Nouveaux peptides chélateurs du Cu(I) comme candidat potentiel pour le traitement de maladie de Wilson

Le cuivre est un micronutriment essentiel qui participe a de nombreux processus biologiques. Cependant, le cuivre libre est toxique pour l’organisme parce qu’il catalyse une reaction de type Fenton formant des especes reactives de l’oxygene. Par consequent la concentration en cuivre est finement regulee dans tous les organismes vivants. Les maladies de Menkes et de Wilson sont dues a des dereglements de l’homeostasie du cuivre qui se manifestent respectivement par une deficience ou une accumulation de cuivre dans l’organisme. La maladie de Wilson est traitee avec des chelateurs du cuivre, qui provoquent des effets secondaires importants chez certains patients.Mon projet de doctorat consiste en l’elaboration de trois familles de peptides qui contiennent des acides amines cysteines et en l’etude de leurs complexes de Cu(I) pour determiner s’ils sont des candidats adaptes pour le traitement de la maladie de Wilson. L'interaction de certains peptides avec les ions Hg(II) ou Zn(II) a egalement ete etudiee. En effet, le Hg(II) est un cation metallique possedant des proprietes similaires au Cu(I) et donc souvent utilise pour modeliser le Cu(I) qui est sensible a l'oxygene et se dismute dans l’eau. Le Zn(II) est quant a lui omnipresent dans les cellules et un competiteur intracellulaire potentiel du Cu(). Les sequences des peptides ont ete choisies selon trois strategies differentes. Dans la premiere, des sequences inspirees de la boucle de liaison du cuivre de la proteine bacterienne CueR (copper efflux regulator), contenant deux cysteines, ont ete etudiees afin de beneficier de la selectivite et de la sensibilite de ce regulateur. Dans une deuxieme approche, des peptides contenant trois cysteines dans les motifs CxCxxC et CxCxC ont ete etudies pour combiner les avantage des peptides (bonne internalisation dans les cellules hepatiques quand ils sont judicieusement fonctionnalises) et des tripodes (tres forte affinite pour le Cu(I)) de l’equipe CIBEST. Finalement, la pre-organisation a ete exploitee dans un tetrapeptide rigide ou les deux cysteines sont liees dans un coude β preforme.Les trois peptides modeles du regulateur CueR miment la capacite de la proteine a accueillir exclusivement un ion Cu(I) dans des conditions d'exces de ligand et une forte affinite et selectivite par rapport au Zn(II). Ces caracteristiques sont avantageuses dans la perspective du developpement de nouveaux chelateurs du Cu(I). Les peptides contenant trois cysteines s’averent trop flexibles pour controler la speciation des complexes du Cu(I). Par ailleur, ces peptides sont bien adaptes pour une coordination efficace du Hg(II) par trois groupes thiolates. Les differences structurales n’ont qu’une influence modeste sur les stabilites des complexes. La difference dans la coordination des peptides vis-a-vis des deux ions mous Hg(II) et Cu(I) demontre que l'utilisation du Hg(II) comme ion modele pour la coordination du Cu(I) avec des peptides ou des proteines riches en soufre dans des conditions physiologiques n’est pas toujours appropriee.La pre-organisation de la structure peptidique est un element cle du controle de la speciation du complexe Cu(I) et de l’affinite des ligands pour le Cu(I). Le peptide CDPPC forme uniquement le cluster Cu4P3 avec une grande stabilite et une bonne selectivite Cu(I)/Zn(II). Au contraire, les donnees experimentales avec le tetrapeptide plus flexible CPGC montrent la formation d’un melange de complexes polymetalliques de Cu(I). Il est interessant de noter que le peptide simple CDPPC est capable d’imiter la formation des clusters Cu(I)-thiolates identifies dans de nombreuses proteines impliquees dans l’homeostasie du cuivre, comme Cox17 ou Ctr1. CDPPC est interessant pour mettre au point un chelateur intracellulaire du Cu(I), et sa fonctionnalisation afin de pouvoir cibler les cellules hepatiques pour le traitement de maladie Wilson sera donc pertinente dans le futur.