Développement de peptides structurés pour l’inhibition de l’interaction PCSK9/LDLR et le rétablissement de l’absorption cellulaire du LDL-c

Development of constrained peptides to inhibit the PCSK9/LDLR interaction and restore the cellular LDL uptake

• Auteur / Autrice : Kévin Bourbiaux
• Direction : Muriel Amblard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie biomoléculaire
• Date : Soutenance le 06/03/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Nadia Patino
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Muriel Amblard, Nadia Patino, Marion Flipo, Dominique Bonnet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marion Flipo, Dominique Bonnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résonance magnétique nucléaire

Dichroïsme circulaire

Peptides

Mots clés libres

Peptides agrafés

Patch poly-Lysine

Interaction protéine-protéine

Dichroïsme circulaire

Rmn

Régulation des LDL

Stapled peptides

Poly-Lysine patch

Protein-Protein interaction

Circular Dichroism

Nmr

LDL regulation

Résumé

La proprotéine convertase subtilisine/kexine de type 9 (PCSK9) régule la concentration des récepteurs des lipoprotéines de basse densité (LDLR) au niveau de la membrane cellulaire et par conséquent le taux de LDL-cholestérol dans le système vasculaire. PCSK9 est donc une cible essentielle dans le traitement des maladies cardiovasculaires (MCV). A ce jour, les anticorps monoclonaux anti-PCSK9 associés aux statines est la seule thérapie disponible ciblant PCSK9 en dépit des risques d’immunogénicité, une administration sous-cutanée contraignante et un coût élevé. Néanmoins, de petits peptides possédant des structures tridimensionnelles très stables se sont avérés être des inhibiteurs prometteurs de l’interaction entre PCSK9 et le LDLR induisant une augmentation significative de l’absorption du LDL dans les cellules. A partir de ces séquences, nous avons synthétisé des peptides stabilisés par des agrafes, avec un patch poly-lysine (technologie SIP) à l’extrémité C-terminale mais également des séquences chimériques afin de développer des analogues très actifs et résistants à la protéolyse. Nous avons obtenu des composés mille fois plus affins pour PCSK9 que le peptide de référence Pep2-8, capables de rétablir l’absorption du LDL dans les cellules pour de très faibles concentrations (IC50 = 175 nM). Les structures tridimensionnelles des composés clés ont été étudiées par dichroïsme circulaire (CD) et résonance magnétique nucléaire (RMN) afin d’étudier leurs relations structure-activité.

Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) has been identified as a regulator of low density lipoprotein receptor (LDLR) on the cell membrane and therefore plays a major role in cardiovascular diseases (CVD). To date, only monoclonal antibodies (mAbs) to PCSK9 are used associated with statins in therapies, despite a potential immunogenicity, a restrictive mode of administration and a high cost. Beside, small peptides with discrete three-dimensional structures were found to inhibit the interaction between PCSK9 and the LDLR, increasing the LDL-uptake. Starting from these sequences, we used various strategies incorporating staples and/or C-terminal lysine patches (SIP technology), synthesizing chimeric sequences to develop highly potent compounds resistant to enzymatic degradation. We obtained derivatives that have a 1000-fold stronger affinity than the parent peptide with high biological activities (IC50 = 175 nM). The three-dimensional structures of key compounds were extensively studied by circular dichroim (CD) and nuclear magnetic resonance (NMR) to investigate their structure-activity relationship.