Analyse structurale des récepteurs nucléaires LXR et PPAR : étude des interactions ligand-récepteur dans le but de concevoir de nouveaux principes actifs
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Abstract EN:
Nuclear receptors constitute a superfamily of ligand-activated transcription factors. The aim of this work is to design new active compounds for the LXR and PPAR targets involved in metabolic disorders such as the atherosclerosis and the type II diabetes, respectively. The structural analysis of the crystallographic data related to LXR complexes highlights the flexibility of its ligand binding pocket: an Induced-Fit mechanism allows an adaptation of the pocket around the ligand. A second analysis on epoxycholesterol analogs revealed the importance of the ligand chemical function interacting with the activation helix H12. This knowledge was exploited in the research program of a new chemical series known as Indolines. This family of ligands have a promising agonistic activity profile on both LXRα and LXRβ and are tested in the pre-clinical trials. Our LXRα/β isoforms selectivity analysis stimulated a site-directed mutagenesis study in order to validate our hypothesis on the selectivity mechanism of the Indolines ligands and their positioning in the binding cavity. PPAR exists under three different isoforms named α, δ and γ. The analysis of the crystallographic 3D structures revealed in all complexes a large pocket and a common anchoring mode for the majority of the PPAR ligands. In addition, determination of the PPARα structure in complex with the fenofibric acid exhibits a new cavity occupation compared to the other PPAR structures. Based on this original positioning, the Structure Activity Relationship of the fenofibric acid structural analogs gives insights that help to understand the selectivity of these ligands against the three PPAR isoforms and hightlights novel analogs with increased potency compared to fenofibric acid. Some of these ligands present a dual or pan activity profiles against PPAR. In silico study combined with crystallographic data for a new chemical series named LFpetit revealed ligands with a different positioning in the three PPAR isoforms and with dual or pan activity profiles against PPAR. Some LFpetit derivatives are in pre-clinical trials.
Abstract FR:
Les récepteurs nucléaires constituent une superfamille de facteurs de transcription activés par des ligands. L’objet de cette thèse est de concevoir de nouveaux principes actifs pour les cibles LXR et PPAR impliquées respectivement dans les troubles métaboliques tels que l’athérosclérose et le diabète de type II. L’étude structurale des données cristallographiques relatives à LXR a mis en évidence la flexibilité de sa poche de fixation des ligands : un mécanisme « d’Induce-Fit » permet une adaptation de la poche autour du ligand. Une seconde analyse sur des ligands dérivés de l’époxycholestérol a révélé l’importance de la nature de la fonction chimique du ligand en interaction avec l’hélice d’activation H12. Ces connaissances ont été exploitées dans le programme de recherche d’une nouvelle série chimique : la série Indoline. Ces ligands Indoline ont un profil d’activité agoniste prometteur sur LXRα et LXRβ et sont testés en phase pré-clinique. Notre étude sur la sélectivité LXR α/β a stimulé une étude de mutagénèse dirigée en vue de valider nos hypothèses sur le mécanisme de sélectivité des ligands Indolines et leurs positionnements dans la poche de fixation. Le récepteur PPAR existe sous trois différentes isoformes α, δ et γ. L’analyse de nombreuses structures tridimensionnelles a dévoilé une grande poche pour tous les complexes et un mode d’ancrage commun pour la majorité des ligands. Par ailleurs, la détermination de la structure PPARα en complexe avec l’acide fénofibrique montre une nouvelle occupation de la cavité jamais observée dans les autres structures PPAR. Basée sur ce positionnement original, la Relation Structure Activité des analogues structuraux de l’acide fénofibrique (spécifique de PPARα) a permis de comprendre la sélectivité de ces analogues vis-à-vis des trois isoformes PPAR et de mettre en évidence de nouveaux analogues ayant une activité agoniste plus puissante que l’acide fénofibrique. Certains de ces ligands présentent des profils d’activité mixte et pan PPAR. Enfin, une étude in silico combinée à des données cristallographiques dans une nouvelle série chimique nommée LFpetit a révélé des ligands avec un positionnement différent dans chacun des trois isoformes PPAR et des profils d’activité agoniste mixte ou pan. Certains dérivés LFpetit sont en tests pré-cliniques.