Compréhension du mécanisme d'action de la P28GST dans le traitement des maladies inflammatoires auto-immunes

Deciphering the mechanism of action of the P28GST in the treatment of autoimmune inflammatory disorders

• Auteur / Autrice : Corentin Bedart
• Direction : Monique Capron, Amaury Farce
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomolécules, pharmacologie, thérapeutique
• Date : Soutenance le 08/12/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institute for Translational Research in Inflammation - U 1286 / INFINITE (Ex-Liric)
• Jury : Président / Présidente : Manuel Dauchez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Riveau, Leslie Regad, Abderrahim Lachgar
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gwénaëlle André-Leroux, Nathalie Colloc'h

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception de logiciel

Simulation de docking moléculaire

Simulation de dynamique moléculaire

Analyse de données

Mécanismes moléculaires de l'action pharmacologique

Prostaglandine D2

Maladies inflammatoires intestinales

traitement médicamenteux

Inflammation

usage thérapeutique

Bioinformatique structurale

Logiciels -- Développement

Simulation de docking moléculaire

Dynamique moléculaire

Analyse des données

Prostaglandines

Mécanisme d'action

Glutathion S-transférase

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Thérapeutique

Inflammation

Mots clés libres

P28GST

Par'Immune

In silico

Chémoinformatique

MICI

Inflammation

P28GST

Par'Immune

In silico

Chemoinformatics

IBD

Inflammation

Résumé

La P28GST de Schistosoma haematobium, une Glutathion-S-Transférase parasitaire, est un candidat médicament en phase d’évaluation clinique pour la prise en charge des maladies inflammatoires, notamment des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et la maladie de Crohn. Cette protéine combine deux activités enzymatiques, les activités Glutathion S-Transférase (GST) et Prostaglandine D2 Synthase (PGDS), en complément de propriétés épitopiques. Si l’utilisation de la P28GST dans un contexte inflammatoire oriente la réponse immunitaire vers un profil immuno-régulateur et anti-inflammatoire et lui confère un potentiel thérapeutique très important dans les maladies inflammatoires auto-immunes, les mécanismes d'action mis en jeu restent quant à eux incomplètement élucidés.Cette thèse apporte une contribution à l’étude du mode d’action de la P28GST en étudiant à un niveau atomique ses activités enzymatiques par des approches in silico. L’utilisation de la dynamique moléculaire classique a permis d’étudier avec précision les mouvements des acides aminés du site catalytique, et leur participation différentielle entre les deux activités. Les techniques classiques n’étant pas suffisantes, des métadynamiques ont été réalisées pour mieux comprendre l'implication d’une tyrosine essentielle dans l’initiation des activités enzymatiques, notamment via la détermination de son profil d’énergie libre. Enfin, le site de liaison du ligand spécifique de l’activité PGDS, la prostaglandine H2, a été identifié par amarrage moléculaire et dynamique moléculaire classique. Ces résultats nous ont permis d’envisager la recherche d’inhibiteurs spécifiques de l’activité PGDS, en ciblant directement le site de liaison identifié, par des techniques de criblage virtuel à haut débit et d’amarrage moléculaire. Enfin, la validation biologique des inhibiteurs identifiés a été initiée, avec de premiers résultats sur l’activité GST et les propriétés épitopiques.Ces travaux ont nécessité le développement de nombreux scripts en Python et R, permettant le traitement et l’analyse de toutes les données générées. Ces différents scripts ont amené au développement d’un logiciel d’analyse et d’un plugin de visualisation, SINAPs (Structural Interaction Networks Analysis Protocols), permettant de mettre en évidence les réseaux d’interactions moléculaires structurant des protéines au sein de trajectoires de dynamique moléculaire ou de structures cristallographiques.

The P28GST from Schistosoma haematobium, a parasite Glutathione S-Transferase, is a drug candidate in clinical evaluation for the treatment of inflammatory diseases, including inflammatory bowel diseases and Crohn's diseases. This protein combines two enzymatic activities, Glutathione S-Transferase (GST) and Prostaglandin D2 Synthase (PGDS), in addition to epitopic properties. If the use of P28GST in an inflammatory context orients the immune response towards an immunoregulatory and anti-inflammatory profile and confers a very important therapeutic potential in autoimmune inflammatory diseases, the mechanisms of action involved remain incompletely elucidated.This thesis contributes to the understanding of the mode of action of P28GST by studying its enzymatic activities at the atomic level using in silico approaches. The use of classical molecular dynamics allowed to study with accuracy the movements of the amino acids of the catalytic site, and their differential participation between the two activities. As classical techniques were not sufficient, metadynamics were performed to further investigate the participation of an essential tyrosine in the initiation of enzymatic activities, in particular via the determination of its free energy profile. Finally, the binding site of the specific ligand of the PGDS activity, the prostaglandin H2, was identified by molecular docking and classical molecular dynamics. These results allowed us to consider the search for specific inhibitors of PGDS activity, by directly targeting the identified binding site, by high throughput virtual screening and molecular docking techniques. Finally, the biological validation of the identified inhibitors has been initiated, with first results on GST activity and epitopic properties.This work required the development of numerous scripts in Python and R, allowing the processing and analysis of all the data generated. These different scripts led to the development of an analysis software and a visualization plugin, SINAPs (Structural Interaction Networks Analysis Protocols), to highlight the molecular interaction networks structuring proteins within molecular dynamics trajectories or crystallographic structures.