Institut de Chimie des Substances Naturelles

I. Etude du tétrapeptide Acétyl-SER-ASP-LYS-PRO (AcSDKP) : un nouveau facteur proangiogénique

L’identification d’un nouvel inducteur physiologique de l’angiogenèse a constitué un fait scientifique marquant au cours de nos recherches récentes. En effet, nous avons montré que AcSDKP, une molécule physiologique présente en concentrations nanomolaires dans la circulation, stimule la formation des capillaires sanguins in vitro et augmente la densité vasculaire in vivo (1).

L’angiogenèse constitue un phénomène physiologique fondamental qui est présent tout au long de la vie d’un individu et qui permet de maintenir l’intégrité structurale et fonctionnelle de l’organisme. Elle apparaît en réponse à des stimuli locaux qui induisent une cascade d’événements qui conduit à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants. Dans certaines conditions pathologiques (ex : blessures, ischémies) ce processus est indispensable à la réparation des tissus lésés. La néovascularisation est également activée lors de la croissance tumorale et de la dissémination métastatique. C’est pourquoi, au cours des dernières années, les facteurs angiogéniques ont fait l’objet d’intenses recherches dans le but de favoriser les réparations tissulaires chez l’Homme et pour développer de nouvelles stratégies en cancérologie.

Dans le cadre de nos études sur AcSDKP, nous développons plusieurs axes de recherches qui ont pour but :

 d’évaluer l’intérêt thérapeutique de ce peptide dans le contrôle de la vascularisation normale et pathologique

 d’étudier son rôle dans l’angiogénèse oncologique.

1. Potentiel thérapeutique de AcSDKP dans le contrôle de la vascularisation déficiente
Dans un premier temps, nous avons évalué la capacité de ce tétrapeptide à stimuler le processus de cicatrisation, sachant que la reconstruction du réseau vasculaire accélère la guérison des plaies. Les résultats obtenus indiquent que AcSDKP participe activement à la réparation des lésions cutanées ce qui suggère son utilisation comme agent cicatrisant et comme adjuvant en chirurgie reconstructrice et esthétique (2).

Nous avons également étudié l’effet de AcSDKP sur le processus de revascularisation après une ischémie des membres inférieurs chez la souris. Nous avons montré que l’administration de AcSDKP augmente la densité vasculaire dans la patte lésée et restaure (50%) une circulation sanguine fonctionnelle (Doppler) (3). La restauration de la vascularisation déficiente observée chez la souris nous conduit à proposer l’utilisation de AcSDKP à la suite d’accidents circulatoires chez l’Homme car dans la majorité des cas, les stratégies thérapeutiques actuelles n’arrivent pas à pallier cette insuffisance circulatoire périphérique.

2. Rôle de AcSDKP dans l’angiogenèse oncologique
L’activité pro-angiogenique de AcSDKP et la reconnaissance de l’angiogenèse en tant que composante essentielle de la progression du cancer nous ont incités à étudier le rôle de ce tétrapeptide dans le développement des maladies néoplasiques. Nous avons mis en évidence une forte surexpression de AcSDKP dans l’ensemble des pathologies cancéreuses étudiées (leucémie et diverses tumeurs solides humaines), ce qui suggère que AcSDKP pourrait représenter un nouveau marqueur du cancer (4-6).

Tous ces résultats mettent clairement en évidence qu’il existe une étroite corrélation entre le taux de AcSDKP endogène et le processus de cancérogenèse. Cependant, le rôle exact de AcSDKP dans le contrôle de l’angiogenèse tumorale et dans la physiopathologie du cancer reste à déterminer. Cette question constitue le principal objectif de nos projets de recherche.

3. Perspectives
La découverte de l’activité angiogénique de AcSDKP ouvre aujourd’hui la voie à l’utilisation thérapeutique de cette molécule dans le traitement des maladies ischémiques (membres inférieurs, infarctus du myocarde ou du cerveau) ainsi que dans le traitement des plaies cutanées et en chirurgie esthétique.
Compte tenu des difficultés rencontrées pour produire des quantités suffisantes de facteurs protéiques recombinants de haut poids moléculaire identifiés comme étant angiogéniques, le tétrapeptide AcSDKP dont la synthèse est simple, rapide et peu coûteuse, se présente comme un agent très intéressant et avantageux par rapport aux molécules déjà connues.
De plus, les résultats d’une étude clinique en phase I-II réalisée précédemment montrent une absence totale de toxicité de ce tétrapeptide. L’élimination des risques toxicologiques et les connaissances exactes concernant la biodisponibilité de AcSDKP devraient faciliter le développement d’une préparation pharmaceutique à base de cette molécule et réduire le délai précédent son utilisation éventuelle chez l’Homme.

En cancérogénèse, les études en cours permettront de préciser si AcSDKP contribue au développement des maladies néoplasiques et si cette molécule représente une nouvelle cible thérapeutique.

(1) Liu JM et al. Blood, 101 : 3014, 2003

(2) Fromes Y, Liu JM, Kovacevic M, Bignon J, Wdzieczak-Bakala J. Wound Repair Regen, 14 : 306, 2006

(3) Waeckel L, Bignon J, et al. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 26 : 773, 2006

(4) Liu JM et al. Leukemia & Lymphoma, 47 : 1915, 2006

(5) Kusinski M, Wdzieczak-Bakala J, Liu JM, Bignon J, Kuzdak K. Langenbeck’s Archive Surgery, 391 : 9, 2006

(6) Liu JM et al. Anticancer Res., 28 : 2008

II. Etude et valorisation de l’activité biologique de molécules naturelles et synthétiques

La conception de nouvelles molécules d’intérêt thérapeutique représente un des principaux objectifs des recherches développées à l’ICSN. Au cours des dernières années, nous avons développé une stratégie méthodologique multi-étapes qui permet de sélectionner, d’étudier et de valoriser de nouveaux composés susceptibles d’avoir une activité anticancéreuse et particulièrement ceux qui sont capables de réduire la vascularisation tumorale (7-9) .

STRATEGIE METHODOLOGIQUE

1. Etudes in vitro de l’activité de nouveaux composés
 Evaluation de la toxicité sur des lignées cellulaires tumorales et sur des cellules endothéliales.
 Induction de l’apoptose et contrôle du cycle cellulaire (cytométrie en flux).
 Inhibition de la formation de tubes vasculaires dans le Matrigel

2. Etude in vivo de l’activité anti-tumorale
=> Modèle in ovo
La membrane chorio-allantoïdienne de l’embryon de poulet (CAM)constitue un tissu richement vascularisé. Elle représente donc un excellent outil pour évaluer in vivo l’effet pro et antiangiogénique de nouveaux composés. De plus, elle peut servir de support pour greffer une tumeur solide dont les caractéristiques histologiques et moléculaires sont celles d’une tumeur solide humaine.

Ce modèle novateur, qui représente une excellente alternative au modèle animal, permet en quelques jours seulement d’évaluer in vivo la progression tumorale et de tester rapidement l’efficacité de nouvelles molécules à visée thérapeutique, notamment celles qui inhibent le développement de la tumeur via l’inhibition de l’angiogenèse. Il récapitule, de manière fiable et dans un temps réduit (48 à 96h), les principales caractéristiques du développement de la tumeur chez l’Homme, tant d’un point de vue morphologique que moléculaire. Il permet également d’aborder plus facilement les mécanismes moléculaires intervenant dans le développement des tumeurs. En utilisant ce modèle, nous pouvons à la fois étudier l’action directe des molécules sur la densité vasculaire de la CAM (effet pro- ou antiangiogénique) et également l’effet de ces composés sur le développement de la tumeur greffée et traitée in ovo par l’administration topique du composé d’intérêt.

=> Modèles in vivo
En complément des tests décrits ci-dessus, nous disposons également au laboratoire de trois modèles murins qui permettent d’évaluer in vivo l’activité des composés sélectionnés (anti-angiogénique, anti-vasculaire, anti-tumorale).
 cancer du sein (EMT6) greffé en sous-cutané chez la souris
 leucémie aiguë myéloïde (LAM) murine
 modèle de dissémination métastatique (pulmonaire) des cellules de mélanome (B16F10) greffé chez la souris

(7) Keller L et al. J Med Chem, 51 : 3414, 2008

(8) Mousset C et al. Biorg Medicinal Chem Let, 18:3266, 2008

(9) Joncour A et al. ChemMedChem. 2008 (in press)

III. Recherche de nouvelles molécules dirigées contre l’anion superoxyde (O2-°)

Le but de cette recherche est de développer de nouveaux composés dirigés contre l’anion superoxyde, qui est impliqué dans de nombreuses pathologies inflammatoires (rhumatismales, cardio-vasculaires), dans les complications diabètiques ainsi que dans le vieillissement. Pour cela, nous avons criblé les milliers de composés de la chimiothèque de l’ICSN, en utilisant un test de compétition vis-à-vis de O2-°. Jusqu’à présent, nous avons sélectionné 3 composés actifs capables de réduire (dismuter) l’anion superoxyde,avec des activités proches de celle de la superoxyde dismutase, enzyme dismutateur de référence. Les modifications structurales de ces composés par oxydo-réduction, en présence d’O2-° sont en cours d’analyse par HPLC-MS, ainsi que leurs interactions avec O2-° par RPE.