Ciblage pharmacologique des complexes de réparation de l'ADN – DrugDR

Le projet vise à développer une nouvelle approche pour identifier les cibles biologiques de petites molécules d'intérêt thérapeutique. Cette approche combine l'utilisation de la chémoprotéomique, pour identifier les partenaires protéiques d'une molécule d'intérêt, et la génomique fonctionnelle pour identifier des mutations conférant une résistance cellulaire à l’action de ces molécules. La combinaison des résultats de ces deux approches doit permettre d’identifier plus facilement les cibles de molécules d’intérêt thérapeutique, notamment identifiées par des cribles phénotypiques. L’analyse de chémoprotéomique nécessite le développement d’analogues cliquables (porteurs d’un groupement alcyne) des molécules identifiées.
Le projet consiste donc à étudier des molécules d’intérêt thérapeutique, soit identifiées à travers des collaborations, soit issues d’un crible phénotypique destiné à identifier de nouvelles molécules affectant la survie cellulaire à un agent génotoxique anticancéreux, la camptothécine. La cible fonctionnelle de ces molécules sera identifiée par l’approche proposée et sera validée par des techniques classiques de biologie cellulaire et de biochimie.

La réalisation de plusieurs cribles phénotypiques a permis d’identifier 3 nouvelles molécules permettant de sensibiliser les cellules à la camptothécine.
L’approche proposée a été appliquée à deux molécules issues de collaborations, et a permis pour l’une d’entre elle d’identifier un mécanisme d’action original et généralisable permettant potentiellement de développer des molécules thérapeutiques contre différentes pathologies.
Des analogues bioactifs fonctionnalisés ont été générés pour certaines des molécules d’intérêt. Ces analogues ont permis de préciser la distribution cellulaire de ces molécules et pour l’une d’entre elle de préciser son mécanisme d’action.
Une nouvelle collaboration avec un laboratoire de chimie a été établie pour développer de nouveaux analogues.

Des analogues fonctionnalisés vont être synthétisés pour deux des nouveaux sensibilisateurs identifiés, ce qui permettra d’analyser leur distribution cellulaire et d’identifier les protéines cellulaires avec lesquelles ils interagissent par chémoprotéomique.
La génomique fonctionnelle sera utilisée pour identifier des mutations conférant la résistance aux nouveaux sensibilisateurs identifiés.
Un mécanisme d’action sera proposé pour ces deux sensibilisateurs et sera validés par des techniques classiques de biologie cellulaire et de biochimie.
La validation des mécanismes d’action proposés pour les deux molécules issues des collaborations est en cours et sera achevée rapidement. Ces travaux conduiront à la validation de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement du cancer.
Un nouveau crible phénotypique sera développé pour identifier des molécules affectant la première étape de la voie de réparation des cassures double-brin par recombinaison homologue.
Une demande de financement complémentaire a été déposée auprès d’Aviesan pour poursuivre la caractérisation d’un des sensibilisateurs qui semble particulièrement intéressant.

ChemBioChem (2018). «Alkyne-Tagged Analogue of Jaspine B: New Tool for Identifying Jaspine B Mode of Action.« Rozié A, Santos C, Fabing I, Calsou P, Britton S*, Génisson Y, Ballereau S*. Sélectionnée pour la couverture.

Mon projet vise à trouver de nouvelles cibles pharmacologiques parmi les complexes de réparation des cassures double-brin de l’ADN (CDB) en implantant au sein de l’institut hôte une approche originale permettant d’identifier rapidement les cibles biologiques de petites molécules d’intérêt thérapeutique. Pour ce faire, je propose tout d’abord l’identification de sensibilisateurs à un inhibiteur de topoisomérase I, la camptothécine (CPT) à partir de plusieurs banques de petites molécules et en utilisant un crible phénotypique ciblé que j’ai précédemment développé (tâche 1). La CPT induit des CDB particulières et principalement réparées par la voie de Recombinaison Homologue (RH) par des mécanismes que j’ai contribué à découvrir. Un crible secondaire basé sur l’analyse de marqueurs moléculaires et utilisant des essais maitrisés permettra d’identifier parmi ces sensibilisateurs ceux qui perturbent spécifiquement la réparation de ces CDB et de définir quelle étape de la RH est affectée. Guidé par l’équipe de notre collaborateur R. Rodriguez (Institut Curie), spécialisée en chimie médicinale, nous nous focaliserons sur les sensibilisateurs pour lesquels la synthèse d’analogues est le plus facilement réalisable. Ensuite, je propose d’identifier les cibles biologiques de ces molécules qui seront le support de l’approche originale que je souhaite établir. Pour cela, je souhaite combiner deux outils : une approche de chémoprotéomique que j’ai contribué à développer et qui permettra d’identifier les protéines interagissant avec la molécule (tâche 2), et une approche de séquençage destinée à identifier des mutations conférant une résistance à l’activité de la molécule (tâche 3). L’approche de chémoprotéomique reposera sur la synthèse par notre collaborateur pour chaque sensibilisateur sélectionné d’un analogue biologiquement actif porteur d’un alkyne terminal. Ces analogues seront utilisés pour isoler les protéines associées aux sensibilisateurs et les identifier avec l’aide de la plateforme de protéomique de l’institut hôte. En parallèle, des cellules humaines haploïdes résistantes à l’effet des sensibilisateurs sur la CPT seront isolées et les mutations conférant la résistance seront identifiées après RNA-seq réalisé par la plateforme locale GeT-PlaGe et analyse par la plateforme de bioinformatique GenoToul. En croisant la liste des interactants de chaque sensibilisateur avec les mutations retrouvées dans les cellules résistantes, il sera possible d’identifier leur cible biologique et de proposer un mode d’action pour chaque sensibilisateur. Un dernier volet du projet sera consacré à la validation des cibles biologiques les plus intéressantes (idéalement une nouvelle cible avec un mode d’action original, tache 4).
Ce projet permettra ainsi d’établir à l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale de Toulouse, une nouvelle approche utilisable pour identifier rapidement les cibles biologiques de petites molécules d’intérêt thérapeutique. Il me permettra d’acquérir de nouvelles connaissances en génomique, de renforcer des collaborations existantes et d’en créer de nouvelles qui seront la base de projets futurs. En effet, les laboratoires de chimie de Toulouse sont riches en petites molécules aux effets biologiques intéressants mais qui restent inexplorées du fait de l’absence de compréhension de leur mécanisme d’action. Ce projet me permettra de devenir un acteur de référence dans l’identification des cibles biologiques. A terme, les nouveaux sensibilisateurs découverts pourront constituer la base de futurs programmes de chimie médicinale destinés à convertir ces touches en agents thérapeutiques. Alors que l’approche elle-même pourra faire l’objet d’une publication, la meilleure stratégie sera identifiée pour valoriser au mieux chacun des sensibilisateurs identifiés en concertation avec notre chargé de valorisation: publication, programme de prématuration du CNRS, programme de maturation de la SATT et/ou dépôt de brevet.