Liste des figures
Chapitre 1: Revue de la littérature
4. Mise en situation, hypothèses et objectifs de recherche
Récemment, des efforts substantiels ont été réalisés afin de mieux comprendre la nature des dommages cellulaires et biochimiques qui se produisent lors des maladies neurodégénératives, incluant la MP. Le stress oxydatif, l'excitotoxicité et l'inflammation, ainsi que l’apoptose et le dérèglement de l’autophagie sont souvent considérés comme des éléments déclencheurs ou des cofacteurs dans la pathogenèse et/ou la progression de la MP (Ambrosi et al., 2014, Mosley et al., 2006, Przedborski, 2010, Venderova et al.,
62 2012). De ce fait, de nouvelles stratégies de traitements neuroprotecteurs ont été conçues et leur potentiel a été évalué en utilisant des modèles expérimentaux, ainsi que lors d’essais précliniques et cliniques (Athauda et al., 2015, Sarkar et al., 2016). De nombreuses classes de médicaments ont été étudiées (anti-inflammatoires, inhibiteurs calciques, antioxydants, facteurs de croissance, etc.), mais aucune de ces stratégies n’est vraiment apparue comme pleinement satisfaisante (Sarkar et al., 2016). Les traitements neuroprotecteurs sont à la pointe de l’innovation pour le traitement de pathologies neurodégénératives. Ces agents pourraient protéger les neurones contre la mort cellulaire induite au cours de la maladie et ainsi ralentir la progression de cette dernière. Plusieurs agents thérapeutiques sont actuellement à l'étude ou ont déjà été évalués cliniquement. Parmi eux, on retrouve notamment des dérivés antiapoptotiques (CEP 1347 et CTCT346), des agents antiglutamatergiques, des antioxydants, et des inhibiteurs de la MAO (Djaldetti et al., 2002, Sarkar et al., 2016, L. H. Wang et al., 2008b). De ce fait, une stratégie puissante pour traiter des maladies neurologiques invalidantes comme la MP pourrait être l'utilisation d'un médicament multicible présentant des propriétés neuroprotectrices et possédant la capacité de favoriser la régénération neuronale, (Chiocco et al., 2007, Seidl et al., 2011). Le PACAP, de par sa capacité unique à traverser la BHE, ses propriétés antiapoptotiques, antioxydantes et anti-inflammatoires, de même que sa propension à promouvoir la prolifération des cellules souches (Mercer et al., 2004), pourrait ouvrir de nouveaux horizons pour le développement de stratégies pour le traitement des maladies neurodégénératives. Toutefois, comme mentionné précédemment, le peptide présente certaines limitations d’ordre pharmacocinétique et pharmacologique, par exemple sa courte demi-vie, qui restreignent une possible utilisation clinique. De plus, l’activation du récepteur VPAC2 est à l’origine d’effets secondaires notamment liés à son action sur le système cardiovasculaire. À cet effet, dans la continuité de nos travaux ayant entre autres conduit à l’identification d’analogues PAC1/VPAC1-sélectifs, notre équipe a développé un dérivé de la forme courte du PACAP à savoir l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27). Les modifications chimiques introduites au niveau du peptide visaient à améliorer les stabilités métabolique et chimique, et à réduire l’affinité du PACAP27 pour le récepteur VPAC2. Quant à son pouvoir neuroprotecteur, celui-ci a été testé initialement in vitro dans un modèle de neurotoxicité induit par le MPP+
63 sur des cellules de neuroblastomes humains SH-SY5Y de phénotype dopaminergique. Suite aux résultats préliminaires, nous avons émis l’hypothèse que l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27) pourrait non seulement exercer un effet neuroprotecteur in vitro suite à une agression neurotoxique avec du MPP+, mais aussi assurer une neuroprotection efficace dans un modèle in vivo où la MP est mimée par l’administration de MPTP. Afin de répondre à cette hypothèse, nous nous sommes fixés comme premier objectif d’étudier les effets pharmacologiques du PACAP et de son analogue de synthèse dans des modèles de MP in vitro et in vivo, en évaluant non seulement leur activité neuroprotectrice mais aussi leurs effets secondaires sur la PAM et la fréquence cardiaque (Article 1).
Il est connu que le PACAP est doté d’un ensemble de propriétés neuroprotectrices, notamment par son pouvoir antioxydant qui contrecarre le stress oxydatif, son activité anti-inflammatoire, ou encore son effet antiapoptotique. Une action antiautophagique a aussi été postulée pour ce peptide mais elle n’a pas encore été étudiée dans une situation où le processus autophagique serait dérégulé comme dans la MP. Dans ce contexte, il est connu que la neuroprotection induite par le PACAP est médiée principalement par l'activation du récepteur PAC1, ce qui provoque entre autres une production d'AMPc et l'activation de la PKA. À ce propos, il fut montré dans un modèle de neurotoxicité engendrée par le MPP+ que l’AMPc et la PKA sont capables de réguler le processus autophagique induit par cet agent neurotoxique. De plus, plusieurs études récentes ont rapporté que le PACAP atténue la mort cellulaire provoquée par le MPP+. L’ensemble de ces observations nous a amenés à émettre l’hypothèse que le PACAP module le mécanisme autophagique activé au cours d’un modèle expérimental de la MP. Dans le but de vérifier cette idée, nous nous sommes fixés comme second objectif d’explorer le niveau de participation du PACAP dans le processus autophagique activé par le MPP+ dans les cellules SH-SY5Y et par le MPTP suite à des injections iv à des souris C57Bl/6 (Article 2).
Article 1
‘‘Se réunir est un début ; rester ensemble est un progrès ; travailler
ensemble est la réussite’’
Henry Ford
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Chapitre 2 : Article 1
Characterizations of a synthetic pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide analog displaying potent neuroprotective activity and reduced in vivo cardiovascular side effects in a Parkinson's disease model
Caractérisation d’un analogue de synthèse du pituitary adenylate cyclase- activating polypeptide montrant une puissante activité neuroprotectrice et des effets moindres sur le système cardiovasculaire, in vivo, dans un modèle de la maladie de Parkinson
Asma Lamine a, b, c, Myriam Létourneau a, b, Ngoc Duc Doan a, b, Julie Maucotel b, c, Alain Couvineau d, Hubert Vaudry b, c, David Chatenet a, 1, David Vaudry b, c, 1, Alain Fournier a, b, *, 1
a INRS – Institut Armand-Frappier, 531 boul. des Prairies, Laval, QC H7V 1B7, Canada
b Laboratoire International Associé Samuel de Champlain, France/Canada
c INSERM-U982, Laboratory of Neuronal and Neuroendocrine Differentiation and Communication, IRIB, Université de Rouen, 76821 Mont-Saint-Aignan, France
d INSERM U1149/Inflammation Research Center (CRI), Université Paris-Diderot, Faculté de Médecine Site Bichat, 16, rue H. Huchard, 75018 Paris, France
* Auteur pour correspondance : Pr Alain Fournier
Institut National de la Recherche Scientifique
INRS – IAF, 531 boul. des Prairies, Laval, QC, Canada H7V 1B7 Téléphone : 1-450-687-5010 ext. 8816
Courriel : alain.fournier@iaf.inrs.ca
Cet article est publié dans Neuropharmacology, vol. 108, p. 440-450, 2015 DOI: 10.1016/j.neuropharm.2015.05.014
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Résumé de l’article en français
La maladie de Parkinson (MP), un syndrome neurodégénératif causé par des évènements délétères tels que le stress oxydatif et la neuro-inflammation, mène à la destruction des neurones dopaminergiques, notamment par apoptose. Dans ce contexte, le pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP), avec sa capacité à traverser la barrière hémoencéphalique et ses propriétés antiapoptotiques, anti- inflammatoires et antioxydantes, est capable d’exercer une puissante activité neuroprotectrice dans divers modèles de la MP. Néanmoins, ses profils pharmacologiques (par exemple, ses effets indésirables liés au récepteur VPAC2) et pharmacocinétiques (faible stabilité métabolique) empêchent son utilisation clinique. Dans une perspective de développement d’une nouvelle approche thérapeutique, nous avons conçu un dérivé du PACAP, à savoir l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27) comme composé neuroprotecteur possédant des profils pharmacologiques et métaboliques améliorés. In vitro, cet analogue stimule efficacement la production d'AMPc et atténue très significativement l’altération de l’activité mitochondriale causée par l’agent neurotoxique, le 1-méthyl-4-phénylpyridinium (MPP+), lequel provoque la mort des cellules de neuroblastomes humains de type SH-SY5Y. Ses actions neuroprotectrices sont similaires à celles induites par le peptide natif. Cependant, contrairement au PACAP, l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27) est résistant à l'activité de la dipeptidyl peptidase IV (DPP IV) et s’avère donc relativement stable métaboliquement. Lorsqu’injectés en iv à des souris traitées avec le 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP), un précurseur métabolique du MPP+, le PACAP et l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27) restaurent l’expression de la tyrosine hydoxylase au niveau de la substance noire et modulent la réponse inflammatoire. Bien que des chutes de la PAM soient observées avec les souris traitées avec les deux peptides, l'intensité de la diminution ainsi que sa durée sont significativement moins élevées avec l'analogue. En outre, aucun changement notoire de la fréquence cardiaque n'est mesuré avec les animaux, et ce, tant pour le peptide natif que pour son dérivé. Par conséquent, l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27) apparaît comme un gabarit moléculaire prometteur pour la conception d’analogues du PACAP potentiellement utiles pour le traitement curatif ou préventif de la MP, ou d'autres types de maladies neurodégénératives.
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Contribution de l’étudiant
J’ai réalisé tout le travail ne concernant pas les expériences portant sur les tests d’AMPc, les tests de liaison et les mesures de dégradation des peptides par la DPP IV. La version initiale du manuscrit a été rédigée par moi-même avant d’être peaufinée par mes codirecteurs de thèse et mes collègues du laboratoire participant au projet. Ngoc Duc Doan a synthétisé le dérivé du PACAP. Myriam Létourneau a participé à cet article en réalisant les expériences portant sur la caractérisation pharmacologique du PACAP et de son analogue (test d’AMPc, test de liaison et la dégradation des peptides par la DPP IV). Julie Maucotel a complété l’expérimentation portant sur les mesures des paramètres cardiaques. Alain Couvineau a conçu les lignées cellulaires CHO transfectées avec les récepteurs du PACAP soit PAC1, VPAC1 et VPAC2. Hubert Vaudry a collaboré avec Alain Fournier et David Vaudry pour la conception du projet. Il a aussi révisé le manuscrit. David Chatenet a participé à l’élaboration des hypothèses et à réviser le manuscrit. Mes codirecteurs de thèse, David Vaudry et Alain Fournier ont conçu le projet, émis les hypothèses, supervisé mon travail avec le support de Myriam Létourneau et de David Chatenet, et révisé le manuscrit de manière à produire la version finale.
68 Au cours de cette étude notre travail a consisté en :
➢ La caractérisation pharmacologique de l’Ac-[Phe(pI)6, Nle17]PACAP(1-27), un analogue de synthèse du PACAP; ceci incluant, le test de production d’AMPc, les mesures de liaison et la susceptibilité des peptides à la dégradation par la DPP IV. ➢ L’étude de l’impact des modifications introduites au niveau de l’analogue sur des modèles de la MP ; ceci incluant des tests de survie cellulaire in vitro et in vivo, et des mesures des variations cardiovasculaires en présence du PACAP ou de son analogue.