Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2001. / Résumés en français et en anglais. Textes en français et en anglais (publications). Bibliogr. f. 213-247. Notes bibliogr.

La découverte et le développement d'un médicament est un processus long et très coûteux. Pour améliorer ce processus, une nouvelle approche de criblage et de conception rationnelle de nouveaux ligands est apparue durant la dernière décennie. Elle se base sur le criblage par des techniques de biophysique structurale, de petites molécules organiques appelées "fragments". Ces fragments sont caractérisés par une faible affinité pour la cible mais par une grande efficacité de liaison. Cette approche a été mise en place au CBS et appliquée à la découverte de nouveaux inhibiteurs des cyclophilines humaines. Les cyclophilines (Cyps) sont des protéines ubiquitaires chez l'Homme. Elles possèdent une activité peptidyl-prolyl cis-trans isomèrase et aident au repliement des protéines. Il a été montré que le développement d'inhibiteurs de ces protéines pourrait déboucher sur de nouveaux traitements pour des pathologies telles que le VIH, le VHC, certains cancers ou Alzheimer. Nous avons découvert, par un criblage RMN puis une validation par cristallographie aux rayons X, 14 fragments-touches millimolaires sur les Cyps. Ces fragments-touches ont permis de déterminer une nouvelle famille chimique d'inhibiteurs des Cyps. Le meilleur inhibiteur possède une activité 1-10 µM sur CypA, B et D, et de la dizaine de micromolaires sur la réplication du VHC dans les cellules. Un brevet a été déposé sur cette famille chimique. / Drug discovery and development is a long and expensive process. To improve this process, a new approach of creening and rational drug design appeared during the last decade. This approach is based on screening of small organic compounds called "fragments" by structural biophysic techniques. These fragments are characterized by low affinity for the target but high ligand efficiency. This approach was implemented at the CBS and applied to find new human cyclophilin inhibitors. Cyclophilins (Cyps) are ubiquitous proteins in Human. They have a peptidyl-prolyl cis-transisomerase activity and help protein folding. It was shown that development of inhibitors for these proteins could lead to new treatments against HIV, HCV, cancers or Alzheimer diseases for example. We discovered 14 fragment hits in the millimolar range on the Cyps by NMR screening and further validation by X-ray crystallography. With these fragment hits, we identified a new family of chemical inhibitors of the Cyps. The best inhibitor has 1-10 µM activity on CypA, B and D, and around 10 micromolar activity on HCV replication in cells. A patent has been deposited for this family of chemical inhibitors.

Les dernières décennies ont été marquées par l’émergence ou la réémergence d’un nombre croissant de virus pathogènes. Malheureusement, les antiviraux actuellement sur le marché ciblent un nombre restreint de virus ; il y a donc un besoin urgent de développer des antiviraux à large spectre. Les cyclophilines sont des protéines cellulaires impliquées dans un grand nombre de processus biologiques, qui possèdent une activité enzymatique peptidyl-prolyl cis-trans isomérase (PPIase). Elles sont également impliquées dans la réplication de virus appartenant à des familles éloignées et constituent donc une cible de choix pour le développement d'antiviraux à large spectre. Toutefois, les inhibiteurs de cyclophilines disponibles possèdent de nombreux inconvénients qui rendent leur utilisation clinique difficile.Par une stratégie de "fragment-based drug design", nous avons généré une nouvelle famille d'inhibiteurs de cyclophilines, les SMCypI ("Small-Molecule Cyclophilin Inhibitors"), complètement différents de tous les inhibiteurs de cyclophilines existants. La cristallographie de ces composés a montré qu'ils se fixaient dans les deux poches voisines du site actif des cyclophilines et qu'ils inhibaient leur activité PPIase. Ces composés n’étaient pas immunosuppressifs et bloquaient in vitro l'infection par le VIH, le VHC et les Coronavirus.L'activité anti-VHC du C31, composé le plus actif sur l'activité PPIase des cyclophilines, a été caractérisée. Le C31 était un inhibiteur pan-génotypique du VHC, doté d’une haute barrière contre la résistance et présentant une activité additive avec les inhibiteurs du VHC approuvés. Nous avons montré que le C31 bloquait l'infection par le VHC en rompant l'interaction entre la protéine virale NS5A et la cyclophiline A de façon PPIase-dépendante. Enfin, le C31 était actif sur la réplication des virus zika, de la dengue, de la fièvre jaune et du Nil Occidental.L'activité des SMCypI a été caractérisée sur l'infection par le Coronavirus 229E. De manière intéressante, l’inhibition de l’activité PPIase était nécessaire, mais pas suffisante pour l’activité antivirale. Une étude de la relation structure-activité des composés a révélé qu'un groupement chimique situé à l'interface entre les deux poches du site actif des cyclophilines jouait un rôle clé dans l'effet anti-coronavirus. Le F836 a été identifié comme le composé le plus actif, qui bloquait l'effet cytopathique et la quantité d'ARN du HCoV-229E avec la même efficacité que l'alisporivir, sans toxicité associée. Ce composé bloquait l'entrée du HCoV-229E après l'attachement du virus à la surface cellulaire, et était également actif sur l'entrée des HCoV-OC43 et du MERS-CoV. Nous avons par la suite démontré l’association de la cyclophiline A avec les particules virales. Par l'utilisation de la technologie CRISPR-Cas9, des cellules invalidées pour la cyclophiline A ont été générées. La cyclophiline A apparaissait nécessaire pour l'infection par HCoV-229E et la cible de l'effet antiviral du F836.Les SMCypI constituent un outil pour la compréhension des mécanismes par lesquels les cyclophilines modulent les infections virales et représentent des candidats crédibles pour le développement futur d'antiviraux à large spectre. / Over the past decades, an increasing number of viruses has emerged or re-emerged in humans. Unfortunately, currently approved antiviral drugs target a small set of viruses. Thus, there is an urgent need for the development of broad-spectrum antiviral drugs.Cyclophilins are cellular proteins involved in a large number of biological processes, and in different viral lifecycles from unrelated families. They appear as a potential target for the development of broad-spectrum antiviral approaches. However, currently available cyclophilin inhibitors have drawbacks which limit their clinical use.By means of "fragment-based drug design", we generated a new class of small-molecule cyclophilin inhibitors (SMCypI), unrelated with those already available. Cristallographic studies revealed that the SMCypIs bind to two close pockets of the active site and inhibit cyclophilin PPIase activity. These compounds do not bear immunosuppressive properties and inhibit the replication of HIV, HCV and coronaviruses in vitro.We characterized the anti-HCV activity of C31, the most potent inhibitor of cyclophilin PPIase activity. C31 had pan-genotypic HCV inhibitor properties, with a high barrier to resistance and additive effects with currently approved anti-HCV agents. C31 blocked HCV replication by disrupting the interaction between the nonstructural viral protein NS5A and cyclophilin A in a PPIase-dependent manner. Finally, C31 was active on zika, yellow fever, dengue and West-Nile virus infections.The antiviral activity of the SMCypIs has then been characterized on HCoV-229E infection. Interestingly, PPIase inhibition was necessary, but not sufficient for antiviral effect. A structure-activity relationship study identified a key moiety in the SMCypIs at the interface between the two cyclophilin pockets. F836 has been identified as the most potent compound which inhibited both the cytopathic effect and the intracellular RNA of HCoV-229E without associated cytotoxicity and as potently as alisporivir. This compound targeted HCoV-229E entry at a post-attachment step and was also active on HCoV-OC43 and MERS-CoV strains. We then demonstrated that cyclophilin A was associated with viral particles. By means of CRISPR-Cas9, cell lines depleted for cyclophilin A were generated. Cyclophilin A was identified as a proviral factor for HCoV-229E and was partially involved in F836 antiviral effect. Cyclophilin A expression level was drastically decreased by infection.SMCypIs represent a unique tool to decipher the cellular and molecular mechanisms by which cyclophilins interfere with viral lifecycles, as well as drugable compounds that could find an indication as broad-spectrum antiviral drugs.