Découverte de modulateurs allostériques ciblant les récepteurs nicotiniques alpha5 – NICOFIVE

Les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (nAChR) sont des récepteur-canaux pentamériques qui assurent la communication excitatrice entre neurones. Dans le cerveau, le nAChR majeur est généré par l’association des sous-unités a4 et ß2, et une sous-population mineure contient également la sous-unité a5 (a4ß2a5 nAChRs). Des données génomiques récentes ont démontré un lien entre un polymorphisme très répandu (SNP) de la sous-unité a5 et l’addiction au tabac et au cancer du poumon. Ce polymorphisme génère une perte de fonction des a4ß2a5 nAChRs. Il est donc anticipé qu’une potentiation spécifique de ces récepteurs par un potentiateur allostérique spécifique de la sous-unité a5 (PAMa5) serait un traitement de la dépendance à la nicotine. A ce jour, la sous-unité a5 est “orpheline” sans ligand connu.
Pour découvrir de novo un PAMa5, nous proposons de cibler un site de liaison unique à l’interface entre les sous-unité a5 et a4. Ce site a5/a4 est homologue au site qui lie l’ACh à l’interface a4/ß2. Nous développerons une approche rationnelle en utilisant des nAChRs modifiés. Nous avons développé un modèle du site a5/a4 nommé AChBP-5/4. L’AChBP est une protéine homologue au domaine extracellulaire des nAChRs, et nous l’avons muté en 25 positions pour reconstituer un site a5/a4 intégral. L’AChBP-5/4 permet de réaliser des expériences de liaison par résonance plasmonique de surface (SPR) et des structures cristallographiques. Nous avons déjà identifié quelques alcaloïdes se liant sur l’AChBP-5/4. En parallèle, nous avons développé des concatémères pentamériques du a4ß2a5 nAChR qui permettront des expériences d’électrophysiologie précises.
A partir de ce corpus d’expériences préliminaires, nous développerons une approche de découverte de ligands basée sur les fragments. Nous générerons une librairie de fragments dérivés d’alcaloïdes, qui seront criblés pour leur liaison à l’AChBP-5/4 par « docking » in silico, liaison par SPR et cristallographie. Ils seront également testés sur les concatémères pour leur pouvoir modulateur par électrophysiologie, et sur des modèles in silico des a4ß2a5 nAChRs qui simulent leur chemin conformationel d’activation. Les fragments identifiés seront reconstruits en molécules plus affines, par les techniques de liaison et de fusion chimique, et également par « click-chemistry » in situ sur l’AChBP-5/4.
Ainsi, nous proposons une approche intégrée pour relever le défi de trouver de novo un PAMa5. Le projet est basé sur de données préliminaires importantes, et nous combinerons plusieurs stratégies en parallèle pour augmenter nos chances de succès. Les PAMa5 seront précieux pour étudier la contribution de la sous-unité a5 aux mécanismes moléculaires et allostériques des nAChRs. Ils permettront également d’étudier les nAChRs natifs, par exemple dans les tranches de cerveau ou dans l’animal vivant, pour établir la contribution de la sous-unité a5 aux processus physiopatholoqiques. Plusieurs compagnies pharmaceutiques développent des ligands nicotiniques, et les composés identifiés seront brevetés avant de contacter les industriels, avec une indication bien établie pour le sevrage tabagique. A coté de ces impacts, notre stratégie expérimentale pourra être généralisée aux autres interfaces des nAChRs présents dans le cerveau et à la périphérie, ouvrant la voie au développement de nouvelles classes de composés spécifiques.