Equilibre protéase/antiprotéase : Cinétique d'inhibition des protéases humaines par des inhibiteurs naturels

The protease/antiprotease balance : Kinetics of inhibition of human proteases by natural inhibitors

• Auteur / Autrice : Shila Mahmoudi Nobar
• Direction : Joseph Gabriel Bieth
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inhibiteurs

Cinétique chimique

Peptidases

Recherche

Mucoviscidose

Résumé

Un déséquilibre entre protéase et antiprotéase peut entraîner des troubles pathologiques. La pancréatite aiguë est une auto-digestion, du pancréas par la trypsine, l'élastase et la lipase qui s'accompagne de l'expansion de ces protéases dans le péritoine et dans le sang. Nos travaux ont montré que les patients déficients en alpha1-antitrypsine n'étaient pas plus exposés que d'autres à la dégradation des protéines plasmatiques. En effet, en absence d'alpha1-antitrypsine, la trypsine peut être inhibée par l'alpha2-antiplasmine et l'antithrombine III, et la chymotrypsine et l'élastase peuvent être inhibées par l'alpha1-antichymotrypsine. De plus, nous avons montré que l'administration de l'héparine peut avoir un effet favorable pour limiter la propagation systémique de la trypsine. Chez les patients atteints de la mucoviscidose, les tissus sont envahis par des infiltrats de neutrophiles contenant notamment l'élastase leucocytaire, la cathepsine G et la protéase 3. Le tissu pulmonaire est normalement protégé par les inhibiteurs endogènes protéiques soit réversibles, soit irréversibles. Nous avons étudié la possibilité d'utiliser des inhibiteurs recombinants comme l'élafine et son précurseur la trappine-2 pour neutraliser l'élastase leucocytaire et la protéase 3. L'étude cinétique a montré qu'ils étaient d'excellents inhibiteurs de ces deux protéases et que par conséquent ils peuvent être considérés comme de bons candidats pour la thérapie antiprotéasique de la mucoviscidose. Les neutrophiles sont capables de libérer des substances oxydantes. L'étude de l'effet de l'oxydation montre une diminution de l'affinité des inhibiteurs pour les protéases avec un effet plus important pour la protéase 3. Parallèlement à ces travaux, nous avons initié l'étude sur la cinétique d'acylation des serpines en comparant plusieurs couples d'inhibiteurs et de protéases à différents pH. Les résultats obtenus permettent de conclure que pour les couples étudiés, l'acylation est indépendante du pH et qu'elle est précédée d'une étape limitante qui est la translocation.

The proteases are involved in many physiological processes and imbalance between proteases and antiproteases can cause pathologies. Acute pancreatitis results from auto-digestion of the pancreas by trypsin, elastase and lipase with diffusion of these proteases in the peritonea and blood. Our studies show that people deficient in alpha1-antitrypsin are not more exposed to plasmatic protein degradation than others because in the absence of alpha1-antitrypsin, trypsin can be inhibited by alpha2-antiplasmin and antithrombin III, and chymotrypsin and elastase can be inhibited by antichymotrypsin. Furthermore, we have demonstrated that heparin administration can have a positive effect on limiting trypsin activity. In cystic fibrosis, tissues are invaded by neutrophils, which contain elastase, cathepsin G and protease 3. The lung tissue is protected from these proteases by endogenous reversible and irreversible inhibitors. We investigated the efficiency of recombinant elafin and its precursor trappin-2 for the neutralisation of elastase and protease 3. Kinetic characterisation showed that they are excellent inhibitors for these proteases and can be used as an antiprotease therapy in cystic fibrosis. Neutrophils liberate oxidant agents. We have demonstrated that oxidation decreases the affinity of these inhibitors for proteases with a more significant effect on protease 3. We also investigated the role of acylation in the mechanism of inhibition of serpins. We measured the acylation rate constant of 3 inhibitor/protease pairs in 3 different pH. The results showed that the constants are independent of pH and acylation of the inhibitor is preceded by translocation of the enzyme.