycobactériennes à la concentration de 100 ␮g/ml [8]. Le R207910 a été actif sur les populations bactériennes sensibles (H37Rv) en réduisant le nombre des unités formant des colonies (UFC) de 1,8 log10 , 2,1 log10 et 0,5 log10 respectivement dans les modèles de Wayne, de l’hypoxie et du NO. L’INH est totalement inactif sur les souches sensible et résistante dans les trois modèles. Le DCCD a réduit le nombre des UFC dans les deux populations et dans les trois modèles [8]. Ces résultats montrent que le R207910 est très actif sur les bacilles dormants et que son activité est spécifiquement axée sur la population de bacilles dormants de M. tuberculosis sensibles au R207910, confirmant une nouvelle fois l’ATP synthase comme étant la cible du R207910.

que pour l’ATP synthase humaine [11]. Ces résultats montrent aussi qu’il existe une marge importante entre les concentrations nécessaires pour obtenir une efficacité du R207910 contre les bacilles de la tuberculose et les concentrations pouvant entraîner une toxicité du R207910.

4.3. Prévention du carryover du R207910 dans les prélèvements pathologiques in vitro

L’activité du R207910 a été évaluée dans un modèle d’infection tuberculeuse non établie où les souris sont traitées quotidiennement dès le lendemain de l’infection. Les souris sont infectées par voie intraveineuse avec un large inoculum (6 à 7 log10 ) et le R207910 a été testé aux concentrations suivantes : 1,5, 3,25, 6,5, 12,5, 25 et 50 mg/kg. L’INH administré oralement, à la dose de 25 mg/kg, a été utilisé comme traitement de référence. Les résultats de cette étude ont montré que le R207910 (Tableau 1) [4] :

Le R207910 est très actif contre M. tuberculosis comme le montrent les CMI et les études réalisées chez la souris [4]. Il possède aussi un large volume de distribution dans les tissus de l’organisme, ce qui peut conduire à la présence de fortes concentrations du produit au site de l’infection [4]. La culture de prélèvements biologiques (crachats chez l’homme, poumons ou rates chez l’animal de laboratoire) in vitro pourrait conduire à la mise en culture des bacilles tuberculeux en présence d’une concentration élevée du R207910. Cela aura comme conséquence d’entraîner une fausse négativité de la culture et une surestimation de l’activité du R207910. Pour parer à ce phénomène (dit carryover en anglais), des milieux riches en protéines doivent être utilisés (Lowenstein-Jensen ou 7H11 supplémenté avec 5 % d’albumine de sérum bovin). Dans ces milieux, le R207910 se lie aux protéines ce qui permet aux bacilles de pousser [9]. L’utilisation du milieu 7H11 contenant 5 % d’albumine de sérum bovin a permis de cultiver M. tuberculosis à partir de crachats de malades traités pendant huit semaines avec le R207910 [10]. 5. Sélectivité du R207910 pour l’ATP synthase des mycobactéries Des études mesurant la quantité de R207910 nécessaire pour inhiber la production d’ATP par l’ATP synthase de M. smegmatis et par l’ATP synthase mitochondriale humaine ont été réalisées en utilisant une souche de M. smegmatis et une lignée cellulaire cancéreuse humaine. Les résultats ont montré que pour inhiber la production d’ATP dans la mitochondrie, il fallait une quantité de R207910 20 000 fois supérieure à celle qui inhibe la production d’ATP par M. smegmatis, ce qui démontre une plus importante spécificité du R207910 pour l’ATP synthase des mycobactéries

6. Pharmacocinétique chez la souris Une dose unique de 25 mg/kg de R207910 administrée oralement conduit à une concentration plasmatique maximale (Cmax ) de 1,1 à 1,3 ␮g/ml après deux à quatre heures. L’aire sous la courbe pour la concentration en fonction du temps (ASC) varie entre 18,5 à 19,4 ␮g × h/ml. Le R207910 est fortement distribué dans divers tissus et organes y compris les poumons et la rate. Les taux pulmonaires sont 20 fois plus élevés que les taux plasmatiques. Les demi-vies varient entre 43,7 et 64 heures dans le plasma et de 28,1 à 92 heures dans les tissus [4]. 7. Activité du R207910 dans les modèles animaux 7.1. Modèle murin d’infection non établie

• prévenait la mortalité dès 1,5 mg/kg ; • prévenait la multiplication bacillaire, la splénomégalie et les lésions pulmonaires dès 6,25 mg/kg (concentration minimale effective) ; • réduisait la charge bacillaire de plus de 3 log10 dès 12,5 mg/kg (dose minimale inhibitrice). Tableau 1 Moyennes des unités formant des colonies (UFC) dans les rates et les poumons des souris infectées avec M. tuberculosis et traitées avec le R207910. Average CFU counts in the lungs and spleens of M. tuberculosis infected and R207910 treated mice. Groupesa

Nombre de souris

Moyennes des UFC (log10 ) par Rate

Non traitées INH 25 mg/kg R 207910 1,5 mg/kg R 207910 3 mg/kg R 207910 6,5 mg/kg R 207910 12,5 mg/kg R207910 25 mg/kg R207910 50 mg/kg

10 10 8 10 7 8 10 10

5,33 3,50 6,34 5,88 4,12 2,27 2,17 1,44

Poumon ± ± ± ± ± ± ± ±

0,15 0,18 0,29 0,42 0,46 0,32 1,06 0,62

4,78 2,90 7,06 5,97 4,07 2,16 1,24 1,07

± ± ± ± ± ± ± ±

0,17 0,52 0,27 0,27 0,54 0,32 0,36 0,00

a À l’exception des souris non traitées chez qui les valeurs ont été obtenues au j1 après infection, les autres résultats proviennent de souris sacrifiées après 28 jours de traitement. Le traitement a débuté le jour suivant l’infection (j1), et a été administré cinq fois par semaine pendant quatre semaines. INH : isoniazide.

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Tableau 2 Moyennes des unités formant des colonies (UFC) dans les rates et les poumons des souris infectées avec M. tuberculosis et traitées pendant deux mois avec des régimes incluant le R207910 et actifs contre les bacilles sensibles. Average CFU counts in the lungs and spleens of M. tuberculosis infected mice treated for 2 months with R207910-containing regimens active against drug susceptible bacilli. Régimes thérapeutiquesc

UFC dans les rates après deux mois de traitement (proportion de souris avec culture négative/nombre total des souris)

Non traitées R 10 mg/kg J 25 mg/kg RHZ RHJ JHZ RJZ RHZJ

6,4 2,8 1,2 1,9 0,6 0,07 0,07 0,1

± ± ± ± ± ± ± ±

0,3 0,3 (0/9) 0,5 (0/8) 0,5 (0/10) 0,6 (0/9) 0,00a (8/9) 0,00b (7/9) 0,2 (5/10)

UFC dans les poumons après deux mois de traitement (proportion de souris avec culture négative/nombre total des souris) 5,9 ± 0,5 1,9 ± 0,5 (0/9) 0,2 ± 0,3 (6/8) 1,0 ± 0,6 (0/10) 0,2 ± 0,4 0,0 (9/9) 0,0 (9/9) 0,0 (10/10)

a

Une colonie isolée chez une souris. Une colonie isolée chez deux souris. c À l’exception des souris non traitées chez qui les valeurs ont été obtenues au j14 après infection, les autres résultats proviennent de souris sacrifiées après huit semaines de traitement. Le traitement a débuté deux semaines après l’infection (j14) et a été administré cinq fois par semaine pendant huit semaines. R (10 mg/kg) : rifampicine, J (25 mg/kg) : R207910, H (25 mg/kg) : isoniazide, Z (150 mg/kg) : pyrazinamide. Les valeurs représentent les moyennes±écart-types (comme dans le tableau 3). b

7.2. Modèle murin d’infection établie 7.2.1. Efficacité du R207910 en association avec les antituberculeux de 1re ligne L’activité du R207910 a été aussi évaluée dans un modèle d’infection établie où les souris sont infectées par voie intraveineuse avec un large inoculum (6 à 7 log10 ). Afin d’avoir une population bactérienne dans les poumons des souris proche de celle présente dans les cavernes tuberculeuses de l’homme (7 à 8 log10 ), le traitement est commencé deux semaines après l’infection. Les résultats ont montré que le R207910 seul était aussi actif que la triple association RMP + INH + pyrazinamide (PZA). L’addition du R207910 à un traitement de deux mois avec les doubles associations RMP + PZA et INH + PZA ou à la triple association RMP + INH + PZA stérilise pratiquement toutes les cultures des poumons et des rates des souris alors que le traitement standard nécessite quatre mois pour atteindre la même efficacité (Tableau 2) [4]. Des études réalisées dans le même modèle ont montré que chez les souris dont les poumons étaient cultures négatives après six mois de traitement avec l’association RMP + INH + PZA, le taux de rechutes après trois mois de suivi sans traitement est de 17 % [12]. Trois et quatre mois de traitement avec la combinaison du R207910 avec le régime standard RMP + INH + PZA ont donné lieu à des taux de rechutes respectifs de 35 et 6 % [12]. L’omission de l’INH du traitement précédent a conduit à des taux de rechutes respectifs de 28 et 13 % après trois et quatre mois de traitement, mais l’omission de la RMP a conduit à des taux de rechutes beaucoup plus élevés (72 % à trois mois et 29 % à quatre mois) confirmant l’importante activité stérilisante de la RMP [12]. Chez la souris, le R207910 est le premier antibiotique a avoir réduit la durée du traitement de la tuberculose à bacilles sensibles de six à quatre mois quand il est associé à RMP + INH + PZA ou quand il remplace l’INH. Une étude réalisée chez la souris infectée par inhalation avait montré que le remplacement de l’INH par la MFX dans la combinaison RMP + INH + PZA conduisait

à la réduction de la durée du traitement de six à quatre mois [13], mais malheureusement, la capacité de ce régime thérapeutique à réduire la durée du traitement n’a pas pu être confirmée dans un modèle où les souris sont infectées par voie intraveineuse [12]. De plus, dans un essai clinique réalisé chez des patients atteints de tuberculose pulmonaire à bacilles sensibles, le remplacement de l’INH par la MFX dans la combinaison RMP + INH + PZA + EMB n’a pas montré de bénéfice après huit semaines de traitement [14]. 7.2.2. Impact de la réduction de la dose du R207910 sur le traitement de la tuberculose à bacilles sensibles Des dosages plus faibles du R207910 ont été testés en association avec la triple association RMP + INH + PZA sur M. tuberculosis dans un modèle murin d’infection établie. Les résultats ont montré que la réduction de la dose du R207910 (de 25 à 12,5 et même à 6,25 mg/kg) a permis de réduire le nombre de bacilles et d’augmenter le taux de cultures négatives après deux mois de traitement par rapport à l’association RMP + INH + PZA [15]. Cet effet n’a jamais été observé avec d’autres antibiotiques tels que la MFX, la sparfloxacine et le PA-824 [15]. 7.2.3. Efficacité du R207910 en association avec la rifapentine pour le traitement hebdomadaire de la tuberculose à bacilles sensibles La possibilité de traiter la tuberculose une fois par semaine avec le R207910 a été évaluée dans un modèle d’infection établie de tuberculose murine. Cela a été rendu possible grâce à la présence sur le marché depuis 1998 de la rifapentine (RPT), un dérivé de la RMP qui a une demi-vie longue. Donné une fois par semaine pendant deux mois, le R207910 a réduit la population bactérienne de 5 à 6 log10 alors que la RPT a réduit la population bactérienne de 3 à 4 log10 . La triple association R207910 + RPT + PZA a conduit à la stérilisation des cultures de poumons de neuf souris sur dix après deux mois de traitement (seulement huit doses au total) alors que le traitement standard

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Tableau 3 Moyennes des unités formant des colonies (UFC) dans les rates et les poumons des souris infectées avec M. tuberculosis et traitées pendant deux mois avec des régimes incluant le R207910 et actifs contre les bacilles multirésistants. Average CFU counts in the lungs and spleens of M. tuberculosis infected mice treated for 2 months with R207910-containing regimens active against drug multidrug bacilli. Régimes thérapeutiquesb

UFC dans les rates après deux mois de traitement (proportion de souris avec culture négative/nombre total des souris)

Non traités j0 J seul RHZ AEtMZ AEtZ AMZ AEtZJ AMZJ AEtMZJ

6,5 1,2 1,9 1,6 2,8 1,9 0,1 0,07 0

± ± ± ± ± ± ± ± ±

0,2 0,5 (0/8) 0,5 (0/10) 0,4 (0/10) 0,3 (0/10) 0,5 (0/10) 0,1 (8/9) 0,00a (7/8) 0 (8/8)

UFC dans les poumons après deux mois de traitement (proportion de souris avec culture négative/nombre total des souris) 5,9 0,2 1,0 0,1 1,2 0,8 0 0 0

± ± ± ± ± ± ± ± ±

0,5 0,3 (6/8) 0,5 (0/10) 0,1 (5/10) 0,3 (0/10) 0,6 (0/10) 0 (9/9) 0 (8/8) 0 (8/8)

a

Une colonie isolée chez une souris. À l’exception des souris non traitées chez qui les valeurs ont été obtenues au j14 après infection, les autres résultats proviennent de souris sacrifiées après huit semaines de traitement. Le traitement a débuté deux semaines après l’infection (j14) et a été administré cinq fois par semaine pendant huit semaines. R (10 mg/kg) : rifampicine, J (25 mg/kg) : R207910, H (25 mg/kg) : isoniazide, Z (150 mg/kg) : pyrazinamide, A (150 mg/kg) : amikacin, Et (50 mg/kg) : éthionamide, M (100 mg/kg) : moxifloxacin. Les valeurs représentent les moyennes ± écarts-types. b

RMP + INH + PZA donné quotidiennement (40 doses) n’a réussi à stériliser aucune culture de souris [16].

7.2.4. Efficacité du R207910 en association avec les antituberculeux de 2e ligne L’activité du R207910 a été mesurée dans un modèle d’infection établie où les souris sont infectées par voie intraveineuse avec un large inoculum (6 à 7 log10 ) et le traitement est commencé deux semaines après l’infection. Dans ce modèle, le R207910 a été testé seul ou en association avec les antituberculeux de 2e ligne. Les résultats ont montré que le R207910 seul était aussi actif que la quadruple association AMK + éthionamide (ETHIO) + PZA + MFX (AMK + ETHIO + PZA + MFX). Quand le R207910 est additionné aux antituberculeux de 2e ligne, deux mois de traitement ont réussi à stériliser pratiquement toutes les cultures des poumons et des rates des souris (Tableau 3) [17] alors qu’en absence du R207910, six et neuf mois sont nécessaires pour obtenir le même résultat dans les poumons et dans les rates, respectivement [18]. Des études réalisées dans le même modèle ont montré que malgré la stérilisation des cultures des poumons après six mois de traitement avec AMK + ETHIO + PZA + MFX, le taux de rechutes après trois mois de suivi sans traitement est de 58 % [19]. L’adjonction du R207910 à ce régime thérapeutique a permis de réduire le taux de rechutes de 58 à 28 %. Deux mois de traitement avec l’association R207910, MFX et le PZA suivi de deux mois de traitement avec la double combinaison R207910 et la MFX a conduit à une stérilisation des cultures à la fin de quatre mois de traitement mais le taux de rechutes fut de 40 %. Pour le même traitement, si la phase de continuation sans le PZA est prolongée de deux mois, le taux de rechutes baisse significativement pour n’atteindre que 11 %, taux de rechute similaire à celui obtenu avec le traitement standard de la tuberculose à bacilles sensibles dans la même étude [19].

7.2.5. Activité du R207910 dans un modèle de tuberculose du cobaye L’activité du R207910 a été évaluée dans un modèle de tuberculose du cobaye. Les cobayes sont infectés par inhalation (aérosol) avec 20 à 30 bacilles de la tuberculose. Le R207910 a été administré oralement aux doses de 5, 10 et 15 mg/kg pendant six semaines. La triple association RIF + INH + PZA a été utilisée comme traitement de référence. Le traitement est commencé après six semaines d’infection. Six semaines de traitement quotidien avec la triple combinaison RIF + INH + PZA ont réduit la population bactérienne présente au début du traitement de 1,73 log10 . Le R207910 donné aux doses de 5, 10 et 15 mg/kg a réduit la population bactérienne présente dans les poumons des cobayes de 3, 4 et 4,4 log10 , respectivement [20]. 8. Pharmacocinétique humaine 8.1. Pharmacocinétique du R207910 chez les volontaires sains Dans un essai clinique randomisé, contrôlé, réalisé en double insu, les volontaires sains ont rec¸u une dose unique du R207910 administré oralement à des concentrations ascendantes (10, 30, 100, 300, 450 et 700 mg). La concentration plasmatique maximale (Cmax ) a été atteinte après cinq heures (Tmax ). Les Cmax et les ASC ont augmenté proportionnellement à l’augmentation de la dose. La demi-vie terminale fut indépendante de la dose. Les Cmax ont été proportionnelles à la dose administrée et allaient de 0,07 ␮g/ml dans le plasma pour la plus petite dose (10 mg) à 9 ␮g/ml pour la plus forte dose (700 mg) [4]. 8.2. Pharmacocinétique du R207910 chez les patients Dans un essai clinique randomisé réalisé en ouvert, des malades tuberculeux ont rec¸u 25, 100 ou 400 mg de

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R207910 administré oralement pendant sept jours. L’INH et la RMP ont été utilisés comme traitement de référence aux posologies respectives de 300 et 600 mg/j. Les principaux paramètres pharmacocinétiques ont été mesurés à la fin des sept jours de traitement. Après administration de 25, 100 et 400 mg per os pendant sept jours, les Cmax ont été de 0,32 ␮g/ml, 1,21 ␮g/ml et 5,5 ␮g/ml, respectivement. Les ASC ont été de 3,97, 16,05 et 64,75 ␮g × h/ml. Le temps nécessaire pour atteindre la concentration maximale dans le plasma (Tmax ) a été de quatre heures quelle que soit la dose administrée [21]. Dans un essai randomisé, contrôlé, réalisé en double insu, chez des malades atteints de tuberculose à bacilles multirésistants, le R207910 a été administré quotidiennement à la dose de 400 mg pendant deux semaines puis trois fois par semaine à la dose de 200 mg pendant six semaines. Le R207910 ou son placebo ont été donnés en association avec un traitement de seconde ligne administré quotidiennement et contenant la kanamycine (KAN), l’ofloxacine (OFLO), l’ETHIO, le PZA et la cyclosérine (CS). Le R207910 a été administré après le petit déjeuner. Le R207910 a été dosé dans le plasma des patients après deux et huit semaines de traitement. Les concentrations minimales, moyennes et maximales plasmatiques après deux semaines de traitement ont été de 0,96 ± 0,56, 1,77 ± 0,70 et 3,27 ± 1,14 ␮g/ml, respectivement. Après huit semaines de traitement, elles étaient de 0,62 ± 0,47, 0,90 ± 0,54 et 1,66 ± 0,72 ␮g/ml, respectivement [10]. 9. Activité du R207910 chez les patients 9.1. Activité du R207910 chez des patients ayant une tuberculose à bacilles sensibles Un essai clinique randomisé, ouvert, a évalué l’activité précoce du R207910 chez des malades diagnostiqués avec une tuberculose pulmonaire à bacilles sensibles. Ces malades ont été randomisés pour recevoir le R207910 pendant sept jours aux doses de 25, 100 ou 400 mg administré oralement une fois par jour. Les groupes témoins ont rec¸u l’INH ou la RMP aux posologies respectives de 300 et 600 mg/j. À la fin des sept jours de traitement, tous les malades étaient mis sous traitement antituberculeux de première ligne associant deux mois de RMP + INH + PZA et streptomycine ou EMB suivi de quatre mois de RIF + INH. L’activité des trois antibiotiques a été mesurée quotidiennement en déterminant le nombre des UFC dans les crachats des malades. Les résultats de cette étude ont montré que le R207910 administré à la dose de 400 mg/j a réduit la population bactérienne présente au début du traitement de 0,77 log10 après sept jours de traitement. La RMP et l’INH ont réduit la population bactérienne de 1,70 et 1,88 log10 , respectivement (Fig. 3) [21]. L’INH et la RMP ont entraîné une réduction du nombre des UFC dès la première dose. Contrairement à l’INH et à la RMP, le R207910 utilisé à la dose de 400 mg/j a entraîné une réduction du nombre des UFC après la 4e dose seulement. Le nombre moyen des bacilles tués par jour est inférieur pour le R207910 que pour l’INH et la RMP (0,11, 0,27 et 0,24 log10 , respectivement). La réduction du nombre de bacilles par l’INH, la RMP et la dose la plus élevée du R207910 a été

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Fig. 3. Activité du R207910 administré oralement à 400 mg/j pendant sept jours comparativement à l’isoniazide (INH 300 mg/j) et la rifampicine (RMP 600 mg/j) chez des malades ayant une tuberculose à bacilles sensibles. Activity of TMC207 administered orally at 400 mg per day for 7 days compared to isoniazid (INH 300 mg/d) and rifampicin (RMP 600 mg/d) in drug-susceptible tuberculosis infected patients.

statistiquement significative en comparaison avec le nombre de bacilles présents chez les patients avant le début du traitement. Le R207910 donné aux doses de 25 et 100 mg/j n’a entraîné aucune réduction des UFC [21]. Dans des essais similaires, l’activité précoce de deux nouveaux antituberculeux en développement, le PA-824 [22] et l’OPC-67683 [23], a été déterminée. Les nombres moyens de bacilles tués par jour furent de 0,098 et 0,05 log10 , respectivement pour le PA-824 [22] et l’OPC-67683 [23]. Ces nombres furent moins importants que ceux tués par le comparateur [22,23]. 9.2. Activité du R207910 chez des patients ayant une tuberculose à bacilles multirésistants Un autre essai clinique randomisé, contrôlé, réalisé en double insu pour évaluer l’activité du R207910 donnée pendant huit semaines a été conduit chez des malades ayant une tuberculose à

Fig. 4. Proportion de malades (n = 44) ayant stérilisé leurs cultures de crachats après huit semaines de traitement par un traitement de seconde ligne combiné au R207910 ou à son placebo. Proportion of patients (n = 44) who converted their sputum cultures after 8 weeks of second-line treatment combined with R207910 or its placebo.

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bacilles multirésistants. Les malades ont été randomisés en deux groupes recevant l’un le R207910, l’autre son placebo et les deux furent associées à la KAN, l’OFLO, l’ETHIO, le PZA et la CS. Les cultures des crachats ont été réalisées toutes les semaines sur milieu de culture liquide (MGIT 960, Becton Dickinson, MD, États-Unis) et pour certains patients des cultures de crachats ont été réalisées sur milieu solide (7H11 + 5 % d’albumine de sérum bovin) [9]. Les résultats de cet essai ont montré que 47,6 % des malades ayant rec¸u le R207910 ont stérilisé leur culture sur MGIT 960 contre seulement 8,7 % des malades ayant rec¸u le placebo (p = 0,0034) (Fig. 4). Les résultats des cultures sur milieux solides ont été négatives pour tous les malades ayant rec¸u le régime contenant le R207910 après quatre semaines de traitement alors que 96 % des malades ayant rec¸u le régime contenant le placebo du R207910 avaient encore une culture positive sur milieu solide à la fin des huit semaines de traitement (p = 0,01) [10]. 10. Conclusions Le R207910 est un nouvel antibiotique appartenant à la famille des diarylquinolines ou DARQ et qui a une activité très prometteuse contre la tuberculose. Ce composé est le premier antibiotique qui inhibe l’ATP synthase, source d’énergie de la bactérie. Le R207910 a montré une activité importante sur diverses mycobactéries aussi bien à croissance rapide que lente. Ce composé est actif à la fois sur les souches sensibles de M. tuberculosis et sur les souches multirésistantes. Le R207910 a montré une activité importante sur des bacilles dormants de M. tuberculosis. Chez la souris, le R207910 a montré une activité supérieure à celle de l’INH, de la RMP et une activité similaire à celle de la triple association RMP + INH + PZA. Cette molécule innovante permet de réduire la durée du traitement de la tuberculose à bacilles sensibles aussi bien que celui de la tuberculose à bacilles multirésistants chez la souris. Les premiers résultats chez l’homme montrent que le R207910, associé aux antituberculeux de seconde ligne, est capable de stériliser les cultures des crachats des patients atteints de tuberculose multirésistante plus rapidement que les antituberculeux de seconde ligne. Références [1] World Health Organization. Global tuberculosis control: surveillance, planning, financing. Geneva: WHO; 2007. [2] Gaurrand S, Desjardins S, Meyer C, Bonnet P, Argoullon JM, Oulyadi H, et al. Conformational analysis of R207910, a new drug candidate for the treatment of tuberculosis, by a combined NMR and molecular modeling approach. Chemical Biology & Drug Design 2006;68: 77–84. [3] Petit S, Coquerel G, Meyer C, Guillemont J. Absolute configuration and structural features of R207910, a novel anti-tuberculosis agent. Journal of Molecular Structure 2007;837:252–6. [4] Andries K, Verhasselt P, Guillemont J, Göhlmann HWH, Neefs JM, Winkler H, et al. A diarylquinoline drug active on the ATP synthase of Mycobacterium tuberculosis. Science 2005;307: 223–7. [5] Koul A, Dendouga N, Vergauwen K, Molenberghs B, Vranckx L, Willebrords R, et al. Diarylquinolines target subunit c of mycobacterial ATP synthase. Nature Chemical Biology 2007;3:323–4.

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