VERS UNE THERAPIE DE LA MUCOVISCIDOSE


RESTAURER LA FONCTION DE CANAL CFTR MUTANT AVEC DES NANOBODIES

 

Cédric Govaerts

Chercheur Qualifié FNRS, Laboratoire de Structure et Fonction des Membranes Biologiques de l'ULB

 


1/ LA BIOLOGIE, UNE SCIENCE MULTIDISCIPLINAIRE


La biologie moderne est à la croisée des chemins. Depuis la découverte de la double hélice d’ADN il y a plus de 40 ans, l’accélération des découvertes ne semble pas faiblir, l’effervescence est permanente. Notre compréhension du vivant passe à présent par le détail atomique. Une conséquence directe est que, plus que jamais, la biologie est devenue une science interdisciplinaire. Que ce soit pour élucider une question fondamentale ou s’attaquer à une problématique médicale, il faut aujourd’hui être prêt à combiner des approches diverses et complémentaires.

 

2/ LA MUCOVISCIDOSE, UNE MALADIE FATALE


Décrite en tant que telle depuis les années 30, la mucoviscidose est un exemple criant de cette convergence de disciplines.

Cette maladie génétique, invariablement fatale, prend sa source dans un défaut de reploiement d’une seule protéine, le canal à chlore CFTR. Les biochimistes étudient depuis des décennies ce mécanisme de reploiement, qui est le passage clé entre la synthèse de la protéine (depuis l’information génétique) jusqu’à son transfert vers son lieu d’action. Ce sont des défauts dans ces mécanismes qui, suite à une seule et unique mutation dans le gène du CFTR, amènent à une perturbation profonde dans la circulation du chlore et bicarbonate, ce qui entraine une accumulation de mucus dans les poumons, caractéristiquede la mucoviscidose.

mucus

Accumulation de mucus dans les poumons (courtesy of Prof. Peter Jeffery, Imperial College)


Ce mucus anormal va non seulement causer de graves problèmes respiratoires, mais surtout former un lit à infections répétées qui, inévitablement finiront par se muer en pneumonie fatale. Si des progrès considérables ont été obtenus dans le traitement des symptômes au cours des 20 dernières années, amenant l’espérance de vie de quelques années à près de trente ans, il n’existe toujours pas de traitement s’attaquant aux causes de cette maladie.

 

 

bronchiectasie

Bronchiectasie. Coupe de scanner thoracique d'un patient atteint de mucoviscidose (Erasme, ULB)

 

3/ APPROCHE MULTIDISCIPLINAIRE ET NANOBODIES


Il est aujourd’hui clair qu’une thérapie permettant de guérir la mucoviscidose devra combiner approche biochimique, cellulaire et clinique. L’utilisation d’anticorps dirigé contre des cibles thérapeutiques est une voie prometteuse dans le traitement de certaines pathologies difficiles, comme par exemple certains cancers.

Toutefois l’obtention et l’étude des anticorps reste un processus long et périlleux. Il y a quelques années, une équipe de la Vrije Universiteit Brussel a découvert une nouvelle classe d’anticorps chez les camélidés, ce qui a ouvert de nouvelles perspectives en matière d’immunothérapie. Ces nanobodies, plus petits, plus stables et surtout beaucoup plus facile à développer que les anticorps classiques, sont aujourd’hui une réelle promesse de traitement pour plusieurs maladies comme l’arthrite rhumatoïde ou la thrombose.

L’idée à la base de ce projet est d’utiliser les propriétés uniques des nanobodies afin de stabiliser, dans les cellules pulmonaires, le canal CFTR mutant dans le but de restaurer son activité de transport des ions chlore et bicarbonate et retrouver un mucus pulmonaire normal.

 

canal_Cftr

un transporteur membranaire qui adopte la meme strcture que le CFTR, le canal chlore impliqué dans la mucoviscidose


 

4/ UN ENJEU MAJEUR : DEVELOPPER ET CRIBLER LES NANOBODIES

DÉVELOPPEMENT DES NANOBODIES

 

Dans le but d’optimiser nos chances d’identifier des nonobodies permettant de stabiliser fonctionnellement CFTR, il sera crucial de diversifier au maximum notre collection de nanobodies.  Nous avons établi une stratégie ambitieuse permettant d’obtenir des nanobodies dirigés contre les différentes parties de la protéine impliquée dans son dysfonctionnement, en particulier celles sujettes à la déstabilisation due à la mutation D508F, que l’on retrouve dans près de 90% des patients.

CRIBLAGE DES NANOBODIES

Les nanobodies devront être criblés afin d’isoler le ou les candidats permettant de contrebalancer le déficit de la mutation. Il faudra non seulement identifier ceux capables de lier efficacement le transporteur CFTR, mais plus spécifiquement ceux à même d’augmenter la capacité de la version mutante D508F à transporter l’ion chlore. Le criblage débutera dans des systèmes cellulaires pour s’achever sur des tissus de patients.

 

5/DEVELOPPEMENT D'UNE THERAPIE ET COLLABORATIONS

DÉVELOPPEMENT D’UN AGENT THÉRAPEUTIQUE

 

Une fois que nous aurons isolé des nanobodies permettant de restaurer la fonction du CFTR mutant, nous devront les transformer en agents thérapeutiques, c'est-à-dire dans une formulation permettant de les fournir a un patient (p.ex. sous forme d’un spray).

Pour ce faire nous développerons une double stratégie, basée d’une part sur ce qu’on appelle des Cell-Penetrating-Peptide et d’autre part sur la génération d’une nouvelle collection de nanobodies permettant de cibler les cellules des bronches, soit celles nécessitant le plus la fonction manquante de CFTR.

 

UNE COLLABORATION INTERNATIONALE

 

Notre équipe pourra compter sur l’aide de deux laboratoires de références pour mener à bien le projet.

D’abord celui du Professeur John Riordan (University of North Carolina, Chapel Hill, USA), découvreur du CFTR  et qui s’est engagé à fournir tous les réactifs nécessaires tels que protéine CFTR purifiée, anticorps, lignées cellulaires…

Ensuite, celui de Professeur Jan Steyaert à la VUB (Vrije Universiteit Brussel), leader mondial dans le domaine des nanobodies qui sera impliqués dans les différents aspects liés à la génération des nouveaux nanobodies.

 

6/ BUDGET SUR 5 ANS

RESSOURCES HUMAINES

Deux chercheurs post-doctoraux  spécialisés en biochimie et biologie cellulaire seront nécessaires au projet. Le premier sera chargé de l’identification du/des nanobodies capable(s) de stabiliser le canal CFTR et les tests fonctionnels. Le second sera chargé de travailler sur le transport intra-cellulaire et tests fonctionnels.

Un technicien spécialisé sera nécessaire pour assister la production de protéines et la culture cellulaire.

CONSOMMABLES

Pour la réalisation et l’analyse des expériences, des consommables seront nécessaires. A savoir: réactifs pour la culture cellulaire (15.000€/an), la purification des protéines (8.000€/an), la biologie moléculaire (5.000€/an) sans oublier les produits chimiques et le petit matériel (12.000€/an).

EQUIPEMENTS - SALLE DE CULTURE DEDIEE

 

Un incubateur pour la culture cellulaire sur grande échelle sera nécessaire.

 

 

Postdoctorant (senior) 480 000 €
Postodorant (junior/étranger) 240 000 €
Technicien 300 000 €
Fonctionnement 200 000 €
Echanges (personnes, matériel) 50 000 €
Equipement (salle de culture dédiée) 50 000 €
Total
1.320.000 €

 

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Cédric Govaerts. Né en 1973. Docteur en Sciences ULB (2001), Licence en Sciences Physiques ULB (1995). Chercheur Qualifié du FNRS au laboratoire « Structure et Fonction des Membranes Biologiques » de l’ULB. Après son doctorat passé au sein de l’Institut de Recherche Interdisciplinaire en Biologie Humaine et Nucléaire de l’ULB, il  poursuit un postdoctorat au laboratoire de Pharmacologie cellulaire et moléculaire de Fred E. Cohen  (Université de Californie) où il collabore étroitement avec le Prix Nobel Stanley B. Prusiner. Cédric Govaerts est spécialisé dans l’étude des transporteurs membranaires et est connu par son approche interdisciplinaire et sa créativité de collaboration lui ayant permis de faire de nombreux partenariats internationaux. Il a reçu des financements et mandats prestigieux provenant notamment du : WELBIO (Walloon Excellence in Life Sciences and Biotechnology), la Belgian American Education Foundation, Mukoviszidose ev, le Fonds Forton, la John Douglas French Alzheimer’s Foundation, la Politique Scientifique Fédérale Belge et le FNRS.

 

 

Pour la fiche complète du projet de Cédric Govaerts, clicquez-ici

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Lisez l'article dans MucoBulletin n°161, en cliquant ici

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