CHIMIE ET PHARMACOLOGIE DES GYMNODIMINES, SPIROLIDES ET DE LEURS ANALOGUES – NEUROSPIROIMINE

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : - Certaines phycotoxines marines (spirolides, gymnodimine), présentes surs les côtes françaises, et produites par des dinoflagellés, peuvent être transférées puis concentrées dans les fruits de mer et, par transport vectoriel, peuvent atteindre les animaux marins et les êtres humains. En 2005, les spirolides ont été détectées dans les huîtres et les moules du bassin d'Arcachon, ce qui a conduit les autorités sanitaires à interdire leur commercialisation provoquant ainsi de fortes pertes économiques pour la filière conchylicole (350 entreprises). L'objectif de ce programme de recherche est de déterminer les effets cellulaires et les mécanismes d'action des spirolides et de la gymnodimine en utilisant une stratégie pharmacologique et chimique. Nous envisageons également de développer des stratégies de synthèse totale de ces composés naturels et de leurs analogues afin d'établir des relations structure-activité qui seront complétées par des études de modélisation moléculaire et pharmacologique. - - 2-Description du projet, méthodologie : - - Les gymnodimines, spirolides et pinnatoxines A-D constituent une famille de toxines d'origine marine de structures complexes, produites en faibles quantités par des microorganismes marins, les dinoflagellés. Ces toxines sont ensuite transférées et concentrées dans les fruits de mer, crustacés, les poissons, et enfin les êtres humains. Elles ont été initialement isolées en Nouvelle-Zélande et plus - récemment dans plusieurs parties de l'Europe incluant la France ainsi qu'en Tunisie. La prolifération de ces composés pose des problèmes de santé publique. Bien que leur mode d'action précis n'a pas été établi à ce jour, des études préliminaires indiquent qu'elles agissent comme bloquants des récepteurs nicotiniques du système nerveux périphérique et central. L'objectif de ce programme est donc de déterminer le mode d'action cellulaire et moléculaire de ces toxines. Nous envisageons ainsi de développer des stratégies flexibles de synthèse totale de ces composés naturels et de leurs analogues afin d'établir des relations de structure activité qui seront complétées par des études de modélisation moléculaire et l'évaluation de leur activité biologique. La caractérisation des modes d'action cellulaires et moléculaires des spirolides et gymnodimines sera réalisée à l'aide d'une approche pharmacologique. Des techniques de biophysique (électrophysiologie) seront ainsi mises en oeuvre sur différents modèles de préparations biologiques. Ces dernières incluent des préparations neuromusculaires isolées de souris et de rats, des myocytes embryonaires de xenope en culture primaire, des ovocytes de xénope et des cellules HEK exprimant plusieurs types de récepteurs des neurotransmetteurs. Des courbes dose-réponse des récepteurs agonistes et antagonistes seront réalisées, afin de déterminer le type d'interaction moléculaire en fonction des récepteurs. De plus, les courants dépendants et la réversibilité des effets seront étudiées. Enfin, des études de liaison seront réalisées afin de déterminer les constantes d'affinité des interactions ligand-récepteurs. - - 3-Résultats attendus : - - Les principaux résultats attendus de ce projet sont les suivants : - (i) la caractérisation pharmacologique du mode d'action moléculaire et cellulaire des spirolides, gymnodimines et de leurs analogues de grande pureté, ainsi que l'identification de leur cible moléculaire. - (ii) La synthèse chimique de ces macrolides complexes et de leurs analogues afin de définir les fragments-clés qui peuvent être simplifiés puis assemblés, permettant ainsi de générer de nouveaux analogues simplifiés des spirolides et gymnodimines. - (iii) L'évaluation de l'activité biologique de chaque fragment-clé synthétisé afin de déterminer leur activité phamacologique potentielle. - (iv) Des études de modélisation afin d'identifier la structure minimale requise des spirolides et gymnodimine capa