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Pharmacologie Cellulaire

par florent_r0s1 - publié le , mis à jour le

Equipe 10 : Pharmacologie Cellulaire

Au sein de l’IBMM, le rôle du groupe “Pharmacologie Cellulaire” consiste en la mise au point d’outils pharmacologiques originaux susceptibles de permettre une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires contrôlant les équilibres physiologiques. L’objectif à plus long terme étant l’exploitation de ces outils en thérapeutique humaine.
En collaboration étroite et constante avec les équipes de chimie, d’analyse et de modélisation, l’activité du groupe s’exerce à plusieurs niveaux :

  • la mise en œuvre de modèles biologiques et pharmacologiques fiables, faciles à manipuler (cellules fonctionnelles isolées à partir de tissus animaux, lignées cellulaires transfectées, préparations membranaires,…)
  • l’étude plus fondamentale du mécanisme d’action de composés originaux sur des cibles bien définies (récepteurs d’hormones peptidiques, enzymes, …) et l’utilisation de ces “outils pharmacologiques” pour une meilleure compréhension des mécanismes physiologiques contrôlés par ces cibles ;
  • la mise au point de nouveaux modèles pharmacologiques in vitro, dans le but d’élargir le criblage pharmacologique à de nouveaux domaines de la physiologie et de la pharmacologie.

    Dans le passé, le groupe a beaucoup travaillé sur certaines hormones peptidiques du système digestif telles que gastrine, cholécystokinine, bradikinine, bombésine, ghréline, MSH, etc…, et a participé de ce fait, en étroite collaboration avec les chimistes, à la mise au point de dérivés non peptidiques ou pseudo-peptidiques de ces hormones, à activité agoniste ou antagoniste.
    Très souvent, ces hormones sont des agents pléïotropiques présentant un large spectre d’activités biologiques propres (sécrétion acide, sécrétion d’enzymes pancréatiques, sécrétion d’hormone de croissance,…) accompagnées d’activité neuromodulatrice au niveau du SNC d’effet trophique sur certains types cellulaires.
    Certaines données cliniques suggèrent l’implication de certaines de ces hormones peptidiques dans la régulation de la croissance cellulaire et donc dans les phénomènes de cancérogénèse ; plusieurs équipes de cliniciens, de toxicologues et de galénistes orientés vers l’oncopharmacologie développent des thématiques dans ce sens au sein de l’IBMM. 

CELL CYCLE BIOSENSORS & INHIBITORS

Morris M. DR2 CNRS
Pellerano M. IE CNRS

INTRODUCTION - Kinases Cycline-dépendantes & Cancer

L’une des caractéristiques fondamentales du cancer concerne la dérégulation des mécanismes de prolifération cellulaire, associée à l’amplification génique, la surexpression ou à l’hyperactivation de différents régulateurs du cycle cellulaire. En particulier, les kinases CDK/cyclines jouent un rôle important dans le contrôle des transitions du cycle cellulaire, ainsi que dans différentes fonctions biologiques essentielles comme la transcription et la différentiation neuronale. Il est clairement établi que l’hyperactivation de ces kinases contribue au maintien de la prolifération dans plusieurs cancers humains. Ainsi, elles constituent des biomarqueurs de la prolifération cellulaire, ainsi que des cibles pharmacologiques de choix pour le développement d’inhibiteurs pour des thérapies anticancéreuses. Toutefois aucune approche ne permet actuellement de renseigner l’activité de ces cibles directement au sein des tumeurs. Par ailleurs les seuls inhibiteurs de ces kinases actuellement en phase clinique ciblent la poche de fixation de l’ATP.

Figure 1

Spécifiquement nous nous intéressons plus spécifiquement, à la détection et au ciblage de la kinase CDK4/cycline D dans les cancers du poumon, les mélanomes et les lymphomes, ainsi qu’à CDK5/p25 dans les cancers neuronaux par le développement de biosenseurs fluorescents, l’élaboration d’inhibiteurs peptidiques et peptidomimétiques ainsi que par criblage haut débit de chimiothèques de petites molécules.

BIOSENSEURS FLUORESCENTS pour detecter, suivre et imager les kinases cycline-dépendantes

Dans le but de proposer des stratégies sensibles et adaptées à la détection des CDK/Cyclines, nous avons développé une technologie originale basée sur des biosenseurs fluorescents de nature polypeptidique permettant de renseigner des altérations dans l’abondance, l’activité ou la conformation de ces kinases in vitro, dans des cellules vivantes et in vivo lorsqu’ils sont vectorisés de manière appropriée, grâce à des sondes qui sont sensibles à leur environnement.

Figure 2


Ces biosenseurs fluorescents constituent des outils sensibles pour rapporter des altérations associées à l’hyperactivation ou à l’inhibition des kinases CDK/Cycline en temps réel in vitro, dans des cellules vivantes et in vivo. Ils offrent une technologie puissante à visée diagnostique, pour suivre la réponse thérapeutique et pour développer des stratégies de criblage pharmacologique.

*Lien avec Reseau Biosenseurs / GDR2588
*Lien avec Biotechnology Journal Special Issue - Feb2014
*Lien avec PMBTS – Volume Fluorescent Biosensors – 2013

CIBLAGE des Kinases-Cycline-dépendantes

Dans le but de proposer de nouveaux composés inhibiteurs des CDK/Cycline à visée anticancéreuse nous développons deux approches :
1- La conception et l’élaboration rationnelle d’inhibiteurs peptidiques et peptidomimétiques ciblant des interfaces essentielles à la fonction des CDK/Cycline
2- Le criblage haut débit de chimiothèques de petites molécules synthétiques ciblant des interfaces protéine/protéine ou des changements conformationnels essentiels, grâce à des biosenseurs fluorescents spécifiques

Publications associées aux projets en cours
[1] Morris M.C. Fluorescent Biosensors of Intracellular Targets : from genetically-encoded reporters to modular polypeptide probes. Cell Biochem.Biophys. 56,19-37(2010)
[2] Kurzawa L, Pellerano M, Coppolani JB, Morris MC.Fluorescent peptide bioprobe for quantification of cyclin-dependent kinases in living cells, PloS ONE, 6(10):e26555.
[3] Van, T.N.N. & Morris, M.C. Fluorescent sensors of protein kinases : from basics to biomedical applications.Progr. Mol. Biol. Trans. Science, 113, 217-274 (2013)
[4] Morris MC. Fluorescent Biosensors - Probing Protein Kinase Function in Cancer and Drug Discovery. Biochim Biophys Acta 1834(7),1387-95 (2013)
[5] Prével, C., Pellerano, M., Van, T.N.N., Morris, M.C. Fluorescent Biosensors for High Throughput Screening of Protein Kinase Inhibitors. Biotechnology J. 9, 253-65 (2014)
[6] Van T.N.N., Pellerano, M., Lykaso S., Morris, M.C. Fluorescent protein biosensor for probing CDK/Cyclin activity in vitro and in living cells. ChembioChem (2014) 15 (15) : 2298–2305.
[7] Prével C., Kurzawa L., Van T.N.N. & Morris MC (2014) Fluorescent biosensors for drug discovery- New tools for Old Targets – Screening for Inhibitors of Cyclin-dependent kinases. European Journal of Medicinal Chemistry. 10.1016/j.ejmech.2014.10.003
[8] Peyressatre M., Prével C., Pellerano M., Morris M.C. (2015) Targeting Cyclin-Dependent Kinases in Human Cancers : from small molecules to peptide inhibitors. Cancers 23 ;7(1):179-237.
[9] Morgan Pellerano, Delphine Naud-Martin, Marie-Paule Teulade-Fichou, Florence Mahuteau-Betzer & Morris M.C. (2016) TP2-Rho is a Sensitive Solvatochromic Red-shifted Probe for Monitoring the Interactions between CDK4 and Cyclin D ChemBioChem, special Issue Protein/Protein Interactions, in press
[10] Prével C., Pellerano M., Gonzalez Vera JA, Henri P., Meunier L., Vollaire J., Josserand V. & Morris M.C. (2016) Monitoring CDK4 activity in cell extracts, melanoma xenografts and skin biopsies with a peptide biosensor,
Biosensors & Bioelectronics, 2016 Apr 22 ;85:371-380. doi : 10.1016/j.bios.2016.04.050. [Epub ahead of print]

FINANCEMENT DES PROJETS
GSO Emergence Technologies pour la Santé (Juillet 2015-2016) “Detection et suivi du glioblastoma par quantification de l’activité de CDK5”.
INCA - Programme translationnel PRT-K 2014 (Juin 2015-2018) « FOLDLUNGK4 – Ciblage de la kinase CDK4/Cycline D par des foldamères et application thérapeutique au cancer du poumon »
INCA Projet Libre Recherches Biomédicales (Dec 2010-Dec 2014) : “ Développement de biosenseurs pour la mesure en imagerie optique non-invasive de l’activité kinase cycline-dépendante dans des modèles de tumeurs chez l’animal”.
ANR (Dec 2013-Dec 2017) « NANOMULTISENS : Nanosenseurs multifonctionnels pour la detection de protéines kinases intracellulaires constituant des biomarqueurs cancéreux »