Développement de thérapies adjuvantes associées à l’anti-cytoadhérence.

Development of anti-cytoadherence adjunct therapies.

• Auteur / Autrice : Pradeep Patil
• Direction : Giuseppe Campiani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface chimie-Biologie : systèmes moléculaires à visée thérapeutique
• Date : Soutenance le 13/12/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR 5235 - DIMNP - Dynamique des Interactions Membranaires Normales et Pathologiques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giuseppe Campiani, Giuseppe Campiani, Henri Vial, Suzanne Peyrottes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Donatella Taramelli, Paul Horrocks

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement adjuvant

Paludisme

Mots clés libres

Cytoadhérence

Thérapies adjuvantes

(+)-egcg

Malaria

Cytoadherence

Adjunct Therapies

(+)-egcg

Résumé

Titre de la thèse : Développement de thérapies adjuvantes associées à l'anti-cytoadhérence. Résumé : L'antigène de surface PfEMP-1 (P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein-1) encodé par 60 gènes de la famille var du parasite, est un facteur de virulence du paludisme touchant l'Homme. Les différents variants de PfEMP-1 sont impliqués dans la cytoadhérence des érythrocytes infectés par P. falciparum (iRBCs) avec plusieurs récepteurs de l'endothélium vasculaire de l'hôte. Parmi eux, l'interaction avec ICAM-1 semble être liée à des manifestations sévères de la maladie telles que le paludisme cérébral. La majorité de la mortalité due à un paludisme sévère est observée dans les 24 heures après admission à l'hôpital, malgré l'utilisation d'antipaludiques efficaces, soulignant ainsi un besoin urgent en thérapies adjuvantes ciblant spécifiquement la cytoadhérence.Le site d'interaction d'ICAM-1 avec les érythrocytes infectés a été identifié au niveau du « BED side » de son domaine N-terminal, similaire à celui des immunoglobulines. Les variants antigéniques de P. falciparum capables de se lier à ICAM-1 présentent des différences subtiles au niveau des résidus responsables de cette interaction. La boucle DE semble être l'élément commun des sites de fixation à ICAM-1 pour trois variants de P. falciparum (ITO4-A4, ITO4-C24 and ItG-ICAM) et fut ainsi choisie par le groupe de Matthias Dormeyer comme cible pour un criblage in silico. Une librairie de structures de petites molécules fut criblée en utilisant une technique d'alignement moléculaire fournie par le programme 4Scan. Grâce à cette étude, la molécule (+)-epigalloyl-cathechin-gallate (EGCG) fut identifiée comme un inhibiteur d'interaction très spécifique et dose-dépendant pour deux des trois variants.Notre projet fut de développer des composés anti-adhésifs capables d'inhiber ou de supprimer l'interaction des hématies infectées avec les récepteurs endothéliaux. Tout d'abord, nous avons réalisé une série de substitues tetrahydroisoquinolines, analogues au composé naturel EGCG précédemment découvert. Ensuite, nous avons basé notre recherche sur la synthèse de composés peptidiques simulant des régions spécifiques d'ICAM-1 qui peuvent être impliquées dans l'interaction avec les variants de PfEMP1. Le design de ces peptides a été dirigé par le groupe du Prof. Tramontano sur la base d'analyses in silico de l'interaction moléculaire entre ICAM-1 (dont la structure cristallographique est connue) et un modèle de PfEMP1. Nous avons étudié les propriétés d'inhibition de la cytoadhérence de plusieurs de ces peptides afin de créer une base pour le design de molécules peptidomimétiques dotées de meilleures propriétés médicamenteuses.Finalement, afin d'élargir notre étude, EGCG a été criblé contre un panel de nouveaux isolats de P. falciparum provenant de patients et capables d'interagir avec ICAM-1. Ses propriétés anti-adhésives ont été étudiées afin de connaitre l'impact des variations de ces souches sur l'interaction et pour guider le design d'un inhibiteur de cytoadhérence à large spectre.INTITULÉ ET ADRESSE DE L'U.F.R. OU DU LABORATOIRE : - Prof. Giuseppe Campiani - Università degli Studi di Siena - Dipt. Farmaco-Chimico Tecnologico. Via Aldo Moro, 2, 53100, Siena (Italy) - Prof. Alister Craig – Liverpool School of Tropical Medicine, Pembroke Place, Liverpool, L3, 5QA, UK.

Thesis title-: Development of anti-cytoadherence adjunct therapies.Thesis abstract-Parasite derived surface antigen PfEMP-1 (P. falciparum erythrocyte membrane protein-1) encoded by 60 var genes, is a virulence factor of the human malaria parasite. PfEMP-1 variants have been implicated in the cytoadherence of P. falciparum infected erythrocytes (iRBCs) to several binding receptors on host vascular endothelium. Among them, binding to ICAM-1 seems to be related to severe manifestations of the disease such as cerebral malaria. The majority of the mortality with severe malaria is seen within 24 hours of hospital admission despite the use of effective anti-parasite drugs, therefore the development of adjunctive therapies specifically targeting cytoadherence is urgently needed.The binding site for iRBC has been mapped to the BED side of the N-terminal immunoglobulin-like domain of ICAM-1, and shows subtle differences in the contact residues used by ICAM-1 binding P. falciparum antigenic variants. The DE loop appears to be a common feature of the ICAM-1 binding sites for three P. falciparum variants (ITO4-A4, ITO4-C24 and ItG-ICAM) analyzed and was selected by Matthias Dormeyer group for in silico screening of a small-molecule structures library using a molecular-alignment technique based on the program package 4Scan. From this study, (+)-epigalloyl-cathechin-gallate (EGCG) was found to inhibit binding of two variant ICAM-1 binding parasites in a highly specific, dose-dependent manner.Our approach to this need has been the development of anti-adhesive compounds to inhibit and reverse the binding of iRBCs to endothelial receptors. Firstly, we developed a series of substituted tetrahydroisoquinolines as analogues of the natural compound EGCG previously identified. Secondly, we based our research on the synthesis of peptidic compounds mimicking specific ICAM-1 regions hypothesized to be involved in the binding with disease-relevant PfEMP1 variants. The design of the peptides has been conducted by the group of Prof. Tramontano on the basis of an in silico analysis of the molecular interaction between ICAM-1 (whose crystal structure is known) and a homology model of PfEMP1. We have evaluated several peptides for their cytoadherence blocking properties and the results of this studies could form the basis for the design of peptidomimetics endowed with better drug-like properties. Finally, to extend previous studies, EGCG has been screened against a panel of new ICAM-1 binding patient isolates of P. falciparum for its anti-adhesive properties to investigate the impact of iRBC strain variation and to guide the design of a broad-spectrum cytoadherence inhibitor.TITLE AND ADDRESS OF LABORATOIRE : Prof. Giuseppe Campiani - Università degli Studi di Siena - Dipt. Farmaco-Chimico Tecnologico. Via Aldo Moro, 2, 53100, Siena, Italy. Prof. Alister Craig – Liverpool School of Tropical Medicine, Pembroke Place, Liverpool, L3, 5QA, UK.