Le développement de cancer entraîne une dérégulation du métabolisme du cuivre (Cu) qui a notamment été étudiée par analyse de la composition isotopique naturelle du Cu. Les cellules tumorales hépatiques sont enrichies en isotopes lourds du Cu par rapport aux cellules péri-tumorales. Le but de cette thèse est d'identifier les mécanismes responsables de cette différence, en utilisant la levure Saccharomyces cerevisiae dont les mécanismes de réduction et d'import du Cu sont proches de ceux de l'Homme. En mutant les gènes codants pour les importateurs ou les réductases du Cu, j’ai montré que son import protéique génère un enrichissement intracellulaire en isotopes légers du Cu, qui est modulé par l'activité des réductases. Une modélisation numérique m’a permis de montrer que le flux de Cu par les importateurs haute-affinité Ctr est linéairement et négativement corrélé à la composition isotopique du Cu. Ce flux étant modulé par la capacité de réduction membranaire du Cu, j’ai pu lier l'enrichissement en isotopes lourds du Cu des cellules hépatiques tumorales à une diminution de l'activité des réductases membranaires. Par ailleurs, pour un même fond génétique, j'ai mis en évidence une corrélation entre un moindre enrichissement en isotopes légers du Cu et une résistance accrue à un médicament anticancéreux, le cisplatine. De plus, le traitement au cisplatine entraîne un enrichissement des cellules en isotopes lourds du Cu d'autant plus petit que la souche est résistante au cisplatine. Ainsi, ces résultats montrent que la mesure de la composition isotopique du Cu avant et après traitement au cisplatine pourrait permettre de suivre l'apparition d’une chimiorésistance chez les malades, caractérisée par un enrichissement en isotopes lourds du Cu dans les tumeurs, ce qui ouvre la voie au développement d'un nouveau biomarqueur non-invasif de l'apparition d'une résistance au cisplatine. / Cancer development leads to Cu metabolism disregulation which were especially studied by the natural copper (Cu) isotopic composition. Hepatocellular carcinoma (hCC) are enriched in heavy Cu isotopes compared to peri-tumoral cells. The goal of this thesis is to identify the mechanism responsible for this difference. I used the yeast Saccharomyces cerevisiae where Cu reduction and Cu import mechanism are close to the human. By mutating the genes coding for Cu reductases or Cu importers, I showed that protein Cu import generate an intracellular light Cu enrichment which is modulated by Cu reductases activity. With a numerical modelisation I calculated that the Cu flux through high-affinity Cu importers is linearly and negatively correlated to the natural Cu isotopic composition. This flux is modulated by the cell reduction ability. Therefore, I have linked the heavy Cu isotopes enrichment in hCC to a lower reductases activity. Besides, for a same genetic background, I observed a correlation between a lower light Cu enrichment and an higher resistance to a anti-tumoral drug, the cisplatin. Moreover, I observed that cisplatin treatment leads to an enrichment in heavy Cu isotopes which is lower for resistant to cisplatin strains. Those results shown that the Cu isotopes measurement in tumors before and after the cisplatin treatment might be used to trace the chemoresistance apparition in patient with cancer which is characaterize by a tumoral heavy Cu isotopes enrichment. This results might pave the way to the development of a new prognosis biomarker of the cisplatin resistance apparition.

Organic nitrates, such as nitroglycerine (NTG), are widely used for their potent vasodilator capacity in the management of coronary artery disease and heart failure. Unfortunately, their beneficial effect is rapidly lost due to the development of nitrate tolerance, which is translated by an impaired vasorelaxation to NTG and an increased oxidative stress production. Although the mechanisms of the development of nitrate tolerance are still not fully elucidated, much interest has been focused in treating nitrate-receiving patients together with other drugs in order to overcome the development of nitrate tolerance. The Nitric Oxide generating enzyme, eNOS, and the superoxide anion generating enzyme, NAD(P)H oxidase, have been suggested to play a role in the development of nitrate tolerance. The aim of this study was to analyse the underlying mechanism by which ramipril, an ACE inhibitor and rosuvastatin, a new molecule of the statin class, are able to protect against the development of nitrate tolerance in the aortas isolated from rats, wild-type (wt) and eNOS-/- mice. <p>These results show that ramipril as well as rosuvastatin are able to protect against the development of nitrate tolerance in the wt and eNOS-/- mice aortas suggesting that eNOS is not necessary for their protective effect. The aortas from nitrate tolerant rats and mice showed a significant increase in the NAD(P)H oxidase activation compared to the aortas from the control and from the co-treated ramipril+NTG or rosuvastatin+NTG animals. In line with these findings were the results obtained by RT-PCR analysis: the mRNA expression of the different subunits of the NAD(P)H oxidase, such as gp91phox, p22phox, were significantly decreased after rosuvastatin or ramipril treatment in wt and eNOS-/- mice aortas. Apocynin, the NAD(P)H oxidase inhibitor was also able to inhibit the development of nitrate tolerance in the rat and mouse aortas. <p>In conclusion, these results suggest that rosuvastatin and ramipril are able to protect against the development of nitrate tolerance by counteracting the nitrate-induced oxidative stress. The mechanism of protection involves a direct interaction with the NAD(P)H oxidase pathway and seems to be completely independent of the eNOS pathway. <p> / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire, ce qui en fait une cible de choix pour le traitement de différents cancers. À cet effet, plusieurs inhibiteurs spécifiques de la DHFRh, les antifolates, ont été mis au point : le méthotrexate (MTX) et le pemetrexed (PMTX) en sont de bons exemples. Malgré l’efficacité clinique certaine de ces antifolates, le développement de nouveaux traitements s’avère nécessaire afin de réduire les effets secondaires liés à leur utilisation. Enfin, dans l’optique d’orienter la synthèse de nouveaux composés inhibiteurs des DHFRh, une meilleure connaissance des interactions entre les antifolates et leur enzyme cible est primordiale. À l’aide de l’évolution dirigée, il a été possible d’identifier des mutants de la DHFRh pour lesquels l’affinité envers des antifolates cliniquement actifs se voyait modifiée. La mutagenèse dite ¬¬de saturation a été utilisée afin de générer des banques de mutants présentant une diversité génétique au niveau des résidus du site actif de l’enzyme d’intérêt. De plus, une nouvelle méthode de criblage a été mise au point, laquelle s’est avérée efficace pour départager les mutations ayant entrainé une résistance aux antifolates et/ou un maintient de l’activité enzymatique envers son substrat natif, soient les phénotypes d’activité. La méthode de criblage consiste dans un premier temps en une sélection bactérienne à haut débit, puis dans un second temps en un criblage sur plaques permettant d’identifier les meilleurs candidats. Plusieurs mutants actifs de la DHFRh, résistants aux antifolates, ont ainsi pu être identifiés et caractérisés lors d’études de cinétique enzymatique (kcat et IC50). Sur la base de ces résultats cinétiques, de la modélisation moléculaire et des données structurales de la littérature, une étude structure-activité a été effectuée. En regardant quelles mutations ont les effets les plus significatif sur la liaison, nous avons commencé à construire un carte moléculaire des contacts impliqués dans la liaison des ligands. Enfin, des connaissances supplémentaires sur les propriétés spécifiques de liaison ont put être acquises en variant l’inhibiteur testé, permettant ainsi une meilleure compréhension du phénomène de discrimination du ligand. / Human dihydrofolate reductase (hDHFR) is an essential enzyme for cellular proliferation and it has long been the target of antifolate drugs for the treatment of various types of cancer. Despite the clinical effectiveness of current antifolate treatments, new drugs are required to reduce the side-effects associated with their use. An essential requirement for design of new antifolates is a better understanding of how these drugs interact with their targets. We applied directed evolution to identify mutant hDHFR variants with modified binding to some clinically relevant antifolates. A saturation mutagenesis approach was used to create genetic diversity at active-site residues of hDHFR and a new, efficient screening strategy was developed to identify the amino acids that preserved native activity and/or conferred antifolate resistance. The screening method consists in a high-throughput first-tier bacterial selection coupled with a second-tier in vitro assay that allows for rapid detection of the best variants among the leads, according to user-defined parameters. Many active, antifolate-resistant mutants of hDHFR were identified. Moreover, the approach has proven efficient in rapidly assessing kinetic (kcat) and inhibition parameters of the hDHFR variants (IC50). Structure-function relationship analysis based on kinetic investigation, available structural and functional data as well as modeling were performed. By monitoring which mutations have the greatest effect on binding, we have begun to build a molecular picture of the contacts involved in drug binding. By varying the drugs we test against, we gain a better understanding of the specific binding properties that determine ligand discrimination.

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La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire, ce qui en fait une cible de choix pour le traitement de différents cancers. À cet effet, plusieurs inhibiteurs spécifiques de la DHFRh, les antifolates, ont été mis au point : le méthotrexate (MTX) et le pemetrexed (PMTX) en sont de bons exemples. Malgré l’efficacité clinique certaine de ces antifolates, le développement de nouveaux traitements s’avère nécessaire afin de réduire les effets secondaires liés à leur utilisation. Enfin, dans l’optique d’orienter la synthèse de nouveaux composés inhibiteurs des DHFRh, une meilleure connaissance des interactions entre les antifolates et leur enzyme cible est primordiale. À l’aide de l’évolution dirigée, il a été possible d’identifier des mutants de la DHFRh pour lesquels l’affinité envers des antifolates cliniquement actifs se voyait modifiée. La mutagenèse dite ¬¬de saturation a été utilisée afin de générer des banques de mutants présentant une diversité génétique au niveau des résidus du site actif de l’enzyme d’intérêt. De plus, une nouvelle méthode de criblage a été mise au point, laquelle s’est avérée efficace pour départager les mutations ayant entrainé une résistance aux antifolates et/ou un maintient de l’activité enzymatique envers son substrat natif, soient les phénotypes d’activité. La méthode de criblage consiste dans un premier temps en une sélection bactérienne à haut débit, puis dans un second temps en un criblage sur plaques permettant d’identifier les meilleurs candidats. Plusieurs mutants actifs de la DHFRh, résistants aux antifolates, ont ainsi pu être identifiés et caractérisés lors d’études de cinétique enzymatique (kcat et IC50). Sur la base de ces résultats cinétiques, de la modélisation moléculaire et des données structurales de la littérature, une étude structure-activité a été effectuée. En regardant quelles mutations ont les effets les plus significatif sur la liaison, nous avons commencé à construire un carte moléculaire des contacts impliqués dans la liaison des ligands. Enfin, des connaissances supplémentaires sur les propriétés spécifiques de liaison ont put être acquises en variant l’inhibiteur testé, permettant ainsi une meilleure compréhension du phénomène de discrimination du ligand. / Human dihydrofolate reductase (hDHFR) is an essential enzyme for cellular proliferation and it has long been the target of antifolate drugs for the treatment of various types of cancer. Despite the clinical effectiveness of current antifolate treatments, new drugs are required to reduce the side-effects associated with their use. An essential requirement for design of new antifolates is a better understanding of how these drugs interact with their targets. We applied directed evolution to identify mutant hDHFR variants with modified binding to some clinically relevant antifolates. A saturation mutagenesis approach was used to create genetic diversity at active-site residues of hDHFR and a new, efficient screening strategy was developed to identify the amino acids that preserved native activity and/or conferred antifolate resistance. The screening method consists in a high-throughput first-tier bacterial selection coupled with a second-tier in vitro assay that allows for rapid detection of the best variants among the leads, according to user-defined parameters. Many active, antifolate-resistant mutants of hDHFR were identified. Moreover, the approach has proven efficient in rapidly assessing kinetic (kcat) and inhibition parameters of the hDHFR variants (IC50). Structure-function relationship analysis based on kinetic investigation, available structural and functional data as well as modeling were performed. By monitoring which mutations have the greatest effect on binding, we have begun to build a molecular picture of the contacts involved in drug binding. By varying the drugs we test against, we gain a better understanding of the specific binding properties that determine ligand discrimination.

La prévention des maladies cardiovasculaires constitue actuellement une approche capitale dans la diminution de la mortalité au sein de nos pays industrialisés. Tous les facteurs de risques étant associés à une dysfonction endothéliale, nous nous sommes intéressés à deux classes de médicaments dont l’action bénéfique se situe, du moins en partie, au niveau de l’endothélium vasculaire :les inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (IECA) et les inhibiteurs de l’hydroxy-3-méthyl-3-glutaryl-Coenzyme A (HMG-CoA) réductase (statines).<p> Le présent travail contribue à l’étude in vitro des effets protecteurs vasculaires de l’administration chronique, chez le rat, de deux statines (la pravastatine et l’atorvastatine) vis-à-vis de la toxicité aiguë des LDL humaines oxydées et vis-à-vis de la tolérance à la nitroglycérine. Une comparaison est menée par rapport au ramipril dans ces deux modèles expérimentaux.<p>Les effets de ces médicaments se manifestent au niveau vasculaire par une amélioration de la disponibilité du NO. Toutefois, dans nos modèles, des mécanismes singulièrement différents ont été identifiés entre les agents étudiés :alors que le ramipril engendre une augmentation de l’expression de la eNOS, enzyme synthétisant le NO, les statines permettent une meilleure disponibilité de ce radical par un mécanisme post-traductionnel. Outre cette action, elles semblent agir directement sur des enzymes oxydatives comme les NAD(P)H oxydases.<p>Une action antioxydante des statines pourrait expliquer tous les effets observés, ce qui n’est pas le cas pour le ramipril. Vu que le stress oxydatif intervient dans tous les facteurs de risques cardiovasculaires, diverses perspectives cliniques sont envisagées afin d’améliorer l’approche thérapeutique de la maladie athéroscléreuse.<p> / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished