Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche d’agonistes et d’antagonistes de récepteurs de chimiokines d’intérêt thérapeutique chez des champignons et des levures pathogènes pour l’homme ou l’animal. Un screening préliminaire réalisé sur 88 souches de microorganismes a permis de sélectionner trois extraits de champignons présentant une activité compétitrice. Des champignons Aspergillus ochraceus et Microsporum cookei, nous avons isolé une substance possédant une activité compétitrice sur le récepteur CCR5. Des chromatographies d’exclusion effectuées sur les lyophilisats des milieux conditionnés (CO.4) ont conduit à l’isolement d’une fraction active dont les constituants ont une masse moléculaire comprise entre 30 et 80 kDa. L’étude de ces substances n’a pas été poursuivie plus en détail. Par contre, de l’extrait dichlorométhane (CO.1) du champignon Trichoderma virens, nous avons isolé la gliotoxine [102] qui possède une activité antagoniste sur les récepteurs CCR2b et CCR5. Différents essais de culture de Trichoderma virens et d’Aspergillus fumigatus, connus pour synthétiser cette toxine, ont été entrepris en vue d’améliorer la quantité de gliotoxine produite. Malheureusement, ceux-ci n’ont pas abouti. A partir des faibles quantités de gliotoxine isolées, nous avons synthétisé deux analogues, la déthiogliotoxine [133] et la déhydrogliotoxine [134]. La comparaison des résultats des tests de compétition de ceux-ci sur le récepteur CCR2b démontre l’importance du pont disulfure pour l’observation de cette activité. Nous avons ensuite synthétisé les épidithiopipérazinediones (ETP) reprises ci-dessous, afin d’évaluer l’importance de cet élément structural pour l’activité compétitrice vis-à-vis des récepteurs CCR2b et CCR5. R1 R2 R3 R4 Me Me H H [141] Et Et H H [155a] i-Pr i-Pr H H [155b] Bz Bz H H [155c] Me Ph H H [161] Cyclohexyle Ph H H [164] Ph Ph H H [168] MEM MEM H H [186] Me Me Me H [191] Me Me Me Me [192] A cet effet nous avons utilisé le schéma de synthèse suivant : Pour l’introduction du pont disulfure, la méthode de Trown modifiée par Fukuyama a été utilisée. A l’exception de la pipérazinedione N,N’-diméthylée [137] qui est commercialement disponible, toute les autres pipérazinediones ont dû être synthétisées. Pour cela, plusieurs méthodes ont été mises en œuvre. Pour les composés N,N’-diéthyle, N,N’-diisopropyle et N,N’-dibenzyle [153 a, b, c] et N,N’diméthoxyéthoxyméthyle [184], un traitement de l’anhydride de glycine [152] avec une base et le chlorure d’alkyle correspondant permet d’obtenir la pipérazinedione symétrique avec de bons rendements. Les pipérazinediones non symétriques N-méthyl-N’-phényle [159] et N-cyclohexyl-N’-phényle [162] ont quant à elles été synthétisées par la méthode de Monforte. La synthèse de la pipérazinedione N,N’-diphényle [170] a été réalisée par dimérisation de l’a-chloramide [172]. De plus, deux dérivés substitués au niveau des carbones portant le pont disulfure ([191] et [192]) ont également été synthétisés en utilisant le schéma suivant : Les activités compétitrices de tous les dérivés synthétisés ont été évaluées et comparées.

Les chimiokines, petites protéines sécrétées par de nombreux types cellulaires, régulent le trafic et la fonction des populations leucocytaires en interagissant avec leurs récepteurs spécifiques, qui appartiennent à la superfamille des récepteurs à 7 domaines transmembranaires couplés aux protéines G. Dans le contexte tumoral, les chimiokines jouent des rôles ambivalents, en régulant le recrutement des leucocytes, ainsi que la croissance et l’angiogenèse des tumeurs. Aussi, les chimiokines semblent également contribuer à déterminer les sites métastatiques des tumeurs malignes. Notre travail porte sur l’étude du rôle de chimiokines et récepteurs, fréquemment exprimés au sein de tumeurs, dans un modèle tumoral chez la souris, la lignée cellulaire LLC (Lewis Lung Carcinoma). Chaque gène d’intérêt (CCR3, CCR6, CCR7, CXCR4, CXCR5, CCL19, CCL20, CCL21, CXCL13) a été exprimé dans la lignée LLC, ces différentes lignées ont été greffées à des souris syngéniques, et les caractéristiques phénotypiques des tumeurs ont été analysées, notamment la croissance tumorale, la fréquence et la distribution des métastases, et l’importance des réactions immunitaires de l’hôte. Nous avons montré que la croissance tumorale n’est pas affectée par l’expression des différents récepteurs étudiés, ni par celle des chimiokines CCL19 et CCL21, alors que l’expression de CXCL13 et de CCL20 par les cellules LLC réduit leur croissance in vivo. La quantification des métastases pulmonaires a montré que l’expression de CCR3, CXCR5, CCR7, CCL19 ou CCL21 par les cellules tumorales n’affecte pas significativement le potentiel métastatique des cellules LLC. Par contre, l’expression de CXCR4 entraîne une augmentation, et CCR6 une diminution, du nombre de métastases pulmonaires. La diminution du potentiel métastatique des tumeurs LLC/CCR6 implique notamment l’augmentation des propriétés d’adhésion de ces cellules. Les cellules LLC produisent naturellement de petites quantités du ligand CCL20. Nous postulons que la stimulation autocrine de CCR6 par CCL20 dans ces cellules in vivo augmente leurs propriétés d’adhésion et diminue leur potentiel métastatique. Dans le contexte de l’implication des chimiokines et récepteurs dans la détermination des sites métastatiques, nous proposons dès lors un modèle plus général : les récepteurs aux chimiokines dirigent les cellules tumorales vers les sites métastatiques où est produit le ligand correspondant ; cependant, si le ligand est produit au niveau de la tumeur, il favorise le maintien des cellules tumorales au niveau du site primaire. L’effet anti-tumoral de CCL20 ne dépend apparemment pas d’un recrutement plus important de cellules dendritiques, de lymphocytes T et de cellules NK exprimant le récepteur CCR6. Nos observations suggèrent plutôt un effet de CCL20 sur l’angiogenèse tumorale.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1999. / Titre de l'écran-titre (visionné le 25 août 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [83]-90. Publié aussi en version électronique.

Malgré de nombreux progrès thérapeutiques, la seule réelle option thérapeutique des malades atteints d’une cirrhose terminale ou d’hépatite aiguë fulminante est la transplantation hépatique, cependant limitée par la pénurie d’organes. De même, la prise en charge des pathologies pancréatiques aigues et chroniques consiste essentiellement en traitements supportifs et des complications. La réaction inflammatoire au cours des maladies hépatiques et pancréatiques joue un rôle majeur dans l’évolution de ces maladies car elle influence la sévérité de l’affection aiguë et se complique fréquemment de fibrose et de cirrhose. Les chimiokines constituent une famille de peptides possédant des propriétés chimiotactiques et activatrices sur les leucocytes, et de ce fait jouent un rôle primordial dans la réaction inflammatoire en recrutant des cellules inflammatoires vers un site lésé. Les chimiokines exercent leurs activités en se liant à une famille de récepteurs à 7 hélices transmembranaires situés sur les leucocytes. Le CCR5 est un récepteur pour les chimiokines CCL3 (MIP-1α), CCL4 (MIP-1β), CCL5 (RANTES) et CCL8 (MCP-2). Le CCR5 joue un rôle important de corécepteur dans l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine. Chez l’humain, il existe une mutation relativement fréquente du CCR5, appelée CCR5Δ32, qui confère chez les patients homozygotes pour la mutation une protection presque complète contre l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine. Plus récemment, la mutation CCR5Δ32 a été rapportée comme étant associée à certaines maladies hépatiques et des traitements expérimentaux chez l’homme par inhibiteurs du CCR5 ont entraînés des cas d’hépatotoxicité sévère. De même, il a été rapporté que l’expression pancréatique de CCR5 était augmentée chez les patients atteints de pancréatite chronique. Cependant, le rôle du récepteur CCR5 et de ses ligands dans la pathogénie des maladies hépatiques et pancréatiques n’est pas connu. Dans un premier temps, nous avons démontré dans un modèle expérimental d’hépatite médiée par les lymphocytes T qu’il existe une production hépatique de CCL3, CCL4 et CCL5 au cours de la maladie et que le foie des souris malades est caractérisé par une infiltration accrue de cellules CCR5+. En utilisant des souris CCR5-déficientes, nous avons ensuite montré que l’absence de CCR5 est associée à une maladie plus sévère, à une production accrue de cytokines pro-inflammatoires et des chimiokines liant le CCR5 (CCL3, CCL4 et CCL5), ainsi que par un recrutement plus important de cellules inflammatoires, particulièrement des cellules CCR1+. Nous avons ensuite montré que la production accrue des ligands du CCR5 joue un rôle important dans l’exacerbation de la maladie observée chez les souris CCR5-déficientes, puisque leur neutralisation réduit fortement la sévérité de la maladie ainsi que le recrutement hépatique de cellules inflammatoires. Dans un second temps, nous avons étudié l’expression et le rôle du CCR5 et de ses ligands dans un modèle murin de pancréatite aiguë sécrétagogue, induite par des injections répétées d’un analogue de la cholécystokinine. Précocément après l’induction de la maladie, nous avons observé une augmentation de l’expression de CCL2 (MCP-1), CCL3 et CCL4 alors que l’augmentation d’expression de CCL5 est observée plus tardivement au cours de la maladie. Nous avons ensuite montré que les souris CCR5-déficientes développent une pancréatite plus sévère, ainsi qu’une production accrue de CCL2, CCL3 et CCL4, et un infiltrat inflammatoire plus marqué que les souris ‘’wild-type’’. Nous avons également montré que la production accrue de ces chimiokines joue un rôle dans l’exacerbation de la pancréatite aiguë chez les souris CCR5-déficientes. En effet, la neutralisation simultanée de ces chimiokines par des anticorps monoclonaux réduit significativement la sévérité de la maladie pancréatique chez ces souris. De même, la neutralisation simultanée des ligands du CCR5 chez des souris wild-type réduit également la sévérité de la pancréatite aiguë, suggérant un rôle de ces molécules dans la pathogénie de la pancréatite aiguë. En conclusion, nous avons montré que l’absence du récepteur CCR5 augmente la susceptibilité aux maladies inflammatoires hépatiques et pancréatiques expérimentales. Le développement d’inhibiteurs du CCR5 dans l’arsenal thérapeutique contre le virus de l’immunodéficience humaine devra tenir compte de ces données, d’autant plus que des cas d’hépatotoxicité sévère ont été récemment rapportés avec certains inhibiteurs en développement et que l’association du virus de l’immunodéficience humaine avec la présence de maladies hépatiques est fréquente. Enfin, ces travaux ouvrent de nouveaux champs d’investigation au niveau de l’étude d’association du CCR5Δ32 avec les maladies inflammatoires pancréatiques et hépatiques, et des perspectives thérapeutiques ciblant CCL3, CCL4 et CCL5.

La circulation des cellules, du sang vers les tissus, est guidée par des molécules exprimées spécifiquement au niveau des cellules endothéliales constituant les vaisseaux sanguins. Les molécules conférant la spécificité de la localisation sont différentes selon l'organe et le microenvironnement considérés. A partir de lignées endothéliales spécifiques d'organes, les études menées sur le rôle des chimiokines et de leurs récepteurs dans la spécificité de l'endothélium ont montré que l'activité biologique de certaines chimiokines est restrictive à une lignée endothéliale en terme de recrutement des lymphocytes et par leur capacité à augmenter la formation de vaisseaux sanguins (angiogénèse) in vitro. De plus, notre modèle d'inflammation cutanée basé sur les cellules endothéliales de la peau, a permis des études plus appliquées mettant en évidence des molécules anti-inflammatoires vis-à-vis de l'endothélium de la peau en collaboration avec la Société BioEurope du groupe Solabia.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Neurobiologie : Nantes : 2009. / Bibliogr.

CCR5 est un récepteur couplé aux protéines G répondant aux CC-chimiokines MIP-1, MIP-1, RANTES et MCP-1. Le récepteur structurellement le plus proche est CCR2b, qui répond à MCP-1. CCR5 est exprimé à la surface des lymphocytes T mémoire, les monocytes, macrophages et cellules dendritiques. Ce récepteur joue un rôle important dans l'établissement des réponses inflammatoires contre les agents pathogènes, mais aussi dans la pathogenèse de maladies inflammatoires chroniques. CCR5 constitue aussi avec CXCR4 un des co-récepteurs qui permettent l'entrée du virus de l'immunodéficience humaine dans ses cellules cibles. CCR5 présente donc un grand intérêt en thérapeutique, et tous les éléments susceptibles de mieux comprendre sa structure, ses mécanismes d'activation ou ses cascades de signalisation sont à même de contribuer au développement d'agents à usage thérapeutique. Deux nouveaux concepts sont apparus dans la littérature au cours des quelques années qui ont précédé le début de notre travail. D'une part, il est apparu que les récepteurs couplés aux protéines G pouvaient interagir directement avec un éventail de partenaires intracellulaires et réguler de cette façon des cascades de signalisation indépendamment des protéines G hétérotrimériques. D'autre part, un nombre croissant de récepteurs se sont révélés capables de former des homodimères et des hétérodimères. Nous avons dès lors appliqué ces deux concepts à l'étude de CCR5. Nous avons donc recherché de nouveaux partenaires de CCR5 par deux approches complémentaires, le double hybride et le « GST-pulldown ». Dans les deux cas, nous nous sommes focalisé sur le domaine C-terminal du récepteur CCR5, d'une part parce que la majorité des interactions mises en évidence pour d'autres récepteurs concernent ce domaine, d'autre part parce que l'extrémité C-terminale de CCR5 est conservée dans l'évolution et comporte différents motifs dont la relevance fonctionnelle a été démontrée. Par ailleurs, nous avons appliqués les techniques d’immunoprécipitation et de BRET pour étudier les phénomènes d’homodimérisation de CCR5, ainsi que son hétérodimérisation avec le récepteur apparenté CCR2b. Les conséquences fonctionnelles de ces interactions ont ensuite été étudiées. Par les techniques de double hybride et de pull-down, nous n’avons pas pu identifier de nouveaux partenaires de CCR5. Seules des interactions non-spécifiques ont pu être mises en évidence. Malgré une recherche intensive menée par d’autres groupes, un seul nouveau partenaire de CCR5 a été décrit entre-temps dans la littérature. Lors des études d'oligomérisation de récepteurs, nous avons mis en évidence la formation d'homodimères de CCR5 et CCR2b par des expériences d’immunoprécipitations et de BRET, ainsi que d'hétérodimères CCR5-CCR2b. Les conséquences fonctionnelles de ces observations sur la liaison de chimiokines, la signalisation et l'internalisation des récepteurs ont été étudiées. Contrairement aux données de la littérature, nous n'avons pas montré de coopérativité positive entre les récepteurs co-exprimés, quant à leur capacité à induire la libération de calcium intracellulaire. Par contre, nous avons mis en évidence une coopérativité négative en termes de liaison de chimiokines. Il apparaît ainsi que chaque dimère ne peut lier qu'une seule chimiokine, et qu'en conséquence, les ligands d'un récepteur peuvent entrer en compétition avec la liaison d'un traceur sur l'autre récepteur au sein d'un hétérodimère. Ces dimères de récepteurs apparaissent cependant comme dissociables, suite à la liaison d'agonistes ou de chimiokines induisant leur internalisation, car aucun phénomène de co-internalisation ne peut être mis en évidence. Ces observations, qui sont originales dans le domaine des récepteurs couplés aux protéines G, peuvent sans doute être généralisées à l'ensemble des récepteurs de chimiokines, voire à d'autres classes de récepteurs. Elles sont importantes pour l'interprétation de la pharmacologie des récepteurs dans leur environnement naturel, et sont susceptibles de développements importants permettant de mieux comprendre la structure des dimères, la dynamique de leur association, et les mécanismes d'activation des récepteurs en général au sein de leur structure dimérique.

Les neutrophiles produisent plusieurs médiateurs peptidiques contribuant à l'inflammation lors de la réponse immunitaire contre les agents infectieux. Ces médiateurs sont encodés par des gènes dont la transcription est strictement régulée. Alors que ces facteurs de transcription sont bien connus, les voies de signalisation causant l'activation transcriptionnelle, ainsi que l'initiation de la traduction des chimiokines, sont moins bien caractérisées chez les neutrophiles humains. En conséquence, nous avons caractérisé le rôle de la PI3K dans cette réponse. L'inhibition de la PI3K par le LY294002 a considérablement réduit la sécrétion de chimiokines. La nucléofection de dominant-négatifs des sous-unités de la PI3K dans la lignée cellulaire PLB-985 différenciée en neutrophiles a confirmé ces résultats. D'autre part, le LY294002 a drastiquement inhibé l'expression génique de certaines chimiokines sans influencer l'activation des facteurs de transcription. Ceci a aussi été confirmé par la double nucléofection des dominants-négatifs et de promoteurs couplés à la luciférase. Ainsi, la PI3K affecte sélectivement la transcription de certaines chimiokines et module la traduction puisque le LY294002 inhibe la phosphorylation de protéines impliquées dans l'initiation de la traduction. Puisque les mécanismes contrôlant l'initiation de la traduction sont à peu près inconnus chez les neutrophiles, nous avons donc étudié la contribution de MNK I. Le CGP57380, un inhibiteur de MNK I, a fortement réduit la sécrétion de chimiokines. Ces données ont été confirmées par la nucléofection d'un dominant-négatif de MNK I dans la lignée cellulaire PLB-985 différenciée en neutrophiles. De plus, le CGP57380 n'influence pas l'expression génique des chimiokines. L'utilisation d'une coiffe synthétique mimant celle des ARNms nous a permis de déterminer que MNK I n'y est pas recrutée. Par contre, le CGP57380 diminue la phosphorylation de protéines impliquées dans le contrôle de l'initiation de la traduction. Nos résultats montrent que MNK I participe au contrôle de la traduction des chimiokines. Pour terminer, nous avons étudié la contribution de l'IL- 18 à la production de chimiokines. Nous avons tout d'abord détecté l'expression de l'IL- 18 en ARNm et au niveau protéique. De plus, bien que l'ARNm de l'IL- 18 soit inductible en réponse à plusieurs stimuli inflammatoires, seul le LPS peut induire sa sécrétion. Les neutrophiles sécrètent de façon constitutive l'IL-18 BP, l'inhibiteur naturel de l'IL-18, bien que cette sécrétion ne soit pas modulable. L'IL- 18 sécrété en réponse au LPS agit de façon autocrine sur les neutrophiles. En effet, le blocage de l'IL- 18 réduit considérablement l'expression et la sécrétion des chimiokines. En accord avec ces données, l'ajout d'IL-18 exogène induit l'expression et la sécrétion de plusieurs chimiokines en activant une signalisation intracellulaire semblable aux autres stimuli inflammatoires déjà étudiés. Dans leur ensemble, nos résultats dévoilent de nouvelles interactions entre l'IL-18 et les neutrophiles. En conclusion, les travaux présentés dans cette thèse ont montré que les stimuli inflammatoires utilisent en partie la voie de la PI3K au niveau de la transcription; et, au niveau de la traduction, les kinases MNK I et PI3K pour induire la production de chimiokines par les neutrophiles humains. Ces molécules de signalisation pourraient donc représenter des cibles prometteuses pour des interventions thérapeutiques visant à abaisser la production de chimiokines dans des pathologies chroniques dans lesquelles les neutrophiles et leurs produits jouent un rôle prédominant.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2000. / Résumé en français et en anglais. Textes en français et en anglais (publications). Bibliogr. f. 145-163. Notes bibliogr.