Conception, synthèse et caractérisation biologique d'inhibiteurs peptidomimétiques de la matriptase

La matriptase est une enzyme appartenant à la famille des protéases à sérine transmembranaires de type II (TTSPs) et joue un rôle physiologique important dans l'homéostasie des tissus épithéliaux. Elle représente l'une des TTSPs les plus étudiées, car elle est impliquée dans le développement de plusieurs maladies telles que les cancers, l'arthrite et l'influenza. L'implication de la matriptase dans ces maladies suggère que cette dernière représente une cible thérapeutique intéressante pour le développement d'outils pharmacologiques et de nouveaux agents thérapeutiques. L'objectif principal des travaux présentés dans cette thèse vise à développer des inhibiteurs spécifiques de la matriptase afin d'évaluer son potentiel thérapeutique pour le traitement de l’influenza. Nous rapportons ici l’identification d’une nouvelle classe d’inhibiteurs peptidomimétiques puissants de la matriptase. Nous avons démontré que le composé R-Q-A-R-Kbt (IN-1) basé sur la séquence d’autoactivation (P4-P'4) R-Q-A-R614↓V615V-G-G de la matriptase, à laquelle a été ajouté un piège à sérine, le cétobenzothiazole (Kbt), constitue une classe d’inhibiteurs lents à liaison forte (slow tight binding) de la matriptase. Des études de Relation Structure-Activité (RSA) ont mené à la découverte de plus d'une cinquantaine d'inhibiteurs puissants de la matriptase, possédant des acides aminés naturels et non naturels. Certains de ces inhibiteurs ont montré une sélectivité élevée pour la matriptase par rapport à d'autres protéases à sérine (thrombine, furine et trypsine), y compris par rapport à d'autres TTSPs (matriptase-2, HAT et DESC1). L'étude de modèles moléculaires a permis de rationaliser la RSA et d’émettre des hypothèses sur les interactions clés entre ces inhibiteurs et la matriptase. Dans le cadre d'une éventuelle application thérapeutique pour le traitement de l'influenza, nous avons également démontré que ces inhibiteurs sont efficaces pour bloquer la réplication des virus grippaux de sous-types H1 et H3 dans les cellules épithéliales respiratoires humaines. Nous avons pu observer qu'une meilleure stabilité des molécules possédant des acides aminés non naturels à l'extrémité N-terminale permet d’améliorer l’inhibition de la réplication des virus. De plus, la caractérisation du potentiel de IN-1 in vivo a révélé que ce tétrapeptide réduit de manière significative la morbidité et les titres viraux dans un modèle murin d'influenza H1N1 et ne présente pas de toxicité cellulaire ou tissulaire notables sur l’épithélium pulmonaire

Targeting matriptase in breast cancer abrogates tumour progression via impairment of stromal-epithelial growth factor signalling.

Matriptase is an epithelia-specific membrane-anchored serine protease that has received considerable attention in recent years because of its consistent dysregulation in human epithelial tumours, including breast cancer. Mice with reduced levels of matriptase display a significant delay in oncogene-induced mammary tumour formation and blunted tumour growth. The abated tumour growth is associated with a decrease in cancer cell proliferation. Here we demonstrate by genetic deletion and silencing that the proliferation impairment in matriptase-deficient breast cancer cells is caused by their inability to initiate activation of the c-Met signalling pathway in response to fibroblast-secreted pro-HGF. Similarly, inhibition of matriptase catalytic activity using a selective small-molecule inhibitor abrogates the activation of c-Met, Gab1 and AKT, in response to pro-HGF, which functionally leads to attenuated proliferation in breast carcinoma cells. We conclude that matriptase is critically involved in breast cancer progression and represents a potential therapeutic target in breast cancer

Matriptase regulates c-Met mediated proliferation and invasion in inflammatory breast cancer.

The poor prognosis for patients with inflammatory breast cancer (IBC) compared to patients with other types of breast cancers emphasizes the need to better understand the molecular underpinnings of this disease with the goal of developing effective targeted therapeutics. Dysregulation of matriptase expression, an epithelial-specific member of the type II transmembrane serine protease family, has been demonstrated in many different cancer types. To date, no studies have assessed the expression and potential pro-oncogenic role of matriptase in IBC. We examined the functional relationship between matriptase and the HGF/c-MET signaling pathway in the IBC cell lines SUM149 and SUM190, and in IBC patient samples. Matriptase and c-Met proteins are localized on the surface membrane of IBC cells and their expression is strongly correlated in infiltrating cancer cells and in the cancer cells of lymphatic emboli in patient samples. Abrogation of matriptase expression by silencing with RNAi or inhibition of matriptase proteolytic activity with a synthetic inhibitor impairs the conversion of inactive pro-HGF to active HGF and subsequent c-Met-mediated signaling, leading to efficient impairment of proliferation and invasion of IBC cells. These data show the potential of matriptase inhibitors as a novel targeted therapy for IBC, and lay the groundwork for the development and testing of such drugs

Conception, synthèse et caractérisation biologique d'inhibiteurs peptidomimétiques de la matriptase

La matriptase est une enzyme appartenant à la famille des protéases à sérine transmembranaires de type II (TTSPs) et joue un rôle physiologique important dans l'homéostasie des tissus épithéliaux. Elle représente l'une des TTSPs les plus étudiées, car elle est impliquée dans le développement de plusieurs maladies telles que les cancers, l'arthrite et l'influenza. L'implication de la matriptase dans ces maladies suggère que cette dernière représente une cible thérapeutique intéressante pour le développement d'outils pharmacologiques et de nouveaux agents thérapeutiques. L'objectif principal des travaux présentés dans cette thèse vise à développer des inhibiteurs spécifiques de la matriptase afin d'évaluer son potentiel thérapeutique pour le traitement de l’influenza. Nous rapportons ici l’identification d’une nouvelle classe d’inhibiteurs peptidomimétiques puissants de la matriptase. Nous avons démontré que le composé R-Q-A-R-Kbt (IN-1) basé sur la séquence d’autoactivation (P4-P'4) R-Q-A-R614↓V615V-G-G de la matriptase, à laquelle a été ajouté un piège à sérine, le cétobenzothiazole (Kbt), constitue une classe d’inhibiteurs lents à liaison forte (slow tight binding) de la matriptase. Des études de Relation Structure-Activité (RSA) ont mené à la découverte de plus d'une cinquantaine d'inhibiteurs puissants de la matriptase, possédant des acides aminés naturels et non naturels. Certains de ces inhibiteurs ont montré une sélectivité élevée pour la matriptase par rapport à d'autres protéases à sérine (thrombine, furine et trypsine), y compris par rapport à d'autres TTSPs (matriptase-2, HAT et DESC1). L'étude de modèles moléculaires a permis de rationaliser la RSA et d’émettre des hypothèses sur les interactions clés entre ces inhibiteurs et la matriptase. Dans le cadre d'une éventuelle application thérapeutique pour le traitement de l'influenza, nous avons également démontré que ces inhibiteurs sont efficaces pour bloquer la réplication des virus grippaux de sous-types H1 et H3 dans les cellules épithéliales respiratoires humaines. Nous avons pu observer qu'une meilleure stabilité des molécules possédant des acides aminés non naturels à l'extrémité N-terminale permet d’améliorer l’inhibition de la réplication des virus. De plus, la caractérisation du potentiel de IN-1 in vivo a révélé que ce tétrapeptide réduit de manière significative la morbidité et les titres viraux dans un modèle murin d'influenza H1N1 et ne présente pas de toxicité cellulaire ou tissulaire notables sur l’épithélium pulmonaire