Academic literature on the topic 'Ligands allostériques'

Les benzodiazépines (BZD) produisent leurs effets cliniques en se liant à des récepteurs spécifiques du système nerveux central. Le récepteur BZD fait partie d'un complexe supramoléculaire qui possède également des sites allostériques pour les barbituriques et le GABA. En facilitant l'unité de couplage GABA-canal à CL-, les BZD potentialisent l'inhibition neuronale. Les recherches actuelles visent à préciser le fonctionnement moléculaire des récepteurs et à identifier leurs ligands endogènes.

Les récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine (nAChRs) sont des protéines transmembranaires appartenant à la superfamille des canaux ioniques pentamériques activés par des ligands (pLGICs). Impliqués dans la transmission et la modulation de l’influx nerveux, ils sont à ce jour des cibles thérapeutiques privilégiées pour le traitement de neuropathologies telles que la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie ou encore l’addiction au tabac. Les nAChRs neuronaux les plus répandus sont les sous-types α7 (homomérique) et α4β2 (hétéromérique). La sous-population mineure des récepteurs α5(α4β2)2 contenant la sous-unité « accessoire » α5 a récemment suscité beaucoup d’intérêt après qu’il a été découvert que des mutations de ce récepteur chez l’homme étaient fortement corrélées à l’addiction à la nicotine et au cancer du poumon. Ainsi, le sous-type α5(α4β2)2 constitue une cible prometteuse pour le développement de molécules anti-tabac par la conception de ligands spécifiques de l’interface α5/α4 agissant en tant que modulateurs allostériques positifs (PAM) ou négatifs (NAM).Bien que ce sous-type contenant la sous-unité α5 soit encore orphelin, une série d’alcaloïdes naturels ont été criblés sur AChBP-5/4, une protéine homologue du domaine extracellulaire des nAChRs dans laquelle l’interface α5/α4 a été recréée par mutagenèse dirigée. Quelques ligands présentant une affinité micromolaire ont été identifiés. Parmi ceux-ci, la (−)-lobéline est le hit le plus prometteur.Outre cette approche par criblage de molécules entières, nous avons initié un programme de conception de ligands par fragments (FBDD). Une banque « maison » de fragments nicotiniques a pu être constituée par déconstruction de plus de 300 ligands cholinergiques en 1300 fragments possédant les pharmacophores essentiels des molécules dont ils sont issus et se conformant à la règle des trois. Cette banque est actuellement évaluée par docking in silico et par des méthodes de criblage par RMN.En parallèle, inspirés par les caractéristiques structurales de la lobéline et les fragments communs des alcaloïdes cholinergiques, nous avons développé une stratégie de conception rationnelle de nouveaux ligands basée notamment sur l’hybridation. Dans ce contexte, nous avons développé de nouvelles méthodes de synthèse incluant la réduction intramoléculaire de complexes amine-borane et la fonctionnalisation énantiosélective d’iminiums masqués
Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are transmembrane proteins belonging to the superfamily of pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs). They mediate neuronal synaptic transmission and modulation and are currently a therapeutic target for a wide range of diseases including Alzheimer disease, schizophrenia, and tobacco addiction. The most abundant brain nAChRs are the homomeric α7 and heteromeric α4β2 subtypes. The minor subpopulation of the α5(α4β2)2 receptors containing the “accessory” α5 subunit raised recently much interest since its mutation in human population is strongly linked to both smoking addiction and lung cancer. Thus, the α5(α4β2)2 subtype constitutes a promising and specific target for the development of anti-smoking drugs through the design of α5/α4 interface-specific ligands that will act as Positive or Negative Allosteric Modulator (PAM/NAM).Albeit this α5-containing subtype remains orphan up to now, a series of natural alkaloids were randomly screened on AChBP-5/4, a surrogate of the extracellular domain of nAChRs in which the α5/α4 interface has been engineered by specific molecular mutations. A few ligands presenting an affinity for this mutant within a micromolar range were identified. Among them, (−)-lobeline is the most promising “hit”.Besides this screening approach of whole molecules, we initiated a program of Fragment-Based Drug Discovery (FBDD) of allosteric modulators. An in-house fragments library was built thanks to the deconstruction of more than 300 cholinergic ligands and was refined into 1300 fragments possessing the essential pharmacophoric elements and matching with the rule of three. This library is currently evaluated by in silico docking experiments and ligand-based NMR assays.In parallel, inspired by the lobeline structural features and fragments ubiquitously found in cholinergic alkaloids, we developed a strategy of rational design of new ligands or prototypes based on molecular hybridization. In this context, we shaped new synthetic pathways including diastereoselective intramolecular reduction from amine-borane complexes and enantioselective functionalization of masked iminium

Le récepteur du glucagon-like peptide-1 (GLP-1) (GLP-1R) est un récepteur couplé aux protéines G de classe B et une cible médicamenteuse importante dans le traitement du diabète de type 2 (DT2)
The glucagon-like peptide-1 (GLP-1) receptor (GLP-1R) is a class B G protein-coupled receptor and an important drug target in the treatment of type 2 diabetes (T2D)

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) représentent la plus grande famille de récepteurs cellulaires de surface. Les RCPGs sont constitués par une seule chaîne poly-peptidique comportant sept régions hydrophobes transmembranaires, associée à un groupe hétéro-trimérique de protéines intracellulaires : les protéines G. Ces protéines sont constituées d'une sous-unité Ga liée au GDP et de deux sous-unités Gbg indissociables. Lorsqu'ils sont activés par leur ligand, les RCPG catalysent l'échange du GDP par du GTP. Les protéines Ga d'une part, et Gbg d'autre part, deviennent alors capables de moduler l'activité de différents effecteurs intracellulaires : enzymes, canaux, échangeurs ioniquesLa signalisation des RCPGs, médiée par leurs agonistes, requière donc un changement conformationnel dans la protéine récepteur impliquant au moins deux sites de liaison topographiquement distincts, l'un pour l'agoniste, l'autre pour la protéine G. Ces récepteurs sont ainsi, par nature, des protéines allostériques (du grec 'autre site'). Il est maintenant connu que les RCPGs peuvent aussi former des complexes ternaires avec d'autres ligands ou des protéines 'accessoires' et présenter ainsi des modifications dans les propriétés de liaison et/ou de signalisation en rapport avec le complexe binaire agoniste-récepteur. Les sites des ligands allostériques des RCPGs représentent des cibles thérapeutiques de choix. En effet, les modulateurs allostériques possèdent des avantages théoriques par rapport aux ligands du site dit primaire (ligand endogène) tels que un effet plafonnable ou une meilleure sélectivité potentielle des sous-types de RCPGs (Christopoulos and Kenakin, 2002). De par la nature non compétitive du phénomène allostérique, la détection et la quantification de tels effets demande la combinaison d'approches expérimentales multiples telles que des études de liaison du ligand à l'équilibre, de cinétiques de liaison et de réponses fonctionnelles. Ce travail de thèse présente principalement la recherche et la caractérisation de tels modulateurs sur le récepteur des tachykinines de type 2 (NK2) vis-à-vis de son agoniste principal, la neurokinine A (NKA). La neurokinine NKA est un neuropeptide appartenant à la famille des tachykinines incluant également la substance P et la neurokinine B. Les tachykinines sont libérées dans de nombreuses régions du système nerveux central et périphérique et agissent sur des récepteurs couplés aux protéines G, les récepteurs aux tachykinines NK1, NK2 et NK3. La stimulation de ces récepteurs par des agonistes sélectifs mène à de multiples évènements intracellulaires tels que l'élévation de la concentration de calcium intracellulaire via l'activation de la phospholipase C, l'accumulation d'AMPc, l'activation de la cascade des MAP kinases, la stimulation du métabolisme d'acide arachidonique ou la stimulation des phospholipases (Quartara et al. , 2001). D'autre part, il a été montré in vitro que le récepteur NK1R pouvait se coupler non seulement à Gaq/11 mais aussi à GaS et Gao (Roush and Kwatra, 1998). Le récepteur NK2, qui présente la meilleure affinité pour la NKA, est fortement exprimé dans les muscles lisses respiratoires et les appareils gastro-intestinal et génital. Son expression dans le système nerveux central est restée longtemps matière à débat mais de récentes études ont démontré que l'ARNm du NK2R avait une expression détectable dans diverses régions du cerveau humain, incluant le noyau caudé, le putamen, l'hippocampe, la substance noire et le cortex cérébral. La distribution de l'ARNm du récepteur NK2R dans le cortex révèle un expression majoritairement frontale et temporale comparée aux régions occipitales et pariétales (Bensaid et al. , 2001). Les antagonistes des neurokinines ont été le sujet de nombreuses investigations au niveau fondamental et industriel depuis l'association de leurs effets centraux et périphériques sur le traitement de nombreuses pathologies telles que l'asthme, les douleurs chroniques comme la fibromyalgie ou l'arthrite rumathoide, l'émésie et certains désordres psychiatriques (Lecci et al. , 2000; Quartara and Maggi, 1998). Le criblage de molécules issues de la chimiothèque de la Faculté de Pharmacie de Strasbourg a été réalisé sur cellules vivantes par la technique de FRET en cinétiques de liaison de l'agoniste NKA lié au fluorophore bodipy sur le récepteur NK2 fusionné en N-terminal à la protéine fluorescente GFP (Vollmer et al. , 1999). A l'image de ce qui a été décrit pour les récepteurs muscariniques (Tucek and Proska, 1995) et sérotoninergiques (Massot et al. , 1996), nous avons identifié des molécules dont l'effet principal n'est pas d'entrer en compétition avec l'agoniste naturel du récepteur NK2R des tachykinines, mais d'accélérer sa vitesse de dissociation. [. . . ]

Le récepteur du Glucagon Like Peptide-1 (GLP-1R) appartient aux Récepteurs Couplés aux Protéines G et constitue une cible très prometteuse pour le traitement du diabète et des maladies neurodégénératives chroniques. Afin de découvrir des modulateurs allostériques de GLP-1R, un essai de criblage basé sur le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) a été développé. L’identification de tels ligands a été privilégiée en établissant l’essai FRET sur le récepteur orphanisé, c'est-à-dire délété du site de liaison du peptide endogène par suppression de l’extrémité N-terminale. Le criblage a conduit à la sélection de plusieurs composés allostériques se fixant dans le corps central de GLP-1R. Leur caractérisation fonctionnelle a montré qu’ils potentialisaient la réponse du peptide endogène et qu’ils induisaient in vitro une augmentation de la sécrétion d’insuline dans les cellules . Ces nouveaux ligands ouvrent ainsi des perspectives intéressantes pour le traitement du diabète de type 2
The Glucagon-Like-Peptide-1 Receptor (GLP-1R) belongs to the G protein coupled receptor family and represents a promising target for the treatment of chronic neurodegenerative disorders and diabetes. A screening assay based on Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) technology was developed to identify a new class of ligands. To look specifically for allosteric modulators, FRET assay was established on the orphanised GLP-1R: the receptor was deleted from its endogenous agonist binding site by truncation of the N-terminal domain. The screening campaign led to the discovery of several allosteric compounds binding the GLP-1R transmembrane region. The functional characterization revealed that some of them act as positive allosteric modulators by enhancing agonist-stimulated responses. These allosteric compounds of GLP-1R also potentiate the insulin release of pancreatic -cells in vitro and therefore offer new perspectives for the treatment of type 2 diabetes

Résumé : Au cours de ce travail, nous avons effectué une étude méthodologique concernant la synthèse d'azobenzènes tétrasubstitués en position ortho pour mieux comprendre les éléments affectant leurs synthèses, généralement inefficaces, et afin d'en améliorer les rendements. Nous avons conclu que l'inefficacité de cette synthèse est causée par des effets stéréoélectroniques : l’effet stérique du substituant en position ortho, qui s’ajoute à l’effet électronique du groupement en position para. Après différentes optimisations, nous avons réussi à synthétiser un azobenzène tétrachloré et un azobenzène tétrafluoré via un intermédiaire nitrosobenzène avec de bons rendements.Le dérivé tétrafluoro azobenzène a été ensuite fonctionnalisé en introduisant une chaîne alcyne terminée par un groupement maléimide afin de permettre sa fixation sur un résidu cystéine. Les propriétés physicochimiques très intéressantes (lumière verte d'irradiation,T1/2 = 72 jours, photostable) de cette pince ont été évaluées.Parallèlement, une synthèse efficace et pratique pour générer directement la fonction hydroxyle en ortho de l'azobenzène dans des conditions douces a été développée. Nous avons synthétisé plusieurs séries en faisant varier les substituants enpositions para ou/et en ortho afin d'étudier l'influence de ces subsituants sur la régiosélectivité de cette ortho-hydroxylation. L'équation de Jaffé et ses extensions ont donné une relation linéaire avec d'excellents coefficients de détermination R2.Enfin, les azophenols ont été évalués comme des détecteurs colorimétriques d'anions. Leurs caractéristiques ainsi que le mécanisme d'interaction ont été déterminés par une inspection visuelle, des mesures UV-Visible et des expériences de RMN
Abstract : A methodological study on the synthesis of tetrasubstituted azobenzenes has been realized. We concluded that synthesis of multisubstitued azobenzene is hardly affected by the steric hindrance in ortho position and the electronic effect of para substituents.A tetrachloro and a tetrafluoro azobenzene have been synthesized in good yields, via nitrosobenzene intermediate. The tetrafluoro derivative was then functionalized with an alkyne chain containing a maleimide group for bioconjugation to cysteine residue. Its interesting photoisomerisation properties (green light of irradiation,1/2 = 72 days, photostable) were evaluated.We also developed a practical and effective method for direct ortho-hydroxylation of azobenzenes under mild conditions. The reaction showed a very good functional groups tolerance, leading to a wide range of original azophenols in satisfying to high yields.Through Hammett-Jaffé analyses, we presented a study that correlated electronic and steric perturbations induced by substituents nature to the regioselectivity of this direct hydroxylation process.Azophenols were finally evaluated as anion sensors. Anion sensing characteristics as well as interaction mechnism were determined using visual inspection, UV-Vis and NMR spectrocopy

Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux propriétés de liaison d'antagonistes de l'Ang II sur le récepteur AT[indice inférieur 1] et aux effets découplants de GTP[gamma]S et du pentosan sulfate (PS), un polyanion, sur la liaison de ces antagonistes. Nos résultats démontrent que le PS inhibe la liaison de [indice supérieur 125]I-Ang II (d'environ 50%) de façon comparable au GTP[gamma]S, avec un IC[indice inférieur 50] de 5.4 x 10[indice supérieur -7]M. Des études d'inhibition compétitive de la liaison de [indice supérieur 125]I-Ang II par le [Sar[indice supérieur 1],D-Phe[indice supérieur 8]] Ang II, (Sar[indice supérieur 1],Ala[indice supérieur 8]) Ang II (deux antagonistes peptidiques de l'Ang II) en présence de PS ou de GTP[gamma]S (10[indice supérieur -5]M) ont révélé une légère baisse de leur affinité. Par contre le PS ou le GTP[gamma]S n'ont eu aucun effet sur l'affinité de (Sar[indice supérieur 1],Ile[indice supérieur 8]) Ang II et de (Sar[indice supérieur]1],Leu[indice supérieur 8]) Ang II qui sont aussi deux antagonistes peptidiques de l'Ang II. Par ailleurs, d'autres résultats ont démontré que les agents découplants augmentent aussi bien la vitesse de dissociation de [indice supérieur 125]I- (Sar[indice supérieur 1],D-Phe[indice supérieur 8]) Ang II et de [indice supérieur 125]I- (Sar[indice supérieur 1],Ala[indice supérieur 8]) Ang II (environ 2 fois), que la vitesse de dissociation de [indice supérieur 125]I- (Ang II) (environ 2 fois). La vitesse de dissociation de [indice supérieur 125]I- (Sar[indice supérieur 1],Ile[indice supérieur 8]) Ang II, [indice supérieur 125]I- (Sar[indice supérieur 1],Leu[indice supérieur 8]) Ang II n'est pas affectée par le PS ou par le GTP[gamma]S. Nous avons aussi vérifié par des études fonctionnelles d'activation de la phospholipase C que tous nos composés sont des antagonistes purs qui bloquent complètement la production d'inositol phosphates induite par l'Ang II. Nos résultats démontrent clairement que certains antagonistes de l'Ang II sont sensibles au changement conformationnel du recepteur AT[indice inférieur 1] induit par des agents découplants. Ces résultats remettent en question le dogme selon lequel seule la liaison des agonistes est affectée par les agents découplants. --Résumé abrégé par UMI

Les récepteurs muscariniques appartiennent à la vaste famille des RCPGs, des protéines membranaires assurant la communication entre les cellules de l'organisme. Le récepteur muscarinique M1 est principalement exprimé au niveau central, où il constitue une cible thérapeutique privilégiés pour des pathologies telles que la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie. Dans un premier temps, j'ai recherché de nouveaux modulateurs allostériques positifs du récepteur muscarinique M1 par criblage fonctionnel au sein de la chimiothèque Prestwick Chemical. Dans un deuxième temps, j'ai étudié le mode d'interaction des ligands fluorescents Bodipy-pirenzépine avec le récepteur M1, mettant ainsi en évidence la nature bitopique orthostérique/allostérique de tous ces dérivés quelques soit la longueur de leur espaceur. La troisième partie de mon travail est consacré au développement et à la caractérisation d'un dérivé fluorescent d'AC-42 comme traceur allostérique fluorescent du récepteur M1
Muscarinic receptors belong to the large GPCRs family. They are involved in a number of physio-pathological processes and are potential therapeutic targets. During my PhD thesis, I have much interest in the muscarinic M1 sub-type which is essentially expressed in the CNS and is of particular interest for the treatment of Alzheimer Disease or schizophrenia. First, the prestwick chemical library was screened in order to find novels positives allosteric modulators. Calcium mobilization was used as a functional read out, but only leads to identification of signaling pathway modulators. In a second time, the orthosteric/allosteric nature of Bodipy-pirenzepine derivatives/muscarinic M1 receptor interaction was studied. All bodipy-pirenzepine derivatives are bitopic ligands whatever the nature and the length of their linker. Finally, AC-42 fluorescent derivatives were developed and characterized as fluorescent allosteric tracer of the muscarinic M1 receptor

L'acide rétinoïque (AR) joue un rôle important dans plusieurs processus cellulaires à travers la régulation de la différentiation cellulaire, de la prolifération et de l'apoptose. Ces propriétés sont à la base de l'utilisation de l'AR dans le traitement de plusieurs cancers dont la leucémie aiguë promyélocytaire. Décrypter comment l'AR contrôle l'expression de gènes spécifiques est un défi permanent pour l'étude des cancers. Les effets de l'AR sont médiés in vivo principalement par les récepteurs à l'acide rétinoïque (RARs). Il a été récemment démontré que la phosphorylation des RARs par différentes kinases est une étape nécessaire dans la régulation de leurs fonctions. Dans ce contexte, ma thèse a porté sur l’étude des mécanismes moléculaires de la régulation par phosphorylation des RARs. Nous nous sommes intéressés en particulier à deux aspects : l’effet de la phosphorylation sur le domaine de liaison au ligand (LBD) et sur le domaine N-terminal (NTD). Dans le cas du LBD, la phosphorylation induit la fixation de la Cycline H qui est une sous-unité du facteur de transcription TFIIH, alors que la phosphorylation du NTD induit une diminution d’affinité de liaison à la Vinexine beta qui est un co-répresseur. Nous avons étudié les effets de la phosphorylation par des simulations de dynamique moléculaire. Cette technique permet de caractériser la dynamique structurale et de quantifier les interactions qui stabilisent les états phosphorylés et non phosphorylés. Ce projet a permis de définir les bases moléculaires de la communication entre le RA et les cascades de phosphorylation et d’obtenir des informations originales sur des mécanismes régulateurs d’une grande importance
Retinoic Acid (RA) plays a critical role in many cellular processus through regulatory effects on cellular differentiation, proliferation and apoptosis. This proprety is at the basis of RA therapy in the treatment of several diseases and cancers such as Acute Promyelocytic Leukemia. Deciphering how RA controls the expression of specific subsets of genes is therefore a permanent challenge in oncology. The effects of RA are mediated in vivo by the retinoic acid receptor (RAR), which consistsof three subtypes. A new concept has recently emerged according to which phosphorylation of RARs by different kinases is a necessary step in the regulation of their function. In this context, the specific aim of this thesis was the elucidation of the molecular mechanisms of the regulation of RAR mediated by phosphorylation. In particular, we focused on two aspects, the effects of phosphorylation of the ligand binding domain (LBD) and the effects on the N-terminal domain (NTD). In the case of the LBD, phosphorylation enhanced binding to cyclin H, a component of the TFIIH transcription factor, while phosphorylation of the NTD decreased binding to vinexinB, a corepressor protein. We used molecular dynamics simulations to characterize the structural dynamics of these proteins in both phosphorylated and unphosphorylated states and to quantify theirinteractions. From this project, we were able to define the molecular basis of the communication between RA-induced phosphorylation cascades and regulatory mechanisms of high importance