La diversité des toxines de scorpions et leur intérêt dans la recherche biologique et pharmacologique : (purification et caractérisation chimique, pharmacologique et immunologique des toxines de scorpion présentant des problèmes de santé publique au Moyen Orient et leurs implications pharmacologiques)

Scorpion toxins diversity and their interest in biological an pharmacological research : purification and chemical, pharmacological and immunological characterization of toxins from scorpions involved in Public Health problems in Middle-East and their pharmacological applications

• Auteur / Autrice : Najwa Abbas
• Direction : Marie-France Martin-Eauclaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Alain Enjalbert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-France Martin-Eauclaire, Alain Enjalbert, Philippe Billiad, Fatima Laraba-Djebari, Régis Guieu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Billiad, Fatima Laraba-Djebari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrophysiologie

Mesure de la douleur

composition chimique

Venins de scorpion

Nocicepteurs

Canaux potassiques

Canaux sodiques

Venin

Scorpion du Sahara

Mots clés libres

Toxines de scorpions

Canaux sodium voltage-activés

Canaux potassium voltage-activés

Électrophysiologie sur neurones de ganglions dorsaux

Nocicepteurs

Contre-irritation

Scorpion toxins

Voltage-gated sodium and potassium channels

Nociception

Dnic

Electrophysiology on DRG neurons

Résumé

Les scorpions du genre Androctonus, comme Androctonus australis en Algérie et en Tunisieou Androctonus mauretanicus au Maroc, sont responsables d’environ 100.000 piqûres par ansur l’ensemble du Maghreb, suivies de 1 % de décès. Ils posent un réel problème de santépublique. Les toxines «alpha» modulant les canaux sodium voltage-activés (Nav) sontresponsables de 80 à 90% de l’activité létale des venins d’Androctonus australis etmauretanicus. Cependant, certaines petites molécules sont aussi capables de bloquer lefonctionnement d’autres types de canaux ioniques, en particulier des canaux potassiumvoltage-activés (Kv).Au cours de cette thèse, nous avons isolé et caractérisé les composants du venind’Androctonus amoreuxi, scorpion largement distribué en Afrique du Nord et au Moyen-Orient, mais qui n’avait jusqu’ici fait l’objet d’aucune etude rigoureuse. Nous avons identifiéles constituants impliqués dans la toxicité du venin et précisé leurs propriétéspharmacologiques et immunologiques, ainsi que l’effet qu’elles induisent enélectrophysiologie sur des canaux Nav et Kv clonés exprimés dans l’ovocyte de Xenope.Nous avons recherché de nouveaux membres d’une famille de toxines récemment isolées, lesBirtoxines-like, et interprété leur polymorphisme biologique par la modélisation de leursstructures 3D. Enfin, nous avons mené à bien un programme portant sur les effetsantinociceptifs des toxines de scorpion chez la souris. Cela nous a permis de proposer uneexplication qui fait intervenir le système opiacé et la « contre-irritation ». L’effet des toxinesreconnues « analgésiques » a ensuite été testé en électrophysiologie sur des neuronesnocicepteurs.

The North African scorpion Androctonus australis in Algeria and Tunisia, or Androctonusmauretanicus in Morocco, are responsible of about 100.000 stings each year in Maghreb,followed by 1% of death. Small toxins modulating voltage-gated sodium channels (Nav),named “alpha”, are responsible of 80 to 90% of the total lethal activity from the Androctonusaustralis and mauretanicus venoms. However, smaller molecules are also able to block thefunctioning of another type of ionic channels, in particular, the voltage-gated potassiumchannels (Kv).During this thesis, we have isolated and characterized the compounds of the venom fromAndroctonus amoreuxi, a scorpion widely found in North Africa and Middle East, but neverseriously studied so far. We have identified the constituents implicated in the toxicity anddefined their immunological and pharmacological properties, as well as theirelectrophysiological effects on cloned Nav and Kv channels expressed in Xenopus oocytes.We also have looked for recently characterized new molecules, the Birtoxins-like, and tried toexplain their large biological polymorphism by 3D structural models. At last, we haveevaluated the antinociceptifs effects of scorpion toxins in mice. We have proposed that theantalgic effects observed after administration of scorpion toxins are partly due to a counterirritation phenomenon, which implicates the activation of an endogenous opioid system. The“analgesic” toxins have been further tested in electrophysiology on DRG neurons.