Chimie Organique - CNRS URA2128  


  RESPONSABLEDr MULARD Laurence / lmulard@pasteur.fr
  MEMBRESDr BAHRAMI Fariborz / Dr BALEUX Françoise / Dr BAY Sylvie / Dr BEAUD Diane
BOUTET Julien / COIC Yves-Marie / Dr DESCROIX Karine / Dr FREIRE GARD Teresa
Dr GARCIA Alphonse / Dr GASSE Cécile / GODET Angélique / Dr JANIN Yves
Dr JESTIN Jean-Luc / Dr KAMINSKI Alexandre / Dr KIM Tae Hee / LANDIRES Ivan
Dr MUNIER-LEHMANN Hélène / Dr POCHET Sylvie / Dr VICHIER-GUERRE Sophie / Dr VRASIDAS Ioannis

  Rapport d'activité

La conception, la synthèse et l’étude de molécules biologiquement actives représentent les principales activités de l’Unité de Chimie Organique. L'accès à des molécules originales d'intérêt (glycoconjugués à potentiel vaccinal, inhibiteurs d’enzymes ou produits spécifiques de certaines cibles biologiques) s'appuie sur une forte synergie entre le développement de stratégies de synthèse innovantes, la caractérisation et l'étude des relations structure/activité, interaction/fonction, d'une grande diversité de nouvelles entités chimiques. L'étude biochimique de nucléoside monophosphate kinases et de protéine phosphatases et les programmes de sélection in vitro et in vivo combinés à l’évolution dirigée d’enzymes sont également des thématiques activement développées.

Synthèse peptidique

(F. Baleux, Y-M. Coïc)

Spécialisée dans la synthèse de peptides, notre équipe est impliquée dans de nombreuses collaborations avec des équipes pasteuriennes et extérieures.

Une grande partie de l’activité est dédiée à l’optimisation de séquences peptidiques capables d’interférer avec l’état d’oligomérisation de la protéine NEMO (IKKγ) (coll. F. Agou et M. Véron, Régulation Enzymatique des Activités cellulaires). A ce jour, une cinquantaine de peptides ont été synthétisés. Les résultats biologiques montrent que des peptides issus du domaine d’oligomérisation de NEMO sont capables de bloquer l’activation de la voie NF-κB en réponse à plusieurs stimuli pro-inflammatoires (LPS, IL-1, TNF-α) ou carcinogène (PMA) avec des IC50 de l’ordre du μmolaire et d’induire l’apoptose de cellules cancéreuses dans la même gamme de concentration. Ces résultats valident le concept d’une nouvelle stratégie d’inhibition de la voie NF-κB dans les thérapies anti-inflammatoires et anti-cancéreuses.

La synthèse de l’isoforme γ de SDF (Stroma Cell Derived Factor, 98 AAs) a été réalisée et ses principaux sites d’interaction avec l’héparine ont été identifiés (coll H. Lortat-Jacob, IBS, Grenoble et F. Arenzana, Pathogénie Virale Moléculaire).

Antigènes polyosidiques : Synthèse, fonction et potentiel vaccinal

(J. Boutet, K. Descroix, T-H. Kim, I. Vrasidas, C. Guerreiro, L. Mulard)

Les polyosides présents à la surface de nombreux pathogènes sont des antigènes privilégiés dans la conception de vaccins anti-infectieux. Dans ce contexte, nous étudions la relation structure/fonction de deux familles d'antigènes polyosidiques et développons de nouvelles stratégies vaccinales.

- Shigella flexneri sérotype 2a, principale responsable de la forme endémique de la dysenterie bacillaire, est une bactérie Gram négatif dont le lipopolyoside (LPS) est la cible majeure de la réponse humorale protectrice contre une ré-infection. Combinant approches chimique, immunochimique et étude in vivo, nous avons identifié un pentadécaoside agissant comme mime fonctionnel puissant de la partie polyosidique (antigène O) de ce LPS (coll. A. Phalipon, Pathogénie Microbienne Moléculaire). L'analyse des bases structurales à l'origine de ce mimétisme est en cours (coll. M. Delepierre (RMN des Biomolécules), G. Bentley (Immunologie Structurale)). En outre, mettant à profit notre expertise en glycochimie, nous avons développé une alternative originale aux approches "vaccins glycoconjugués" conventionnelles qui utilisent un polyoside purifié. Une étude clinique phase I est envisagée pour le candidat vaccin retenu.

- Cryptococcus neoformans est une levure capsulée à l'origine de la cryptococcose, une infection opportuniste grave. Dans la perspective de confirmer la structure hypothétique du polyoside capsulaire (PC) de cette levure et d’en comprendre les propriétés immunologiques (coll. G. Janbon, Mycologie Moléculaire), nous développons des stratégies de synthèse performantes d'oligosides représentatifs du PC.

Glycoconjugués à potentiel vaccinal anti-tumoral

(T. Freire, C. Ganneau, S. Bay)

Notre programme de recherche vise à développer des vaccins anti-cancer basés sur le marqueur tumoral osidique Tn (collaboration avec C. Leclerc et R. Lo-Man, Unité de Recherche de Régulation Immunitaire et Vaccinologie). Nous avons ainsi mis au point un vaccin synthétique, le MAG ou Multiple Antigenic Glycopeptide, pour lequel un développement clinique est actuellement envisagé par l'Institut Pasteur.

Afin de faciliter les synthèses, nous avons développé une nouvelle stratégie de préparation enzymatique pour ce type de produits complexes. Les vaccins glycoprotéiques obtenus sont constitués d'une mucine associée à certains cancers (MUC6) et présentent une forte densité en antigènes Tn. Leurs propriétés immunologiques sont en cours d'évaluation.

Chimie médicinale

(S. Prado, V. Huteau, Y. Janin)

Une nouvelle famille d’antituberculeux présentant un mode d’action original est en cours d’étude. Un autre exemple de recherche d’antituberculeux originaux prend l’isoniazide comme point de départ. Son mécanisme d’action est toujours sujet de recherche. Il a été démontré récemment que ce médicament agit grâce à une activation métabolique par une catalase mycobactérienne conduisant à la formation d’un adduit isoniazide-NADH. Nous travaillons actuellement à la synthèse et à l’évaluation de composés qui miment cet adduit et conserveraient une activité d’inhibition de l’énoyle réductase de Mycobacterium tuberculosis. Par ailleurs, nous développons une activité de synthèse de nouvelles entités chimiques dans le cadre du pôle de compétitivité MEDICEN en infectiologie.

Nucléosides, nucléotides et enzymes du métabolisme des nucléosides

Cette thématique regroupe des expertises de chimie par la synthèse et l’étude de la réactivité d’analogues de nucléosides, et de biochimie par l’étude des enzymes des voies de biosynthèse des nucléosides.

- Caractérisation d’une pyrophosphatase humaine, hMTH1

(L. Dugué, S. Pochet)

L'ADN cellulaire est sujet à dégradation par une variété d'agents oxidants. Les nucléotides modifiés présents dans le "pool" nucléotidique sont hydrolysés, empêchant ainsi leur incorporation dans l'ADN et l'ARN. Ainsi, la pyrophosphohydrolase MutT chez E. coli hydrolyse le 8-oxo-dGTP en monophosphate correspondant. Une étude préliminaire a montré que l’enzyme hMTH1, homologue humain de MutT, hydrolyse non seulement le 8-oxo-dGTP, mais aussi d’autres nucléosides triphosphate puriques, tels que 8-oxo-dATP et 2-hydroxydATP. En collaboration avec le Dr H. Kamiya (Hokkaido, Japon) nous avons cherché à caractériser la spécificité de substrats de cette enzyme. Les facteurs importants dans la reconnaissance des nucléotides par l'enzyme ont pu être précisés à l’aide d'une série d'analogues puriques sous forme de dérivés 5'-triphosphate.

- Etude de la spécificité de substrat de la TMPK de vaccine

(C. Gasse, L. Dugué, S. Pochet)

En collaboration avec le Dr D. Deville-Bonne (Institut J. Monod, Paris VI), différents analogues fluorescents du thymidylate ont été synthétisés afin de caractériser le site dTMP de la TMPK de vaccine. Une étude de spécificité a été menée à l'aide d'une première série d'analogues nucléotidiques. Nous aborderons ensuite la synthèse d'inhibiteurs et de substrats alternatifs de la TMPKvv en tant qu'antiviraux potentiels.

- Nucléoside monophosphate kinases de Mycobacterium tuberculosis - synthèse d'inhibiteurs et activité antimycobactérienne d'analogues de nucléosides

(H. Munier-Lehmann, N. Ouarti, C. Gasse, L. Dugué, V. Huteau, S. Pochet)

Les NMPKs assurent la phosphorylation des différents nucléosides monophosphate en dérivés diphosphate et sont caractérisées par une grande spécificité pour le nucléoside monophosphate accepteur. Les cinq NMPKs de M. tuberculosis présentent des caractéristiques distinctes de leurs homologues eucaryotes. Codées par des gènes essentiels, elles constituent des cibles nouvelles d'intérêt pour la recherche d'antituberculeux et leur étude fait partie du programme GPH Tuberculose. La conception d’inhibiteurs spécifiques de la TMPK a été entreprise selon plusieurs approches : criblage in silico de banques de molécules, synthèse d'analogues nucléosidiques et non nucléosidiques du thymidylate. Deux familles originales d'inhibiteurs spécifiques et actifs in vitro sur cultures bactériennes (BCG, H37Rv) ont été identifiées.

- Caractérisation de nouveaux membres de la famille des N-désoxyribosyltransférases

(Y. Konto Ghiorgi, P. A. Kaminski)

Initialement identifiées chez les lactobacilles, les N-désoxyribosyltransferases catalysent le transfert de 2’-désoxyribose entre nucléobases. Des séquences homologues existent chez les bactéries, les parasites et les mammifères. La caractérisation de l’une d’entre elles, la protéine RCL de rat, a révélé une activité originale, une désoxynucléoside-5’-monophosphate N-glycosidase. Les relations séquence/structure/activité de cette famille d’enzymes devraient permettre de comprendre leurs spécificités de substrat et mécanismes d’action.

Evolution dirigée d'enzymes

(F. Bahrami, D. Beaud, S. Vichier-Guerre, J-L. Jestin)

Alors que les stratégies classiques d'évolution dirigée d'enzymes font appel au criblage, nous développons des méthodes de sélection qui permettent d'analyser simultanément l'activité catalytique de plus de 10e8 protéines distinctes. Les sélections en fonction de l'activité catalytique sont réalisées in vitro en utilisant une chimie des Inovirus ou bactériophages filamenteux.

Des ADN-polymérases ADN-dépendantes thermostables dotées d'activités catalytiques de type transcriptase inverse sélectionnées in vitro. D'autre part, cette stratégie d'ingénierie d'enzymes est appliquée à l'isolement de glycosyltransférases.

Au delà des applications de ces nouvelles enzymes, ce sont les relations entre les séquences, les structures et les activités catalytiques de ces enzymes qui nous intéressent plus particulièrement.

Protéine Phosphatases PP1/PP2A et apoptose : cibles thérapeutiques potentielles

(Virginie Maire, Angélique Godet, Alphonse Garcia)

Le groupe phosphatase à récemment proposé une nouvelle approche thérapeutique (concept DPT) basée sur l’inhibition de processus pathologiques par transfert intracellulaire de peptides mimant des sites d’interaction avec des protéines de la famille des protéine phosphatase 1 (PP1) et 2A (PP2A). Sur la base de ce concept, notre projet actuel consiste essentiellement à caractériser des peptides apoptotiques issus de protéines virales ou cellulaires qui interagissent avec PP2A pour provoquer l’apoptose de cellules humaines.

Mots-clés: nouvelles entités chimiques, peptides, glycochimie, nucléoside monophosphate kinase, évolution d'enzymes, apoptose



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