Structure et fonction du complexe IFNg/héparane sulfate pour l'ingénierie d'un glyconjugué de synthèse pour inhiber la cytokine – HEPAFERON

Les cytokines sont de petites protéines, qui, après avoir été sécrétées, diffusent dans les tissus pour stimuler l?activation, la prolifération, la différentiation des cellules? et constituent ainsi un système de communication cellulaire. De nombreux travaux ont démontré que la plupart des cytokines interagissaient avec les glycosaminoglycanes, notamment ceux de type héparane sulfates (HS). Ces polysaccharides de grandes tailles sont des constituants ubiquitaires de la surface cellulaire sur laquelle ils sont attachés par le biais de glycoprotéines appelées protéoglycanes. Les HS sont constitués de séquences saccharidiques particulières, en partie définies par leur profil de sulfatation, ce qui leur permet d?interagir avec de nombreuses protéines différentes et d?en réguler la dynamique à la surface cellulaire et dans la matrice extracellulaire. Les interactions HS-cytokines permettent de localiser les cytokines dans les tissus, et de contrôler leurs activités biologiques. Etant donnée l?importance des interactions HS-cytokines, dans de nombreux phénomènes biologiques, mais aussi au cours de pathologies, il est indispensable de comprendre les mécanismes et les bases structurales qui permettent ces interactions, ainsi que les fonctions qui y sont associées. Dans ce domaine, les progrès sont rendus particulièrement difficiles par l?extraordinaire complexité structurale des HS, et la caractérisation d?un domaine d?interaction reste particulièrement difficile. Dans ce contexte, nous avons développé une approche basée sur la synthèse chimique de de mimes de fragments longs d?HS de façon à identifier ceux présentant une séquence d?intérêt. Cette stratégie a débouché sur la production du premier glycocojugué mimant le site d?interaction d?une cytokine, l?interféron-gamma (IFNg), sur les HS. Cette molécule, appelée ?2O10?, constituée de 2 octasaccharides (dp8) reliés entre eux par un bras de 5 nm a permis de définir l?organisation générale du site de reconnaissance. Elle possède une affinité très importante pour l?IFNg dont elle inhibe l?interaction avec les HS (mais aussi avec le récepteur cellulaire) avec une IC50 = 35-40 nM. La préparation de ce type de composé et son utilisation thérapeutique ont été brevetés, et constituent un outil puissant pour analyser les bases structurales permettant la formation du complexe IFNg/HS, ce qui constitue le but général du présent projet. La molécule 2O10, dont les octasaccharides sont sulfatés de manières homogènes, ne donne pas d?information sur les séquences oligosaccharidiques reconnues par l?IFNg. Notre hypothèse de travail, récemment validé par des travaux préliminaires, est que seul un nombre restreint (et spécifiques) de sulfates sont engagés dans le mécanisme de reconnaissance. En combinant des approches structurales, chimiques, analytiques et biologiques, notre but est de caractériser au niveau moléculaire la structure du complexe IFNg/HS, puis d?analyser dans un contexte cellulaire le rôle de l?interaction sur les fonctions biologiques de la cytokine. Ce projet doit permettre de définir la structure oligosaccharidique des octasaccharides interagissant sélectivement avec l?IFNg. Cet aspect, bien que très important, n?a jamais pu être analysé jusqu?à présent, à cause de la trop grande hétérogénéité des HS naturels, mais devient possible en utilisant des mimes de synthèse. Le glycoconjugué 2O10 peut, en effet, être produit de façon homogène et en quantité importante et suffisante pour des études structurales (diffraction des rayons-X et RMN) ainsi qu?in cellulo. De plus, des chimiothèques synthétiques, ou purifiées de sources naturelles, de fragments octasaccahridiques d?HS permettront de préciser les motifs de sulfatation conduisant à une plus grande affinité et spécificité d?interaction. L?augmentation des connaissances dans les domaines de la biologie de l?IFNg et de la structure du complexe HS-IFNg nous permettra d?optimiser la molécule ?2O10? comme inhibiteur de cette cytokine. Cette nouvelle approche thérapeutique, dans laquelle une « petite drogue glycanique » serait utilisée pour la première fois pour inhiber l?activité d?une cytokine, devra ensuite être testée dans un modèle animal dans le cadre de futures demande de financement. Le présent projet résulte d?une collaboration à long terme entre les partenaires 1 (glycobiologiste) et 2 (chimiste organicien), dans le domaine des interactions IFNg/HS et, couplé aux approches analytiques développées en spectrométrie de masse par le partenaire 3, représente une étape supplémentaire vers la caractérisation structurale et fonctionnelle de ce complexe. La mise en commun du savoir faire très spécifique des trois partenaires est particulièrement innovante et devrait permettre de franchir des étapes technologiques et scientifiques clés de ce champ disciplinaire.