Combattre l’Ataxie de Friedreich: utilisation de modèles biologiques complémentaires pour le criblage et l’optimisation de nouvelles molécules thérapeutiques – FiFA2

La phase initiale du criblage des chimiothèques était basée sur des tests qualitatifs (croissance différentielle de souches de levure). Nous développons maintenant des échelles quantitatives de mesure des effets des composés testés pour permettre aux chimistes d'évaluer au mieux les conséquences de l'introduction dans les molécules synthétisées de groupements chimiques particuliers. De nouvelles souches rapportrices permettent d'étudier les différents phénotypes liés à l'absence de frataxine

Les outils moléculaires et cellulaires sont maintenant disponibles, pour les modèles «levure« et les modèles «drosophile« pour tester des séries de composés dérivés des molécules sélectionnées par les chimistes.
De nouveaux phénotypes, tout à fait inédits, ont été mis en évidence qui apportent une vision nouvelle de la fonction possible de la frataxine.

Mieux comprendre la fonction de la frataxine, et la physiopathologie du friedreich; développer des composés vraiment actifs pour le traitement de cette maladie.

travail en cours

Le projet de recherche FiFA2 a pour objectif principal de développer de nouvelles drogues pour combattre l’ataxie de Friedreich (AF), l’ataxie spinocérebelleuse autosomique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. FiFA2 associe 4 équipes (1 : Camadro, IJM Paris ; 2 : Rustin H. Robert Debré, Paris ; 3: Hibert, Fac Pharmacie, Strasbourg ; 4 :Tricoire, BFA, Paris) qui souhaitent associer leurs compétences complémentaires en biologie, physiopathologie, génétique et chimie médicale, sur ce projet.
Les patients AF présentent une dégénérescence du système nerveux central et périphérique (cervelet, moelle épinière et ganglions de la racine dorsale), ainsi qu’une cardiomyopathie et pour 1/3 d’entre eux un diabète. Il n’existe actuellement aucun traitement efficace qui permet de ralentir la progression de la maladie. Dans le cadre d’un précédent programme ANR « maladies rares », les partenaires 1 et 2 ont utilisé des modèles levure et des cultures de fibroblastes de patients pour i) mieux comprendre le rôle de la Frataxine (la protéine impliquée dans cette pathologie) dans le métabolisme du fer et la réponse au stress oxydant et ii) identifier des composés thérapeutiques en collaboration avec le partenaire 3. Parmi 6880 composés testés, 69 ont été sélectionnés pour leur capacité à améliorer la croissance de levures déficientes en Frataxine (composés C1G). Plus récemment, le partenaire 4 a développé plusieurs modèles tissu-spécifiques et inductibles de FA chez la Drosophile. Ces modèles ont été utilisés pour tester l’efficacité, dans un crible secondaire pilote, de 14 molécules C1G. De manière frappante, 5 d’entre elles se sont révélées efficaces pour sauver partiellement les phénotypes de Drosophile déficientes en Frataxine. Nos données préliminaires valident donc notre stratégie de criblage - préselection de composés chez la levure puis criblage secondaire sur un organisme multicellulaire - pour identifier de potentielles molécules thérapeutiques.
En continuité avec ces travaux prometteurs, le projet FiFA2 a pour objectif de synthétiser et de caractériser de nouveaux composés (C2G, dérivés de composés C1G validés), optimisés pour leurs propriétés thérapeutiques, qui pourront être proposés à l’issue de ce projet en essais pré-cliniques pour traiter la FA. Pour cela, nous associerons l’expertise des partenaires chimistes et nos techniques de criblages innovantes sur 3 organismes (levure, drosophile et homme) pour caractériser les capacités des composés i) à restaurer la croissance, la résistance au stress oxydant, la synthèse et l’assemblage de clusters Fe/S dans des cellules déficientes en Frataxine ii) à améliorer les fonctions des organes atteints dans les modèles Drosophile. Puis, pour les composés les plus prometteurs, nous développerons des ligands d’affinité afin de caractériser leurs cibles cellulaires.
Nous tirerons parti des synergies entre nos différents modèles pour :
1) Evaluer quantitativement les effets des composés C1G et C2G sur la physiologie des levures déficientes en Frataxine d’un point de vue biochimique et dans différents contextes génétiques
2) Explorer le potentiel thérapeutique de ces composés sur des cellules de patients
3) Tester ces composés sur les différents modèles tissus-spécifiques de Drosophile (glande stéroidogénique, cœur, oenocytes, SNP et cellules gliales), et explorer les possibilités de thérapeutiques combinatoires
4) Identifier de nouveaux mécanismes pathologiques qui pourraient médier la toxicité de la déficience en Frataxine et pourraient être ciblés par certains des composés identifiés.
Des interactions constantes entre les experts chimistes (partenaire 3) et biologistes impliqués dans ce consortium permettront l’obtention de composés optimisés à l’issu de ce projet interdisciplinaire. C’est pourquoi, nous pensons que le projet FiFA2 sera générateur d’avancées majeures dans le traitement de la FA, potentiellement applicables à d’autres pathologies neurodégénératives.