Correction pharmacologique de la fonction et de la maturation du canal F508del-CFTR

par Clément Boinot

Thèse de doctorat en Aspects moléculaire et cellulaire de la biologie

Sous la direction de Frédéric Becq.

Le président du jury était Patrick Bois.

Le jury était composé de Frédéric Becq, Isabelle Callebaut.

Les rapporteurs étaient Valérie Chappe, Emmanuel Deval, Christophe Vandier.


  • Résumé

    La mucoviscidose est une maladie génétique autosomale récessive induite par des mutations du gène codant pour le canal chlorure CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Parmi les mutations les plus fréquentes, la délétion d’une phénylalanine en position 508 conduit à un défaut d’adressage de la protéine consécutif à sa rétention dans le réticulum endoplasmique. Bien que les mécanismes d’action soient encore largement méconnus, de nombreuses petites molécules appelées correcteurs (VX809, SAHA, Corr4a, iminosucres…) ont été identifiées pour corriger individuellement le défaut d’adressage et ainsi restaurer une partie de l’activité de F508del-CFTR. Dans une première partie, nous avons montré qu’en combinant de manière appropriée ces correcteurs, il est possible d’optimiser la restauration fonctionnelle de F508del-CFTR. Cependant, parmi ces composés, aucun de ne présentant de réels bénéfices cliniques. Ainsi, nous avons exploité les modèles de structure 3D de la protéine WT- et F508del-CFTR afin d’identifier un site d’intérêt (cavité F508del-CFTR) pour la conception de composés actifs et en particulier de correcteurs. Cette stratégie a conduit (1) à la conception de nouvelles molécules originales (2) à la synthèse de ces composés (3) à leur test sur la restauration fonctionnelle de F508del-CFTR. Les résultats obtenus par les techniques de Western-Blot, d’efflux d’iodure et d’électrophysiologie ont permis de montrer qu’il est possible, sur la base du modèle de structure 3D de la protéine et d’expériences d’amarrage moléculaire, de créer des molécules capables de restaurer les défauts d’adressage et de fonctionnalité de F508del-CFTR.

  • Titre traduit

    Pharmacological correction of the function and the maturation of F508del-CFTR channel


  • Résumé

    Cystic fibrosis (CF) is an autosomal and recessive disease due to mutations in the gene encoding a chloride ion channel CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Deletion of phenylalamine at position 508 leads to the most common mutation, resulting from a mistrafficking of the CFTR protein and its retention in the Endoplasmic Reticulum (ER), abnormal gating of CFTR channel and endocytosis. Numerous small chemicals called CFTR correctors (VX809, SAHA, Corr-4a, iminosugars…) have been shown individually - albeit partially – to restore F508del-CFTR defective trafficking and functionally rescue chloride transport default. In previous studies, we showed that optimal combination of these correctors should lead to a more complete rescue of F508del-CFTR activity. Nevertheless, none of these correctors used show a good clinical issue. In a second set of experiments, based on models refinement of the open and closed forms of CFTR, we used molecular docking and virtual screening to identify new active molecules able to bind and interact with identified F508del-CFTR pocket. This strategy led to (1) design novel tailored correctors following molecular docking prediction, allow to bind specifically in F508del-CFTR pockets (2) synthetize these putative idealized compounds and (3) test them on the functional rescue of F508del-CFTR. Results showed, especially during Western-Blot combined to iodide efflux and patch-clamp experiments in whole cell configuration on F508del-CFTR cell that based on 3D structure model of entire CFTR protein, it is possible to develop new tailored correctors to target the root cause of CF.


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