Composition des venins des mambas

Le venin de ces serpents est complexe ; le venin du mamba noir a révélé par une analyse en électrophorèse capillaire plus de 70 peptides dans la gamme de masse de 6000 à

9000 Da1. Cette gamme de masse est caractéristique des neurotoxines de serpents dont certaines comme les dendrotoxines sont spécifiques des venins de mambas. Les venins de mambas contiennent également des fasciculines qui sont des inhibiteurs de l’acétylcholinestérase. Elles ont été nommées ainsi à cause de leur effet sur certains muscles, provoquant des contractions spontanées et irrégulières aussi appelées fasciculations. Leur effet est similaire à celui causé par certains gaz de combat, comme le gaz sarin, à cause de la production de fortes concentrations d’acétylcholine au niveau des synapses et de la jonction neuromusculaire.

D’autres types de toxines sont également représentés au sein des venins de mambas comme les toxines de type muscarinique (MT)2,3 que l’on retrouve aussi dans les venins de cobras4. La structure de ces toxines s’apparente à trois doigts d’une main humaine (Figure 2) et elles sont de ce fait appelées « toxines à trois doigts ».

Figure 2: Toxine muscarinique MT2, une toxine de structure similaire à trois doigts

Parmi ces toxines à trois doigts, on trouve également les fasciculines et les -neurotoxines L’un des points surprenant concernant ces toxines à trois doigts est que de très faibles quantités de protéines endogènes de structures similaires aux toxines à trois doigts ont été récemment découvertes dans le système nerveux central des mammifères5. Cette observation nous ramène naturellement à la symétrie qui a été observée précédemment entre les sarafotoxines de serpents et les endothélines des mammifères.

Au contraire des toxines spécifiques des canaux ioniques trouvées généralement dans les venins de serpents, les toxines muscariniques ne ciblent pas les récepteurs ioniques mais plutôt les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) et plus précisément les récepteurs muscariniques dont le rôle principal est le contrôle de la tonicité de certains muscles lisses.

Les RCPG sont des protéines transmembranaires capables de reconnaître des messages aussi différents que la lumière, les odeurs, des hormones et des neurotransmetteurs. Il s’agit de la plus grande famille de récepteurs membranaires puisque plus d’un millier de RCPG différents sont aujourd’hui connus. Leur étude est de première importance : 50% des médicaments de la pharmacopée agissent directement sur ces récepteurs. Leur étude reste cependant très délicate puisqu’il s’agit de systèmes dynamiques très difficiles à purifier et quasiment impossibles à cristalliser. Il est donc primordial de trouver de nouveaux outils pharmacologiques spécifiques d’un type de RCPG donné afin d’en déterminer en détail la distribution cellulaire et les mécanismes d’actions. Seul un nombre très restreint de toxines actives sur les RCPG ont été découvertes. Ainsi, les conotoxines sont actuellement les composés les plus utilisés comme outils pharmacologiques pour l’étude des récepteurs adrénergiques (famille de RCPG).

La motivation principale de ces travaux est de découvrir, dans un venin de mamba, de nouvelles toxines spécifiques de récepteurs couplés à la protéine G dont aucun ligand n’est encore connu. Le venin du mamba que nous avons choisi, Dendroaspis angusticeps, a déjà été étudié au niveau moléculaire. Néanmoins, la complexité des venins de mambas comparée au peu de toxines qui ont été caractérisées permet d’envisager que de nombreux autres composés bioactifs n’aient pas encore été caractérisés. Dans cette optique, l’activité de ce venin a été évaluée sur différents récepteurs, dont les RCPG.

III. Stratégie utilisée pour caractériser de nouvelles activités

dans le venin de Dendroaspis angusticeps

La stratégie employée pour étudier l’activité des différents constituants du venin de ce mamba vert est composée de nombreuses étapes (Figure 3).

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Fractionnement secondaire par chromatographie à polarité

de phase inverse Détection des activités par tests de liaisons avec des ligands radio marqués

n cycles

Analyse biochimique et spectrométrie de masse Confirmation de l’activité

Synthèse de la toxine

Fraction « pure » active

Nouvelles activités pharmacologiques

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Traite du serpent

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Fractionnement secondaire par chromatographie à polarité

de phase inverse Détection des activités par tests de liaisons avec des ligands radio marqués

n cycles

Analyse biochimique et spectrométrie de masse Confirmation de l’activité

Synthèse de la toxine

Fraction « pure » active

Nouvelles activités pharmacologiques

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Fractionnement secondaire par chromatographie à polarité

de phase inverse Détection des activités par tests de liaisons avec des ligands radio marqués

n cycles

Analyse biochimique et spectrométrie de masse Confirmation de l’activité

Synthèse de la toxine

Fraction « pure » active Analyse biochimique et spectrométrie de masse Confirmation de l’activité

Synthèse de la toxine

Fraction « pure » active

Nouvelles activités pharmacologiques

Fractionnement du venin par chromatographie échangeuse de cations

Traite du serpent

Figure 3: Stratégie de découverte de nouvelles activités pharmacologiques employée pour le venin de Dendroaspis angusticeps

La première étape est le criblage des différentes activités biologiques (par des tests de liaison avec des ligands radiomarqués) présentes dans le venin après son fractionnement. La toxine responsable de l’activité est alors isolée et sa caractérisation structurale est réalisée par une combinaison de méthodes biochimiques et de spectrométrie de masse. Une fois la toxine complètement caractérisée, sa synthèse est entreprise et des études d’activité plus approfondies sont réalisées.