Inhibition de l'assemblage de la chromatine par le ciblage des chaperon d'histones – CHAPINHIB

La protéine ASF1 ne possède pas d’activité catalytique qui pourrait être ciblée par des molécules chimiques de petite taille. Sa fonction principale est de lier les histones. Ainsi, pour inhiber son activité, nous avons tenté d’empêcher son interaction avec les histones par l’action de peptides compétitifs de haute affinité pour ASF1 (dans la gamme du nanomolaire). Partant d’un premier peptide capable de lier ASF1 avec une affinité modeste (micromolaire), nous avons cherché à améliorer ses propriétés inhibitrices en optimisant non seulement son affinité pour la cible, mais également sa sélectivité et sa biodisponibilité in cellulo. Pour atteindre ces objectifs, nous avons développé une approche interdisciplinaire, combinant design rationnel, évolution dirigée, approches de biophysique structurale et analyses des effets des peptides sur des lignées cellulaires modèles, puis des modèles de tumeur du sein chez la souris.

Nous avons conçu des peptides atteignant des affinités dans la gamme du nanomolaire pour ASF1 qui sont capables de dissocier sa liaison avec les histones in vitro et dans les cellules avec une grande spécificité. Ces peptides présentent une activité antiproliférative dans les lignées cellulaires tumorales et dans un modèle de cancer du sein chez la souris. Cependant ces peptides sont rapidement dégradés dans les cellules et dans le plasma. Des premières pistes pour stabiliser leur structure tout en maintenant leur activité ont été explorées avec succès. Ce travail a conduit à la prise d’un brevet international, et de nombreuses publications d’articles et de revue dans les journaux internationaux avec comité de lecture de haut facteur d’impact.

Le projet Chapinhib a permis la mise au point d’une méthode originale pour le design de peptides inhibiteur des interactions protéines-protéines. L’inhibition de l’interaction ASF1-Histone, constitue un cas difficile, la réussite de ce design repousse donc les limites de cette approche, et pourra avoir des applications pour d’autres complexes d’intérêt thérapeutique dans le futur. Ainsi, les retombées de ce projet sont autant fondamentales qu’appliquées.

Le projet Chapinhib a donné lieu à de nombreux développements dans les équipes impliquées, tant sous forme d’articles dans des revues internationales, nationales, de communications orales (dont 34 articles dans des revues à comité de lecture, 3 chapitres d'ouvrages, 21 communications orales etc..). Un brevet a été déposé et un second est en cours de rédaction. Plusieurs articles multipartenaires qui décrivent les méthodes développées pour le design de peptides inhibiteurs de ASF1, ainsi que les performances de ces peptides, et leurs potentiels pour inhiber la prolifération des cellules cancéreuses sont en révision ou en cours de rédaction.

Les chaperons d'histones garantissent l’acheminement, le dépôt et le positionnement des histones sur l'ADN, ces protéines jouent donc un rôle clé en agissant directement sur la fonction et l’intégrité du génome. Asf1 (Anti-silencing de function 1) est un chaperon d'histones hautement conservé qui escorte les histones H3-H4 et contribue à leur dépôt sur l'ADN pour former des nucléosomes. Les récentes découvertes i) de l’implication de Asf1B dans la prolifération des cellules tumorales – Asf1B est l’un des deux paralogues d’Asf1 (Asf1A et Asf1B chez l’homme) – ii) du fait que cette protéine peut servir de marqueur pronostique pour le cancer du sein, ouvrent la possibilité de développer des médicaments anti-cancereux innovants et prometteurs basés sur l’idée d’inhiber l’action d’Asf1. A ce stade, nous avons déjà développé un peptide de première génération capable d’inhiber l'interaction entre Asf1 et les histones. Ce peptide pénétre efficacement dans les cellules où il empêche la prolifération en bloquant la progression du cycle cellulaire et induit la mort de lignées tumorales en culture. Basé sur ces résultats préliminaires particulièrement encourageants, le projet CHAPINHIB vise à développer des composés peptido-mimetiques, plus puissants et plus sélectifs, pour inhiber l'activité Asf1 puis à démontrer leur potentiel thérapeutique d’abord en utilisant des cultures cellulaires puis des animaux modèles. Le projet bénéficiera de l'expertise complémentaire de quatre partenaires de différents horizons scientifiques qui sera essentielle pour mener à bien ces objectifs ambitieux par une approche pluri-disciplinaire. Le projet vise non seulement à concevoir des composés peptido-mimetiques ciblant les fonctions du chaperon d’histones Asf1 dans le but ultime de lutter contre le cancer, mais fournira également des outils uniques afin d'améliorer nos connaissances fondamentales concernant le métabolisme des histones et enfin les bases fondamentales d’une méthodologie