Criblage à haut débit de venin d’araignées pour l’identification de composés actifs sur les canaux sodiques

High-throughput screening of spider venom for the identification of compounds active on sodium channels

• Auteur / Autrice : Ludivine Lopez
• Direction : Michel De Waard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 07/12/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L'Unité de Recherche de l'Institut du Thorax (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Baró
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Benoit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Servent, Sébastien Dutertre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canaux sodiques

Venins d'araignée

Mots clés libres

Patch-clamp automatisé

Spider toxin

Automated patch-clamp

Sodium channel

Résumé

Les dysfonctionnements des canaux sodiques voltage-dépendants (Nav) ont été associés à de nombreuses pathologies telles que les maladies cardiaques, les douleurs neuropathiques, l'épilepsie et les paralysies musculaires. Afin d'étudier le rôle de ces canaux dans les maladies, de restaurer leur fonction ou de créer un modèle pour ces pathologies, des molécules spécifiques ciblant les canaux ioniques sont nécessaires. Les molécules hautement spécifiques pour une isoforme donnée du canal sodique sont difficiles à découvrir avec les bibliothèques chimiques habituelles. Les venins d'animaux, et en particulier les venins d'araignées, contiennent une dizaine de peptides agissant sur les canaux ioniques et représentent donc des bibliothèques intéressantes pour la découverte de médicaments. En criblant des venins d'araignées sur Nav, j’ai cherché à identifier de nouvelles toxines ciblant spécifiquement une isoforme de canal à l'aide d'une technique de patch-clamp automatisé (APC) (SyncroPatch364, Nanion). Pour cela, tous les venins ont été préalablement fractionnés en bibliothèques et testés sur plusieurs lignées cellulaires Nav stables (Nav1.3, Nav1.4, Nav1.5 et Nav1.6). L'APC permet d'accélérer le processus de découverte de médicaments. Les fractions d'intérêt sont celles qui réduisent le courant au pic de sodium, ralentissent l'inactivation ou augmentent le courant de sodium tardif. Après de nombreux fractionnements et purifications jusqu’à arriver à un peptide unique, 35 peptides actifs sur au moins une isoforme ont été sélectionnés pour être séquencés puis synthétisés chimiquement. Parallèlement j’ai participé à la recherche de sélectivité d’un autre peptide issu d’un venin d’araignée actif sur la cible de douleur Nav1.7 mais interagissant également sur Nav1.6 présent au niveau présynaptique. J’ai également effectué la relation structure-activité (SAR) d’un peptide issu d’un criblage précédent actif sur Nav1.1 impliqué dans l’épilepsie.

Dysfunctions of voltage-dependent sodium channels (VDCs) have been associated with numerous pathologies such as cardiac diseases, neuropathic pain, epilepsy and muscle paralysis. In order to study the role of these channels in diseases, to restore their function or to create a model for these pathologies, specific molecules targeting ion channels are needed. Molecules that are highly specific for a given sodium channel isoform are difficult to discover with the usual chemical libraries. Animal venoms, and in particular spider venoms, contain about ten peptides acting on ion channels and thus represent interesting libraries for drug discovery. By screening spider venoms on Nav, I sought to identify new toxins specifically targeting a channel isoform using an automated patch-clamp (APC) technique (SyncroPatch364, Nanion). For this purpose, all venoms were previously fractionated into libraries and tested on several stable Nav cell lines (Nav1.3, Nav1.4, Nav1.5 and Nav1.6). APC allows for an accelerated drug discovery process. Fractions of interest are those that reduce the current at peak sodium, slow down inactivation, or increase the late sodium current. After numerous fractionations and purifications until a unique peptide was found, 35 peptides active on at least one isoform were selected to be sequenced and chemically synthesized. In parallel, I participated in the research of selectivity of another peptide from a spider venom active on the pain target Nav1.7 but also interacting with Nav1.6 present at the presynaptic level. I also performed the structure-activity relationship (SAR) of a peptide from a previous screen active on Nav1.1 involved in epilepsy.