Amélioration de l'activité d'un peptide actif P42 contre la maladie de Huntington et développment d'une approche combinée de traitement contre cette maladie – PEP-FOR-HD

Les peptides présentent potentiellement une faible toxicité, mais ils sont rarement capables de traverser la barrière hémato-encéphalique et ils se dégradent rapidement. L'un de nos projets est donc de développer des peptides présentant une grande stabilité et une bioactivité performante. Alors que nous avons déjà identifié une forme active de P42, nous avons pour objectif d’améliorer sa capacité de pénétration et de diffusion dans les cellules. Nous avons également construit des peptides de fusion avec P42 susceptibles d'améliorer la dégradation de la protéine polyQ-Htt mutée. Enfin, HYE Chan a récemment identifié des modifications qui améliorent la stabilité du peptide P3. Nous envisageons d’appliquer ces modifications sur P42. En parallèle, nous avons développé différents tests in cellulo afin de comparer l'activité des différents lots de peptides modifiés P42 et sélectionner le peptide le plus actif qui pourra être testé in vivo dans des souris R6/2, modèles de la maladie de Huntington.

Le but de ce projet était de mieux caractériser P42 et P3, afin de tester une bithérapie combinant P42 et P3. En ce qui concerne P3, son identification a été publiée en 2016 par le groupe d'Edwin Chan de Hong Kong, qui est notre partenaire sur ce projet (Zhang et al., Disease Models & Mechanisms, 2016). Dans le cadre de la protéine Huntingtin, le rôle physiologique de P42 a été étudié. Il est intéressant de noter que P42 agit à différents niveaux de la maladie, non seulement sur le processus d'agrégation comme décrit précédemment (Marelli et Maschat, Orphanet Journal of Rare Diseases, 2016), mais aussi sur la voie de signalisation du BDNF, qui est affecté dans le cadre de la maladie et est responsable de différents des phénotypes/ symptômes tels que l'anxiété, la mémoire ou la locomotion (article soumis).
Ces données suggèrent que P42 est protecteur de la maladie de Huntington, non seulement en réduisant l'effet négatif de la protéine mutante polyQ-Htt en inhibant la formation d'agrégats, mais aussi en augmentant l'activité de la Huntingtin normale. Cela fournit un potentiel thérapeutique particulièrement intéressant pour P42, dans le cadre de cette maladie.
Comme proposé dans ce projet, nous avons également étudié l'activité de P3 chez la souris. Cela a permis d'identifier que P3 est capable de renforcer l'activité des neurones en culture et d’augmenter l’activité des souris.
L'utilisation d’une bithérapie P42/P3 sur des souris R6/2 a montré que globalement la récupération était plus efficace qu’avec un traitement P3 seul, mais reste cependant proche de P42, même si la récupération est plus robuste.

Notre objectif est d'améliorer la bioactivité de nos peptides et d'identifier le moyen d'administration le plus efficace pour une bithérapie.
Nos résultats ont déjà suggéré que P3 était actif en particulier dans la locomotion. Les mouches exprimant P3 que nous avons construites seront testées sur ces phénotypes.
Nos résultats ont également montré que l'activité P3 nécessite d’améliorer P3 pour une meilleure stabilité et une meilleure bioactivité. Cette partie a été effectuée dans le laboratoire de HYE Chan (article soumis). L'activité de ce P3 modifié sera comparée au P3 déjà testé sur l'activité calcique sur les neurones d’hippocampe.
HYE Chan explore également d'autres méthodes d'administration des peptides. Nous pourrons ainsi comparer les bitherapies en utilisant la technologie Aonys® à ces nouvelles techniques.

Un article concernant l'effet protecteur de P42 dans un modèle souris de la maladie de Huntington a été publié en 2014 (Arribat et al., (2014). Systemic delivery of P42 peptide: a new weapon to fight Huntington’s disease. Acta Neuropathologica Communications, 2:86)
Les récentes données obtenues nous ont permis d’obtenir en 2015 une désignation de médicament orphelin par l’EMA (agence européenne du médicament : WC500188876), plébiscité par le CNRS (lettre innovation et viméo vimeo.com/152021281), ainsi que par l’Inserm. Cette étude a conduit à la publication d’une revue (Marelli, C., Maschat, F. (2016). P42: a novel and promising peptide-based therapy for Huntington’s disease. Orphanet Journal of Rare Diseases. 11:24.).
Les brevets PCT / FR2012 / 050809, 12/04/2012 ont été obtenus au niveau international (États-Unis et Australie) et sont en attente en Europe et au Canada.
Nous avons étudié la possibilité d'utiliser P42 non seulement pour prévenir, mais aussi pour traiter la maladie de Huntington. L'identification de l'effet P42 sur la signalisation du BDNF lors de différentes phases de la maladie a confirmé cette possibilité (article soumis: Improvement of BDNF signalling by P42 peptide in Huntington's disease. A. Paucard #, S. Couly #, (# contribution égale) N. Bonneaud, T. Maurice, L. Benigno, C. Jourdan, M. Vignes et F. Maschat).

La maladie de Huntington (HD) est provoquée par l'expansion anormale de triplets CAG, codant pour des poly-Glutamines (polyQ) dans la région codante du locus IT15 du génome humain et codant pour la protéine Huntingtine (hHtt). Il est généralement admis que la toxicité de la protéine polyQ-Htt soit due à un repliement anormal des protéines et à leur agrégation. L’agrégation de la polyQ-hHtt mutante déclenche une série d’événements délétères affectant surtout les neurones et pouvant aboutir à un dysfonctionnement neuronal et une mort cellulaire. En 2013, l’équipe de F. Maschat a identifié un peptide de 23aa, P42, qui possède la capacité de 1) réduire l'agrégation des protéines mutantes polyQ-hHtt responsables de la HD, 2) de sauver des phénotypes neuronaux de la HD, y compris le transport axonal et les défauts de l'appareil locomoteur, et 3) de rallonger in vivo le temps moyen de survie des mouches transgéniques exprimant la protéine polyQ-hHtt mutante. Les effets protecteurs de P42 ont également été observés dans un modèle souris de la HD. Outre la toxicité de la protéine, il a été rapporté que les ARNm, correspondant aux transcrits mutants contenant une expansion anormale de CAG, contribuent à la neurotoxicité dans la dégénérescence des maladies à polyQ, y compris la HD. L’équipe de E. Chan a montré le rôle de la toxicité de l'ARN messager dans la pathogenèse de la HD, et a identifié un peptide de 13aa, P3, inhibiteur de la toxicité induite par l’ARNm muté (ARN-CAG). Ce peptide possède l'activité de supprimer 1) les défauts de transcription des pré-ARNr 45s, 2) l’induction du stress nucléolaire et 3) la neurodégénérescence causée in vivo par la toxicité de l’ARN-CAG. Dans la mesure où à la fois les protéines polyQ-hHtt et l’ARN-CAG hHtt contribuent à la pathogenèse de la HD, nous envisageons de développer une stratégie thérapeutique qui ciblera simultanément ces deux espèces toxiques, ce qui serait idéal pour un traitement de la HD. Nos objectifs dans cette proposition sont (1) d'optimiser les activités biologiques de ces peptides inhibiteurs en les modifiant; (2) de mettre au point des systèmes efficaces d'administration des peptides pour co-délivrer les peptides inhibiteurs et les cibler dans le cerveau des souris modèles de la HD; et (3) d’analyser l'effet thérapeutique du co-traitement contre la toxicité de la protéine et de l'ARN mutés afin de traiter des souris modèles de la HD. À long terme, notre travail devrait permettre d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques contre cette maladie.