Life Sciences Université Paris-Saclay

En plein cœur de la chimie marine, la famille des alcaloïdes guanidiniques cycliques complexes fascinent les chimistes depuis longtemps. Dans un travail collaboratif publié récemment dans Angewandte Chemie, et impliquant des chercheurs du laboratoire BioCIS (UMR 8076 Cnrs/UPSud, LabEx LERMIT) à la Faculté de Pharmacie de Châtenay-Malabry, une nouvelle hypothèse de biosynthèse a été formulée pour ces structures naturelles en particulier les crambescines. Le projet a permis non seulement de valider les hypothèses par marquage isotopique sur une éponge marine modèle mais aussi de vérifier la faisabilité chimique par une synthèse bio-inspirée efficace. Un retour d’expérience des études de chimie a même permis d’affiner l’hypothèse de biosynthèse. Un schéma cohérent expliquant la formation des squelettes et les niveaux de diversité des crambescines, crambescidines et batzelladines est aujourd’hui proposé.

Contact : erwan.poupon@u-psud.fr ou laurent.evanno@u-psud.fr

Les réactions allergiques médicamenteuses représentent un problème majeur de sécurité d’emploi du médicament et la majorité est due à des antibiotiques tels que les b-lactamines (BL). Dans une étude à paraitre dans Clinical and Experimental Allergy, Marc Pallardy et son équipe à la Faculté de Pharmacie de Châtenay-Malabry (Unité INSERM/UPSud UMR-S 996, en collaboration avec l'UMR 8076 BioCIS CNRS/UPSud, le SIMOPRO du CEA de Saclay - LabEx LERMIT et les laboratoires SERVIER) apportent une compréhension des mécanismes de l’immunisation contre les médicaments tels que la benzylpénicilline (BP) et le rôle des lymphocytes T (LT) CD8 dans le développement des allergies médicamenteuses. Des travaux précédents réalisés dans cette équipe ont mis en évidence qu’il est possible de détecter des LT naïfs CD4 spécifiques de la BP issus du bioconjugué albumine-BP chez des donneurs non allergiques (Nhim et al. 2013; Scornet et al. 2017; Azoury et al. 2018). En raison du rôle majeur des LT CD8 dans certaines réactions allergiques (ex : exanthème bulleux à la pénicilline, hépatites immuno-allergiques), un des enjeux actuels de ce projet était de mettre en évidence la présence de LT naïfs CD8 spécifiques de la BP chez des donneurs sains. En utilisant une approche originale de co-culture autologue entre les cellules dendritiques et les LT naïfs CD8+ du même donneur, les chercheurs ont mis en évidence l'existence d’un répertoire de LT naïfs CD8+ spécifiques de la BP, et ceci lorsque les DC étaient chargées exclusivement avec de la BP libre. Ils ont ensuite montré que l’activation des LT CD8 spécifiques de la BP requiert un apprêtement intracellulaire dans la DC dépendants du protéasome et des molécules du CMH de classe I.

D’une manière globale, ce projet a permis de mettre en évidence l’existence d’un répertoire de LT naïfs spécifiques de la BP et l’étude de leur mécanismes d’activation. Tout comme pour les peptides de classe II hapténisés par la BP et identifiés précédemment (Scornet et al. 2017 ; Azoury et al. 2018), l’identification d’épitopes impliqués dans l’activation des LT CD8 pourrait servir, d’une part dans le développement d’un test à visée diagnostique et d’autre part, dans l’établissement d’une stratégie de prévision de peptides spécifiques de ces LT CD8 potentiellement immunogènes.

Contact : marc.pallardy@u-psud.fr

Dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire Biomolécule-Conception, Isolement et Synthèse (BioCIS – CNRS/UPSud UMR 8076) et le Centre de Biophysique Moléculaire (CBM – CNRS UPR 4301 Orléans), des chercheurs ont mis au point une méthode originale pour synthétiser des peptides thioglycosylés, des glycoconjugués très stables dans les milieux biologiques. Ces travaux publiés dans la revue Chemical Science représentent une avancée notable en glycochimie et ouvrent la possibilité à de multiples applications dans la synthèse de glycopeptides et glycoprotéines d’intérêt thérapeutique ou en tant qu’outils pour explorer le monde du vivant.

Contact : samir.messaoudi@u-psud.fr

Offrant des possibilités uniques de confinement dans un environnement chiral, la catalyse à base d’ADN se développe en synthèse organique depuis quelques années. Un article dans la revue Angewandte Chemie repousse les frontières de l’utilisation de l’ADN à plusieurs égards. Des réactions photochimiques de dimérisation en présence d’ADN ont été étudiées et optimisées, elles permettent ici d’effectuer en solution des cycloadditions [2+2] jusque là uniquement réalisables à l’état solide. Ainsi, au départ de substances naturelles d’origine marine – les aplysinopsines – des composés à architectures tridimensionnelles complexes sont formés avec d’excellents rendements en présence d’ADN. Pour finaliser le tout, c’est même une hétérodimérisation conduisant spontanément à une substance naturelle – le dictazole B – qui a pu être réalisée dans l’environnement particulier des sillons de l’ADN chargés négativement. Les expériences ont été menées dans des conditions recréant un ensoleillement intense et permettent, sur la base d’hypothèses de biosynthèse, de proposer dans ce travail la première synthèse totale bio-inspirée en présence d’ADN. Ce travail a été effectué par un consortium de deux équipes françaises (BioCIS, CNRS/UPSud, Faculté de Pharmacie, Châtenay-Malabry, et Université de Montpellier) et une équipe britannique (Queen Mary University of London) et dans le cadre d'un projet financé par le LabEx LERMIT.

Contacts : erwan.poupon@u-psud.fr, laurent.evanno@u-psud.fr , michael.smietana@umontpellier.fr et s.arseniyadis@qmul.ac.uk

En juin 2018, le fruit d’un travail collaboratif entre l’Institut Galien Paris-Sud (Félix Sauvage, Juliette Vergnaud-Gauduchon, Elias Fattal, Gillian Barratt) et BioCIS (Samir Messaoudi, Mouad Alami), de la Faculté de Pharmacie de l’Université Paris-Sud a été publié dans la revue Cancer Letters. Les auteurs ont identifié le potentiel anti-tumoral de liposomes encapsulant un inhibiteur potentiel de la protéine de choc thermique Hsp90 au niveau de son domaine C-terminal (6BrCaQ, analogue de la novobiocine). Tout d’abord, la réponse cellulaire in vitro à ces liposomes a été caractérisée sur la lignée de cancer du sein MDA-MB-231 : un ralentissement de la prolifération cellulaire a été observé sans induction d’une réponse Heat Shock, observée notamment avec les inhibiteurs N-terminaux de Hsp90 et responsable de la résistance au traitement. Dans un modèle de xénogreffe orthotopique de cancer du sein bioluminescent chez la souris nude (MDA-MB-231-Luc), le 6BrCaQ liposomal, administré une fois par semaine par voie intra-veineuse à 1 mg/kg pendant 4 semaines, induit un ralentissement de la croissance tumorale mesurée par l’activité luciférase et le volume tumoral. Cet effet apparaît plutôt lié à une inhibition de la prolifération des cellules tumorales évaluée par un marquage histologique au Ki67 que par l’induction d’apoptose (marquage de la caspase-3 clivée). Cette étude montre avec succès la possibilité de délivrer in vivo, grâce à des liposomes, un inhibiteur C-terminal de l’Hsp90 très peu soluble dans les milieux biologiques et ainsi de faciliter son développement éventuel en tant que candidat médicament.

Contact : juliette.vergnaud@u-psud.fr

L'absence de la sous-unité GluN2B du récepteur NMDA dans les artères pulmonaires des patients atteints d'Hypertension Artérielle Pulmonaire augmente la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses vasculaires pulmonaires dépendante du PDGF, suggérant un rôle des NMDAR composés de GluN2B comme frein au remodelage vasculaire pulmonaire. Ainsi l’atténuation de ce frein observée chez les patients pourrait contribuer au développement de la pathologie vasculaire pulmonaire.

Sylvia Cohen-Kaminsky, au sein de l’UMR-S 999 Inserm/UPSud et ses collaborateurs ont récemment montré l’importance du récepteur NMDA (NMDAR) dans le remodelage vasculaire conduisant à l’Hypertension Artérielle Pulmonaire (HTAP) (Dumas et al, Circulation 2018) (Scoop.it SDV Paris Saclay http://sco.lt/6onKcL), et comme cible thérapeutique potentielle dans le traitement de l’HTAP. Compte tenu du potentiel de cette nouvelle cible thérapeutique, le développement de nouveaux antagonistes des NMDAR ne passant pas la barrière hémato-encéphalique, et ciblant ainsi les NMDAR périphériques, a été entrepris avec le soutien du LabEx LERMIT (projet T1.2) de l’ANR NUTS, et du programme de maturation technologique de la SATT Paris-Saclay, menant au dépôt de 3 brevets (WO/2017/216159, WO/2017/017116, WO/2017/093354), à un candidat médicament dé-risqué en pré-toxicité règlementaire (Collaboration avec Mouad Alami, BioCIS, UMR CNRS 8076 et Alain Pruvost, LEMM, CEA), et à un modèle moléculaire dynamique du NMDAR pour le criblage de molécules (Collaboration Luba Tchertanov, CMLA, ENS Paris Saclay) (Scoop.it SDV Paris Saclay http://sco.lt/8ENoxd).

Dans ce travail, les chercheurs ont étudié la composition du complexe protéique NMDAR vasculaire pulmonaire dans le contexte de l’HTAP, puis ont exploré les effets fonctionnels de l’interaction entre le NMDAR et le récepteur au PDGF dans les cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (PASMC). GluN2B, une sous-unité composant les NMDAR susceptible d'affecter la survie/prolifération PASMC, est diminuée dans les poumons des patients atteints d'HTAP. L'exposition des PASMC au PDGF-BB stimule l'activation immédiate des kinases de la famille des Src (SFKs) via leur phosphorylation ainsi que l'augmentation de GluN2B phosphorylée (sa forme active) et sa relocalisation à la surface des cellules, suggérant un dialogue croisé entre les SFKs recrutées par le PDGFR et le NMDAR. L'inhibition sélective du PDGFR-β ou des SFKs, pharmacologique ou avec des siARN spécifiques, empêche la phosphorylation de GluN2B induite par le PDGF, validant ainsi la voie. L'inhibition pharmacologique sélective de GluN2B ainsi que sa neutralisation avec un siARN spécifique, en présence de PDGF-BB, augmentent considérablement la migration et la prolifération des PASMC, renforçant ainsi l'importance fonctionnelle de la voie.

L’ensemble de ces résultats indique que l'activation des NMDAR de type GluN2B confère aux cellules musculaire lisses pulmonaires des propriétés anti-prolifératives et anti-migratoires. La diminution des niveaux de GluN2B observée dans les artères pulmonaires des patients HTAP pourrait expliquer la prolifération excessive des PASMC dans la maladie, contribuant ainsi à l'hyperplasie médiale et au développement de l’HTAP.

Contact : sylvia.cohen-kaminsky@u-psud.fr

La conception de médicaments à cibles multiples présente des avantages considérables dans le traitement de maladies complexes telles que le cancer. Leur conception est considérée comme un défi pour la découverte de médicaments antitumoraux.

Dans ce contexte, des chercheurs de l’équipe CosMIT (BioCIS – CNRS/UPSud UMR 8076) ont conçu et synthétisé des molécules duales qui sont à la fois inhibitrices de la polymérisation de la tubuline ainsi que de l’activité des histones désacétylases. Ces travaux, publiés dans le journal Journal of Medicinal Chemistry, portent sur la synthèse d’une nouvelle série de molécules hybrides sur la base de l’isocombrétastineA-4 et du bélinostat. Ces molécules se sont avérées être de puissants inhibiteurs de la polymérisation de la tubuline et de HDAC8 conduisant à une excellente activité anti-proliférative.

Contact : abdallah.hamze@u-psud.fr

Les récepteurs NMDA (NMDAR) jouent un rôle primordial dans le système nerveux central, contribuant à la plasticité synaptique, la base fondamentale des processus d’apprentissage et de mémorisation. L’activation du NMDAR par ses ligands, glutamate (E) et glycine (G), déclenche l'ouverture d'un canal ionique perméable aux cations (sodium, potassium, et calcium). La sur-activation du récepteur NMDA, en provoquant un afflux excessif d’ions Ca2+, peut générer une forme d’excitotoxicité impliquée dans certaines maladies neurodégénératives. À l’inverse, un hypofonctionnement des récepteurs NMDA peut altérer la plasticité synaptique.

Ces récepteurs sont par ailleurs présents dans des systèmes périphériques non neuronaux et impliqués dans de nombreux autres processus pathologiques, comme le cancer, le diabète ou en encore l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), une maladie mortelle pour laquelle il n’existe pas de traitement curatif, et qui a fait l’objet de l’ANR NUTS 2014-2018, coordonnée par Sylvia Cohen-Kaminsky (INSERM/UPSud UMR-S 999, LabEx LERMIT, DHU TORINO). Outre valider le NMDAR comme nouvelle cible thérapeutique dans l’HTAP (Article dans Circulation 2018), et développer de nouveaux composés antagonistes des NMDAR périphériques qui ne passent pas la barrière hémato-encéphalique (BHE), le projet NUTS avait également comme ambition de générer un modèle moléculaire dynamique tout atome du NMDAR, qui puisse être à terme utilisé pour la découverte de nouveaux antagonistes.

La complexité de la structure des récepteurs NMDA (un tétramère composé de 4 sous-unités moléculaires de 800-900 résidus chacune), et les difficultés de leur étude expérimentale, font de ces récepteurs membranaires un paradigme pour la modélisation. Dans le cadre du projet NUTS, l’équipe de Luba Tchertanov (CMLA - ENS Paris-Saclay) a relevé ce défi, et a modélisé la structure du NMDAR humain (hNMDAR) et étudié ses propriétés dynamiques et énergétiques, par la simulation de la dynamique moléculaire de deux modèles : hNMDAR-L et hNMDAR, liés et non liés avec ses ligands glycine et glutamate (L= E et G). 

Dans un article qui vient de paraitre dans PLoS One, à partir de ces données de simulation, l’équipe a mis en évidence les effets induits par la fixation des ligands sur la plasticité conformationnelle du récepteur, qui se traduisent par une réduction globale de la flexibilité moléculaire et une plus grande régularité et coopérativité dans le déplacement atomique. L’étude montre que la synchronisation du mouvement induite par les ligands à tous les niveaux structurels du hNMDAR modulaire, est apparemment un facteur fondamental, requis pour l’ouverture du canal.

Pour la première fois, un modèle dynamique du mécanisme d’ouverture du canal du récepteur NMDAR humain est proposé, avec une nouvelle vision de l’ouverture du canal ionique par la fixation de ses ligands. Lors de la liaison des ligands, les différentes conformations torsadées du récepteur hautement flexible sont stabilisées dans une conformation unique avec un axe moléculaire linéaire, ce qui est optimal pour le développement du canal. Par ailleurs, en examinant la surface du récepteur, l’équipe a identifié trois nouvelles poches, jusqu’ici non décrites dans la littérature comme sites de liaison potentiels de modulateurs allostériques positifs connus, validant ainsi ce modèle.

La prochaine étape sera de tester la possibilité d’utiliser ce modèle pour le criblage in silico des nouveaux antagonistes des NMDARs ne passant pas la BHE, mis au point et produits en collaboration avec Mouad Alami (BioCIS, CNRS UMR 8076, Faculté de Pharmacie Paris-Sud) et Alain Pruvost (CEA, LEMM), dans le cadre du LabEx LERMIT et de la SATT Paris Saclay (projet NUTS-MAT), pour le traitement de maladies périphériques impliquant le NMDAR, comme l’Hypertension Artérielle Pulmonaire.

Le développement de ce projet à l’interface - Biologie-Santé / Chimie Médicinale / Mathématiques appliquées - est un bel exemple de collaboration pluridisciplinaire au sein de l’Université Paris-Saclay.

Contact : luba.tchertanov@ens-cachan.fr ou sylvia.cohen-kaminsky@u-psud.fr

Le monde végétal inspire constamment la chimie, mais comment faire lorsqu’une plante d’intérêt ne vit en symbiose que dans un seul endroit reculé ?
L’algue Amphidinium cohabite ainsi avec une bactérie uniquement dans la baie japonaise d’Okinawa, où ils produisent une famille de molécules cytotoxiques pouvant servir en chimiothérapie anticancéreuse : les amphidinolides.
Des chercheurs du laboratoire BioCIS (CNRS/Université Paris-Sud/Université Paris-Saclay - Faculté de Pharmacie, Châtenay-Malabry) se sont intéressés à cette algue et sont parvenus, en vingt-trois étapes, à synthétiser totalement l’amphidinolide F. Ces travaux sont publiés dans Organic Letters.

Contact: laurent.ferrie@u-psud.fr ou  bruno.figadere@u-psud.fr

Pour marquer les 20 ans de l’European Journal of Organic Chemistry, le laboratoire Biomolécules Conception, Isolement, Synthèse (UPSud/CNRS) de la faculté de Pharmacie de l’Université Paris-Sud est présent avec une publication dans le volume spécial commémorant l’évènement.