Cibler la dimérisation des récepteurs de chimiokines CCR2 et CCR5: vers une meilleure régulation de l'inflammation – GET-REDI

Les récepteurs de chimiokines CCR2 et CCR5 appartiennent à la famille des récepteurs à sept domaines transmembranaires couplés aux protéines G (GPCRs). Ils jouent un rôle essentiel dans la migration des leucocytes. Par conséquent, ils sont impliqués dans le développement de la réponse inflammatoire aiguë et chronique et représentent des cibles thérapeutiques clés pour le traitement des maladies inflammatoires et des cancers.
Jusqu’à présent aucun antagoniste ciblant CCR2 n’a été approuvé. L’inhibiteur de CCR5, maraviroc, approuvé pour le traitement de l’infection VIH, est étudié pour sa capacité à moduler la réponse inflammatoire.
Différents travaux, dont les nôtres, indiquent que les GPCRs peuvent adopter plusieurs états conformationnels à la surface cellulaire, ce qui offre de nouvelles possibilités thérapeutiques.
L’oligomérisation des récepteurs est un des mécanismes qui régule cette diversité conformationnelle. CCR2 et CCR5 sont capables de s’organiser par paire sous forme d’homo- ou d’hétéro-dimères (CCR2/CCR5). Nous avons identifié trois formes dimériques de CCR5 et montré que la dimérisation de CCR5 est (i) indispensable à son export à la membrane plasmique, (ii) régule sa mobilité à la surface cellulaire, et (iii) impacte la liaison des ligands. La dimérisation des récepteurs pourrait donc influencer, par coopérativité entre partenaires, la sélectivité des drogues les ciblant.
Jusqu’à présent aucune stratégie thérapeutique visant à moduler la dimérisation de ces récepteurs n’a été envisagée. Dans ce projet, nous proposons d’étudier l’homo- et l’hétéro-dimérisation de CCR2 et CCR5 dans le but de développer des molécules ciblant une conformation spécifique des récepteurs.
Nous décrirons les interactions entre CCR2 et CCR5 par modélisation in silico et validation biochimique et biophysique (Objectif 1). A l’aide de mutants, nous étudierons ensuite l’influence de ces interactions sur l’expression de surface des récepteurs et leur fonction (objectif 2). Pour la détection des dimères, nous travaillerons avec des approches classiques de pontage et de transfert d’énergie, mais aussi avec des approches innovantes basées sur le système RUSH d’export des protéines et sur la microscopie TIRF. Enfin, nous rechercherons, grâce à deux stratégies de criblages différentes, à identifier des modulateurs de la dimérisation (objectif 3). Le premier crible est virtuel. Il est basé sur nos résultats récents montrant que des ligands distincts affectent différemment les interfaces de dimérisation. Il n’a jamais été proposé. Le second crible exploite le système RUSH. Il a prouvé son efficacité pour identifier des inhibiteurs de l’export des récepteurs. L’emploi de ces deux cribles simultanément augmentera notre chance de succès. Après avoir validé les candidats in vitro, nous étudierons leur impact in vivo sur la réponse inflammatoire dans deux modèles de souris.
Le caractère innovant de ce projet repose sur la multiplicité et la complémentarité des méthodes utilisées combinant modélisation in silico, biochimie, biophysique, biologie cellulaire, imagerie et modèles animaux. Pour sa réussite, nous allierons les expertises de 4 équipes dans les domaines de la pharmacologie des GPCRs (A. Brelot, Institut Pasteur, Paris), de la conception de médicaments (E. Kellenberger, Université de Strasbourg), de l’analyse d’images (T. Lagache, Institut Pasteur, Paris), et des pathologies inflammatoires (C. Combadière, CIMI, Paris). La réalisation de ce projet de 48 mois nécessite le recrutement de quatre personnes (2 postdocs, un doctorant, 1 ingénieur). Ce projet permettra le développement de modulateurs allostériques ciblant la dimérisation des récepteurs. Ils serviront d’outils à l’étude fonctionnelle des oligomères in vitro et in vivo. Ils représentent également de nouveaux inhibiteurs potentiels de la réponse inflammatoire.