Nouveau agents pharmacologiques sigma-1 pour la photopharmacologie et la neuroprotection – SIR-BUCHE-AD

Les principaux médicaments et réactifs ont été obtenus auprès de fournisseurs commerciaux. Le peptide amyloïde Aβ25–35 a été préparé, oligomérisé et utilisé selon des protocoles standard. Les composés testés ont été dissous dans des solvants appropriés, avec une concentration finale en DMSO limitée.

L’affinité pour le récepteur sigma-1 a été évaluée par un test de radioligand, tandis que l’activité agoniste a été mesurée par la dissociation de la protéine BiP dans des cellules surexprimant le S1R.

Des souris mâles adultes ont été traitées conformément à la réglementation européenne. Les composés ont été administrés avant des tests comportementaux ou l’injection intracérébroventriculaire d’Aβ25–35.

Les performances mnésiques ont été évaluées à l’aide de tests de mémoire de travail, de mémoire à long terme et de reconnaissance. Les données ont été analysées par des méthodes statistiques adaptées et présentées sous forme de moyennes ou de médianes.

Les premiers travaux ont permis la conception et la synthèse de ligands photoactivables dérivés de la cutamésine, capables de moduler leur conformation par la lumière. Leur caractérisation pharmacologique a révélé une modulation lumineuse de l’affinité pour le S1R, mais une activité fonctionnelle agoniste plus marquée à l’état non illuminé, confirmée in vivo dans un modèle murin de déficit cognitif induit par Aβ25–35. La dissociation observée entre affinité et efficacité fonctionnelle fait actuellement l’objet d’investigations mécanistiques complémentaires.

Parallèlement, des ligands hybrides S1R/BChE ont été développés et ont montré des profils multitarget puissants et pertinents pour la pathologie d’Alzheimer. Plusieurs composés ont présenté une activité neuroprotectrice significative dans le modèle Aβ25–35, avec des améliorations dose-dépendantes de la mémoire à court et long terme. Des études chez des souris invalidées pour la BChE ont permis de distinguer des mécanismes d’action mixtes ou sélectifs selon les composés, et des effets synergiques ont été observés lors de la combinaison de ligands sélectifs.

Enfin, une administration orale chronique de composés sélectionnés chez des souris transgéniques APP/PS1 a permis de prévenir le déclin cognitif, de réduire les comportements anxieux et de restaurer la mémoire de reconnaissance. Des analyses histologiques sont en cours afin d’évaluer leur impact sur la charge amyloïde et la neuroinflammation, et de confirmer leur potentiel modificateur de la maladie.

(1) Les molécules activables par la lumière sont encore en cours de caractérisation aux niveaux cellulaire et in vivo. Une autre série de molécules a été initiée à partir de la convolamine, dont nous avons démontré qu'elle est un modulateur positif du récepteur S1R et non un agoniste pur. Ces composés seront mis à la disposition de la communauté scientifique en tant qu'outils pharmacologiques innovants et uniques pour étudier les effets de la protéine sigma-1, du niveau cellulaire au niveau in vivo et thérapeutique. (2) Les hybrides sont actuellement étudiés chez des souris transgéniques et leur impact sur la charge amyloïde et la neuroinflammation est caractérisé. Si notre hypothèse d'un effet synergique sur ces deux aspects de la neuroprotection efficace dans la maladie d'Alzheimer est confirmée, nous proposerons cette nouvelle stratégie thérapeutique pour le développement.

Les maladies neurodégénératives, et notamment la maladie d'Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique et la maladie de Huntington, constituent un enjeu majeur pour la santé humaine. Parmi les pistes thérapeutiques les plus prometteuses, plusieurs équipes académiques et sociétés pharmaceutiques explorent des médicaments ciblant une chaperone intracellulaire, le récepteur sigma-1 (S1R). Cependant, même si certains candidats-médicaments (blarcamesine, pridopidine) pourraient bientôt et, espérons-le, être les premiers médicaments S1R approuvés, avec des résultats fructueux dans les essais cliniques de phase II pour la maladie d'Alzheimer et la maladie de Huntington, de meilleurs composés et des stratégies innovantes doivent encore être trouvées pour mieux mettre en œuvre des thérapies efficaces basées sur S1R. De plus, des outils pharmacologiques innovants sont indispensables pour mieux comprendre le mécanisme d'action de S1R. C'est le positionnement du présent projet, qui bénéficiera des collaborations en cours entre chimistes médicinaux (laboratoire du Pr M. Decker à Würzburg), neuropharmacologues (équipe du Dr T.Maurice à Montpellier) et biologistes cellulaires (laboratoire du Dr TP Su à Baltimore). Le projet combine des études chimiques et pharmacologiques innovantes et vise à développer des outils photopharmacologiques innovants (sondes moléculaires) pour permettre de répondre aux questions ouvertes concernant les effets neuroprotecteurs de S1R dans les maladies neurodégénératives et explorer une nouvelle hypothèse pour une neuroprotection efficace basée sur l'activation concomitante de S1R et la butyrylcholinestérase (BChE), la BChE étant une nouvelle cible en neuroprotection que nos laboratoires explorent actuellement.
Nous allons concevoir et valider de nouvelles sondes photopharmacologiques, basées sur des agonistes et antagonistes de S1R, pour contrôler avec un contrôle spatio-temporel élevé l'activité S1R et étudier plus en détail les effets aigus et chroniques de l'inhibition ou de l'activation de S1R. Les composés seront caractérisés pharmacologiquement et leurs potentialités explorées in vivo dans un modèle de poisson zèbre et in vitro sur le transport axonal et l'élagage cellulaire en utilisant la microfluidique, comme exemples d'impacts potentiels de la S1R sur la physiopathologie cérébrale.
Nous examinerons le potentiel de la combinaison de médicaments entre un agoniste de S1R et un inhibiteur de BChE et développerons de nouveaux composés hybrides S1R-BChE avec des propriétés neuroprotectrices sur-additives, basées sur des relations structure-activité approfondies, la détermination des activités biologiques dans des modèles murin snon-transgénique et transgénique de la maladie d'Alzheimer, et l'examen du mécanisme d'action moléculaire des activités synergiques de ces molécules hybrides.