Partie II : Calcium, Canaux et Physiologie
VIII. La pharmacologie des SOCEs
1.
L’a tivatio des SOCEs
A ce jour, une seule molécule activatrice des SOCEs est connue. En effet, le 2-APB (2- AminoethyldiPhenyl Borinate), généralement décrit comme un inhibiteur des SOCEs, a également été montré comme activateur des SOCEs à des o e t atio s M pou e ue : (Putney, 2010)) (Tableau I.3.). Le mécanisme sous-ja e t est pas connu mais il pourrait impliquer une aug e tatio de l i te a tio de “TIM a e les a au e a ai es. A ote gale e t, ue le - APB peut aussi activer directement Orai3 (et dans une moindre mesure Orai1) indépendamment d u e d pl tio des sto ks alciques réticulaires et de STIM1 (Peinelt et al., 2008; Schindl et al., 2008; Zhang et al., 2014).
Les “OCEs so t d le h es pa tout e ui a pe ett e l puise e t des réserves calciques du RE quel que soit le mécanisme impliqué dans cette déplétion, ne reflétant donc pas une propriété pharmacologique spécifique de ces canaux mais offrant des outils méthodologiques pour les tudie . E p i e tale e t, les “OCEs so t le plus ou a e t a ti es pa l u des t ois mécanismes suivant : l'activation des IP3Rs ou RYRs, le blocage de la pompe SERCA ou l'utilisation
d'un ionophore calcique (en général la ionomycine). La caféine est communément utilisée comme agoniste des RYRs pour induire la libération de Ca2+ des stocks du RE dans les cellules excitables (Alonso et al., 1999; Herrmann-Frank et al., 1999). L'activation des IP3R est souvent examinée par des
techniques de patch-clamp avec l'utilisation d'un tampon chélatant fortement le Ca2+ intracellulaire réduisant ainsi la boucle de rétroaction du Ca2+. De même la thapsigargine et le CPA (CycloPiazonic Acid) sont également utilisés comme inhibiteurs de la pompe SERCA, pour empêcher le remplissage des stocks calciques du RE et par conséquent conduire à une déplétion de ces réserves permettant d a ti e les “OCEs (González Narváez and Castillo, 2007). Alternativement, la déplétion des stocks al i ues i t a ellulai es peut t e alis e g â e à l utilisatio d u ionophore calcique tel que la ionomycine, ui pe et le t a spo t d io s Ca2+. De faibles concentrations de ionomycine < M
semble déplèter de manière sélective les stocks calciques intracellulaires sans augmenter directement la perméabilité de la MP aux Ca2+ extracellulaire. A des concentrations plus élevées, (1-
M , la io o i e aug e te la pe a ilit au io s Ca2+ de la MP mais également des
membranes du RE et de la mitochondrie (Morgan and Jacob, 1994).
Un autre moyen possible et permetta t de i e la d pl tio des se es du ‘E est l utilisatio de h lateu s al i ues o e l’EGTA (ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′- tetraacetic acid) et le BAPTA (1,2-bis(o- aminophenoxy)ethane- N,N,N',N'-tetraacetic acid) qui vont
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complexer le Ca2+ libre du cytoplasme qui devient inutilisable par la SERCA pour le remplissage des stocks. Un autre chélateur métallique, le TPEN N,N,N ,N -tet akis -p id l eth l ethile edia i e peut t e utilis pou a ti e les “OCEs e h lata t le Ca2+ di e te e t da s le ‘E. E effet, le TPEN
est u h lateu pe a le au e a es, de fo te affi it pou les tau lou ds o e le fe et le zinc mais présentant une faible affinité pour le Ca2+ (Kd10-4,4) (Arslan et al., 1985). De ce fait, et
comme la concentration calcique des réserves du RE est comparable au Kd du TPEN pour le Ca2+, e
h lateu est capable de fixer le Ca2+ des réserves calciques sans perturber le Ca2+ cytoplasmique qui
p se te des o e t atio s de l o d e du a o olai e.
Physiologiquement, deux activateurs directs des SOCEs ont été décrits mais ces derniers sont néanmoins peu utilisés. L'un est un peptide ui ep se te ait le do ai e d i te a tio a e Orai1 de STIM1 (Kawasaki et al., 2009; Yuan et al., 2009). Les peptides provenant de cette région se aie t apa les d a ti e les “OCEs i d pe da e t de la d pl tio des sto ks. L'aut e a ti ateu est le CIF (Calcium Influx Factor) (Bolotina and Csutora, 2005)Cf. Pa tie VII. . Le CIF, isol à pa ti de ellules d pl t es, peut a ti e les “OCEs da s d aut es ellules sa s d pl tio des sto ks. Il agit indépendamment de STIM1 et est supposé agir en aval, en impliquant l'activité de la phospholipase
A2 (Bolotina, 2008), mais son mode d'action complet ainsi que sa nature reste encore à élucider.
2.
L’i hi itio des SOCEs
Bien qu'il soit évident que le ciblage des SOCEs serait d'un intérêt clinique considérable, à ce jou , au u i hi iteu sp ifi ue des a au “OCs a t rapporté, rendant également plus
o pli u e l tude de es a au et des e t es “OCEs.
Le 2-APB, décrit précédemment comme un activateur des SOCEs pour une concentration µM (Cf. Partie VIII.1), est également un antagoniste non-compétiteur des IP3Rs et est très
largement utilisé comme bloqueur des SOCEs (Maruyama et al., 1997). En effet, le 2-APB peut
inhiber les SOCEs avec u e o e t atio µM (pour revue : (Putney, 2010)) (Tableau I.3.). Néanmoins, le 2-APB est elati e e t peu s le tif puis u il peut a ti e ou i hi e plusieu s t pes de canaux ioniques et récepteurs incluant les IP3Rs, les a au T‘PC, T‘PM et T‘PV ai si ue l efflu
calcique mitochondrial (Hu et al., 2004; Li et al., 2006; Prakriya and Lewis, 2001; Voets et al., 2001).
Le mécanisme par lequel le 2-APB inhibe les canaux CRAC/SOCs est encore mal compris. Il peut ainsi affecter STIM1, Orai1 ou le couplage entre les deux protéines. En dépit de sa faible sélectivité pour
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les canaux CRAC/SOCs, la capacité du 2-APB à potentialiser ou inhiber ces courants a généré un i t t ajeu da s l utilisatio de ette ol ule o e ase pou le d eloppe e t de ou elles drogues.
Deux stéréo-isomères, le DPB-162AE et le DPB-163AE, dérivés du 2-APB, ont alors été construits (Goto et al., 2010) (Tableau I.3.). Ces composés sont plus de 100 fois plus puissants que le
2-APB en inhibant les SOCEs, ais affe te t pas les fo tio s des IP3Rs à ces concentrations. Le
DPB-162AE présente une modulation bimodale, en activant les SOCE à de faibles doses et en les inhibant à de fortes doses, alors que le DPB-163AE est seulement capable de les inhiber.
Le ML-9 (1-(5-Chloronaphthalene-1-sulfonyl)-1H-hexahydro-1,4-diazepine hydrochloride) est un inhibiteur de la kinase de la chaine légère de la myosine (MLCK), mais des études antérieures a aie t d jà o t u ôle possi le d i hi iteu des “OCEs, sugg a t gale e t u ôle de la MLCK dans les SOCEs, avant même la découverte de STIM et Orai (pour revue : (Smyth et al., 2008)).
Il a été suggéré que le ML-9 inhibe les SOCEs en empêchant la u ulatio de “TIM e puncta mais e i se le fi ale e t t e i d pe da t de l i hi itio de la MLCK (Smyth et al., 2008). Enfin, ses cibles et son mécanisme sont encore très mal connus (Tableau I.3.).
La famille des imidazoles comprenant une nouvelle molécule, le SKF-96365 (1-[β-(3-(4- Methoxyphenyl)propoxy)-4-methoxyphenethyl]-1H-imidazole hydrochloride) et les composés a ti oti ues i lua t l econazole, le miconazole et le clotrimazole ont également été caractérisés comme inhibiteurs des canaux SOCs (Tableau I.3.). Toutefois, ces composés bloquent également les canaux TRPs (Boulay et al., 1997), les canaux voltages dépendants (Merritt et al., 1990; Singh et al.,
2010), les canaux potassiques (Schwarz et al., 1994) ainsi que le cytochrome P-450 (Christian et al., 1996b). Enfin le mécanisme par lequel ces composés exercent leur inhibition est inconnu.
U e aut e lasse d age ts apa le d i hi e l a ti it des a au “OCs est o stitu des BTPs (3,5-bis(trifluoromethyl)pyrazole) (Ishikawa et al., 2003b). Le membre de ce groupe le mieux étudié est le BTP2 ou YM-58483 (4-methyl-4′-[3,5-bis(trifluoromethyl)-1H- pyrazol-1-yl]-1,2,3- thiadiazole-5-carboxanilide) qui inhibe les influx calciques induits par la thapsigargine dans les cellules Jurkat (Ishikawa et al., 2003b; Takezawa et al., 2006; Zitt et al., 2004) (Tableau I.3.). N a oi s, la sp ifi it et l effi a it du ζM-58483 ont été remis en cause par des travaux qui ont o t ue l effi a it du o pos tait t s la ge e t di i u e lo s d u e appli atio aigüe et
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u il tait apa le d a ti e le a al sodi ue T‘PM à de faibles concentrations (Takezawa et al., 2006).
Le Synta 66 (N-(2',5'-Dimethoxy[1,1'-biphenyl]-4-yl)-3-fluoro-4-pyridinecarboxamide, Synta Pharmaceuticals, Lexington, USA) est structurellement similaire au YM-58483 mais contient un g oupe iph le e plus da s l a eau p azole. Ce o pos est d it o e ta t s le tif puis u il i hi e pas les a au potassi ues et les po pes al i ues (Ng et al., 2008) (Tableau I.3.). La itesse d i hi itio du “ ta est le te o e pou le ζM-58483), et ces effets sont très peu réversibles.
L uipe de Romanin a récemment décrit deux dérivés pyrazoles, la GSK-5503A (2,6- Difluoro-N-(1-(2-phenoxybenzyl)-1H-pyrazol-3-yl)benzamide) et la GSK-7975A (2,6-Difluoro-N-(1-(4- hydroxy-2-(trifluoromethyl)benzyl)-1H-pyrazol-3-yl)benzamide), qui inhibent Orai1 et Orai3 (Derler et al., 2013b) (Tableau I.3.). Comme plusieurs inhibiteurs décrits précédemment, son inhibition est lente. Il est suggéré que ces composés agissent comme des bloqueurs du pore Orai1 (Yamashita and
Prakriya, 2014; Yamashita et al., 2007),
RO2959 (Roche) est un autre composé développé récemment avec des propriétés analogues au YM-58483, aux composés GSK et au Synta 66 (Chen et al., 2013a). Néanmoins, une caractéristique notable de ce composé est sa sélectivité apparente pour les canaux Orai1 par rapport
aux canaux Orai2 et Orai3 (Chen et al., 2013a) (Tableau I.3.). De plus, RO2959 ne bloque pas d aut es canaux comme TRPM2, TRPM4, TRPC1, les canaux voltage-dépendants et les canaux potassiques (Chen et al., 2013a).
Pour finir, de nouvelles approches ont vu le jou a e ota e t l utilisatio de microarrays pour mettre en évidence des composés se liant aux fragments peptidiques de Orai1 et/ou STIM1 comme AnCoA4 (Sadaghiani et al., 2014) ou e o e l utilisatio d a ti o ps monoclonaux (mAbs, monoclonal antibodies) ciblant spécifiquement Orai1 (Cox et al., 2013; Lin et
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Composé Effet Mécanisme IC50 Références
La3+ Inhibition Blocage du pore
20 nM (SOCE) 33-58 nM (SOCE)
240 nM (Orai1) 470 nM (Orai3)
(Aussel et al., 1996) (Ross and Cahalan, 1995)
(McNally et al., 2009) (Yamashita and Prakriya,
2014)
Gd3+ Inhibition Blocage du pore 18-28 nM (SOCE) 46 nM (ICRAC)
(Ross and Cahalan, 1995) (Yeromin et al., 2004)
2-APB
Activation Inconnu
3 µM (ICRAC)
4 µM (SOCE)
(Yamashita and Prakriya, 2014)
(Peinelt et al., 2008)
2-APB
Inhibition Inconnu 10 µM (ICRAC) 8 µM (SOCE)
(Yamashita and Prakriya, 2014)
(Peinelt et al., 2008)
DPB162-AE et
DPB163-AE Inhibition Inconnu 90-170 nM (ICRAC) (Goto et al., 2010)
ML-9 Inhibition Inhibition de la
translocation de STIM1
16 µM (SOCE) (Smyth et al., 2008)
SKF-96365 Inhibition Inconnu 4 µM (ICRAC) (Franzius et al., 1994)
Econazole Inhibition Inconnu 0.6-14 µM (ICRAC)
(Christian et al., 1996b)
(Franzius et al., 1994)
BTP2
(YM-58483) Inhibition Inconnu
100-150 nM (SOCE) 6-12 nM (SOCE, préincubation 24h) 0.5-2.2 µM (ICRAC) (Ishikawa et al., 2003b) (Zitt et al., 2004) (Takezawa et al., 2006)
Synta 66 Inhibition Inconnu 3 µM (ICRAC) (Ng et al., 2008)
GSK-7975A et
GSK-5503A Inhibition Inconnu 4 µM (Orai1) (Derler et al., 2013b)
RO2959 Inhibition Inconnu 25 nM (Orai1)
530 nM (Orai3) (Chen et al., 2013a)
AnCoA4 Inhibition Inhibition de Orai1 1-10 µM (Orai1) (Sadaghiani et al., 2014)
mAbs Inhibition Inhibition de Orai1 M O ai , “OCE (Lin et al., 2013)
(Cox et al., 2013)
Tableau I.3. Pharmacologie des canaux CRAC et SOCs. L a ti it i hi it i e a t esu e da s les courants CRAC (ICRAC) ou SOCEs endogènes, ou à partir de courants hétérologues (Orai1, 2 et 3)
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