Identification et développement de triterpènes comme agonistes TGR5 : étude de leurs effets sur le métabolisme

Identification and development of triterpenes as TGR5 agonists : Study of theirs effects on metabolism

• Auteur / Autrice : Cédric Genet
• Direction : Alain Wagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles du métabolisme

Acides biliaires

Triterpènes

Diabètes

Résumé

Les maladies métaboliques sont devenues un fléau ces dernières décennies préfigurant plusieurs maladies graves comme le diabète de type 2. Les disfonctionnements mitochondriaux sont caractéristiques des maladies métaboliques. Cependant, ils ne sont pas ciblés par les thérapies actuelles qui se concentrent plutôt sur les conséquences de ces maladies. Néanmoins, la capacité du récepteur couplé aux protéines G, TGR5 présent dans le tissu adipeux et musculaire à augmenter l’activité mitochondriale ouvre de nouvelles perspectives d’avenir pour prévenir les stades précoce des maladies métaboliques et pour traiter ces maladies. Pour explorer le potentiel de TGR5, notre principal défi était d’identifier des agonistes plus puissants et plus sélectifs que les acides biliaires. En effet, les acides biliaires seuls agonistes connus à ce jour sont aussi actifs sur d’autres récepteurs nucléaires. Dans ce but, nous avons criblé une collection de plantes antidiabétiques par bio-guidage sur TGR5, ce qui nous a permis d’isoler et d’identifier deux principes actifs de la famille des triterpènes, l’acide oléanolique et l’acide corosolique. In vivo, l’acide oléanolique possède une activité hypoglycémiante, améliore la tolérance au glucose et empêche la prise de poids. De plus, l’acide oléanolique augmente l’activité mitochondriale in vitro. Une étude de la relation structure à activité sur une collection plus large de triterpènes naturels nous a permis d’obtenir un chef de file, l’acide bétulinique dont l’hemi-synthèse d’analogues a fourni RG 239, un puissant agoniste TGR5 capable d’induire l’activité mitochondriale de façon TGR5-dépendante. Malgré cela, in vivo il n’a montré aucun effet probablement à cause d’une faible biodisponibilité. Bien que tous ces résultats confirment TGR5 comme une cible thérapeutique, nous nous sommes rendus à l’évidence que les triterpènes ne sont pas des molécules développables pour obtenir un médicament. En effet, leurs châssis hydrophobe et le faible degré de liberté qu’offre leurs fonctions chimiques pour des modifications structurales nous ont poussés à utiliser des outils chémoinformatiques pour découvrir une nouvelle famille d’agoniste TGR5. C’est pourquoi, le criblage des banques de données de produits commerciaux Zinc et Asinex a été réalisé par des recherches pharmacophoriques et topomériques dont les résultats sont en cours d’exploitation.

Mitochondrial dysfunction, a hallmark feature in the early stage of metabolic diseases, is currently not targeted by the available therapies with preferentially focus on the consequence of the diseases. Nevertheless, an early discovered G coupled protein receptor named TGR5 was shown to lead to an increase in mitochondrial activity. This effect reveals TGR5 as an interesting target to prevent the early onset of metabolic diseases. To further explore TGR5 potential, our principal challenge was to identify more potent and more selective TGR5 agonists than the already known bile acids which act on other nuclear receptors. To this end we used a TGR5 activity assay to screen a plant library. Among the plant extracts tested, was have been able to isolated two active principles from the triterpene family, the oleanolic acid and the corosolic acid. In vivo, oleanolic acid showed antihyperglycemic activity, improved glucose tolerance and decrease weight gain. Furthermore, oleanolic acid enhanced mitochondrial activity in vitro. An SAR study based on natural triterpenes has led us to the discovery of betulinic acid used in hemi-synthesis and affords the synthesis of RG 239, a more potent TGR5 agonist which induce mitochondrial activity in a TGR5 dependant manner. Unfortunately, RG 239 was not active in vivo, probably because of poor bioavailability. Although, these results confirm TGR5 as therapeutical target, we have found that triterpenes were not drugable molecules. Indeed, triterpenes are hydrophobic molecules and the degree of liberty of their chemical function for structural modification is very low. That is the reason why we have decided to screen two databases of commercial products, Zinc and Asinex with a scaffold hoping method in order to find new TGR5 agonist family. The selected molecules by this approach are under investigation.