Conception, synthèse et étude de métallopeptidases artificielles dans le cadre de la maladie d'Alzheimer

Design, synthesis and study of artificial metallopeptidases in the context of Alzheimer's disease

• Auteur / Autrice : Marielle Drommi
• Direction : Christelle Hureau, Charlène Esmieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, Biologie, Santé
• Date : Soutenance le 22/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse ; 1974-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance conjointe : Université Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-2024)
• Jury : Président / Présidente : Murielle Chavarot-Kerlidou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Gerland
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olga Iranzo, Vincent L Pecoraro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladie d'Alzheimer

Protéine amyloïde bêta

Métallopeptidases

Mots clés libres

Métallopeptidases artificielles

Maladie d'Alzheimer

Amyloïde beta

Artificial metallopeptidases

Alzheimer's disease

Beta amyloid peptide

Résumé

L'une des caractéristiques de la maladie d'Alzheimer est la présence de dépôts amyloïdes insolubles dans la synapse, constitués du peptide bêta-amyloïde (A-beta). Une hypothèse pour expliquer leur accumulation est un dysfonctionnement du système d'élimination de A-beta. Une stratégie thérapeutique consiste donc à favoriser la dégradation de l'A-beta à l'aide d'agents de clivage artificiels, capables d'hydrolyser le peptide. Ce travail de thèse est composé de 3 parties : la première vise à cribler une grande variété de complexes de cuivre, de zinc et de cobalt sur l'hydrolyse d'une liaison peptidique modèle, qui libère un chromophore lorsqu'elle est clivée. Ce criblage a permis de sélectionner un complexe prometteur, qui a fait l'objet d'une étude approfondie : sa synthèse et sa caractérisation ont été testées, et le mécanisme de clivage a été étudié. Enfin, un autre test basé sur un peptide A-beta marqué par fluorescence a été mis au point. Il utilise l'anisotropie de fluorescence pour déterminer si le peptide est clivé ou non. Ce test a été mis en place et une preuve de concept a été réalisée avec des enzymes. Il a ensuite été appliqué avec les complexes sélectionnés dans la première partie de la thèse. En parallèle, des projets annexes sur la capture du cuivre lié à A-beta par divers ligands (ligands hybrides phénanthroline-peptide et ligands azathiamacrocycliques) ont été menés. En effet, A-beta est capable de chélater les ions Cu dans la synapse, et ces ions Cu faiblement liés peuvent produire des espèces réactives de l'oxygène, conduisant à un stress oxydatif. Le but de ces recherches était donc de trouver des ligands capables de retirer les ions Cu de A-beta et de les maintenir dans un état redox stable.

One of the hallmarks of Alzheimer's disease is the presence of insoluble amyloid deposits in the synapse, made of the amyloid-beta peptide. One hypothesis to explain their accumulation is a dysfunction of the A-beta clearance system. A possible therapeutic strategy is thus to help the degradation of A-beta with artificial cleavage agents, able to hydrolyze the peptide. This thesis work is composed of 3 parts: the first one aims at screening a large variety of copper, zinc and cobalt complexes on the hydrolysis of a model peptide bond, which releases a chromophore when cleaved. This screening allowed to select one promising complex, which was studied in depth: its synthesis and characterization were tested, and the mechanism of cleavage was investigated. Finally, another test based on a fluorescently-labelled A-beta peptide was developed. It uses fluorescence anisotropy to determine if the peptide is cleaved or not. This test was set up and a proof-of-concept was performed with enzymes. It was then applied with the complexes selected in the first part of the thesis. In parallel, side projects on the uptake of A-beta-bound copper by various ligands (hybrid phenanthroline-peptide ligands and azathiamacrocyclic ligands) were led. Indeed, A-beta is able to chelate Cu ions in the synapse, and these loosely-bound Cu ions can them produce reactive oxygen species, leading to oxidative stress. The aim of these researches was thus to find ligands able to withdraw Cu ions from A-beta, and to keep it in a stable redox state.