Technologie innovante, pour l’extraction jusqu’à la cristallisation de protéines membranaires fonctionnelles en solution – MPEC

Le marché des protéines thérapeutiques est estimé à $77 mds en 2011 (RNCOS, Mai 2010). Celui de la protéomique devrait s'accroître de $7,9 à $19,4 mds entre 2009 et 2014, avec un taux de croissance annuel de 19,7 % (BCC Research Report, juin 2009). Ce marché est directement lié aux protéines membranaires qui représentent en effet actuellement près des 2/3 des cibles thérapeutiques (Overington 2005). La conception de médicament structure-assistée reste limitée par le déficit de données structurales de protéines membranaires qui sont particulièrement difficiles à cristalliser. De fait elles comptent pour 30 % des protéines du génome et 1 % seulement des structures résolues, ce dernier chiffre n’évoluant pas depuis 20 ans. De même, l'efficacité des anticorps sur ce type de protéines est directement liée à leur stabilité structurale (Frokjaer & Otzen 2005). Ceci résulte d’une part de l’instabilité des protéines membranaires en dehors de leur environnement lipidique et d’autre part de la faible efficacité des détergents disponibles pour les extraire et les stabiliser tout au long du processus d’extraction-purification-cristallisation.

Pour lever ce verrou scientifique et technique, nous avons développé de 2006 à 2009, dans le cadre du projet ANR-06-PCVI-0019-01 “Stabicalix”, une technologie innovante basée sur de nouveaux agents tensio-actifs supramoléculaires conçus pour accroître la cohésion du domaine membranaire pendant les phases d'extraction, de purification et de cristallisation. Contrairement aux détergents classiques ces molécules peuvent former un réseau de ponts salins avec les résidus basiques qui sont abondants à l’interface cytoplasme-membrane, ceci ayant pour effet de stabiliser l’ensemble du domaine membranaire. La preuve de concept a été obtenue avec un membre de la famille des transporteurs membranaires responsables de la résistance aux médicaments, qui pour la 1ère fois a pu conserver son activité après extraction et cristalliser en présence de ces nouveaux détergents. Cela a conduit à 2 brevets (Coleman, Falson 2008 ; Matar, 2009), une 1ère publication (Suwinska 2008) et une 2ème en phase de révision (Matar, - ).

Dans ce contexte, le projet MPEC a pour objectif de valider cette nouvelle technologie sur un échantillon de 16 protéines membranaires, incluant des cibles pharmaceutiques majeures: les transporteurs ABC impliqués dans la résistance aux agents anticancéreux et anti-infectieux, les pompes d’efflux bactériennes de la famille des Resistance-Nodulation-cell Division (RND) impliquées dans les infections nosocomiales, les GPCRs qui représentent 1/4 des cibles pharmaceutiques, des échangeurs mitochondriaux et canaux voltage-dépendants. Deux équipes reconnues à l’échelle nationale et internationale dans le domaine de l’étude et de la cristallisation des protéines membranaires seront associées à l’équipe initiale pour atteindre cet objectif. Ensemble, elles testeront cette technologie avec un large panel d’approches couvrant l'extraction, la stabilisation, la purification, la caractérisation biophysique et la cristallisation de ces protéines, qu’elles mettent en œuvre dans leurs laboratoires respectifs.

Cette technologie offre des possibilités importantes en terme d'étude de protéines à visée thérapeutique et présente donc un fort impact sociétal. Un projet de spin-off « Calixar » est en cours de maturation afin de la valoriser.