Cystathionine β-synthase (CBS) et trisomie 21 : identification, synthèse et évaluation biologique de modulateurs de la CBS

Synthase (cbs) and down syndrome : identification, synthesis and biological evaluation of cbs’s modulators

• Auteur / Autrice : Sylvie Broussous
• Direction : Mouâd Alami
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté de pharmacie (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déficience intellectuelle

Trisomie 21

Mots clés libres

Cystathionine β-synthase

Trisomie 21

Enzyme

Modulateur

Retard mental

Inhibiteurs

Résumé

La trisomie 21 est une maladie génétique caractérisée par la présence de trois chromosomes 21 au lieu de deux dans le génome. Ce phénomène ne provoque pas la synthèse de protéines anormales, mais est responsable de perturbations biochimiques quantitatives et d’anomalies métaboliques. Une de ces enzymes, la Cystathionine b-Synthase (EC 4. 2. 1. 22, CBS), nous a particulièrement intéressée. La surexpression de la CBS perturbe directement le métabolisme de l’homocystéine et a également pour conséquence une surproduction d’H2S. H2S, nouvellement connu pour être un neuromodulateur à des concentrations physiologiques, est un gaz toxique. Une surproduction de ce dernier a été montrée dans le cerveau des personnes atteintes de trisomie 21. Au vu de ces informations, l’hypothèse suivante a été avancée : l’inhibition réversible de la surexpression de la CBS limiterait les désordres métaboliques à l’origine du développement du retard mental. Ce travail a consisté à réaliser des tests enzymatiques in vitro sensibles pour déceler, au sein de chimiothèques, la présence de molécules possédant un effet inhibiteur sur la cystathionine β-synthase. Plus de 7000 molécules provenant de différentes chimiothèques ont ainsi été criblées. 8 molécules appartenant à 3 familles structurales se sont avérées capables d’inhiber réversiblement et spécifiquement l’activité enzymatique de la CBS humaine recombinante et la CBS extraite de foie de Rat. Nous avons alors pu déterminé à l’aide de courbes effet-doses les CI50 et les possibles sites d'action des molécules sur l'enzyme. Dans un deuxième temps, des pharmacomodulations ont été réalisées pour chaque famille de molécules (coumarine, pyridazine et benzothiophène) pour tenter d'améliorer le pouvoir inhibiteur des « hits ».

Down syndrome has a genetic basis: the presence in the genome of three rather than two chromosomes 21. This leads to gene dosage effects: involved genes and gene products are normal but their productions are increased. One enzyme, the Cystathionine b-Synthase (EC 4. 2. 1. 22, CBS) particularly interested us. The over expression of CBS directly disturbs the homocysteine metabolism and has special consequence: an overproduction of H2S. H2S is a well-known toxic gas but it is recently known as a neuromodulator in physiological concentrations. An overproduction of H2S was shown in the DS people’s brain. In view of all this information, the following hypothesis was advanced: a reversible inhibition of CBS activity could limit the metabolic disorders which are the origin of development of the intellectual retardation. This work consisted in carrying out significant in vitro enzymatic tests to detect, within libraries of chemicals, the presence of molecules having an inhibiting effect on the cystathionine β-synthase. More than 7000 molecules from different chemical libraries have been screened. 8 molecules belonging to three chemicals structures were able to inhibit reversibly and specifically the two enzymatic activities assays: pure recombinant human CBS and extracts from rat livers. We determined by means of dose-response curve theirs IC50 and the possible action site of molecules on the enzyme. In a second time, pharmacomodulations were realized for each family of molecules (coumarine, pyridazine and benzothiophen) in the purpose of improving the inhibitive power of « hits ».