Responsable : Catherine Llorens-Cortes

Équipe : Xavier Iturrioz, Bernard Maigret, Yannick Marc, Mathilde Keck, Vincent Leroux, Pierre Couvineau, Adrien Flahault, Réda Hmazzou, Cynthia Bisoo, Rodrigo Alvear-Perez, Nadia De Mota

Recherche

Le système rénine-angiotensine (SRA) cérébral

1Dans ce système, nous avons montré dans le cerveau que l’aminopeptidase A (APA) convertit l’angiotensine II (AngII) en angiotensine III (AngIII). Nous avons ensuite identifié qu’à l’encontre de ce qui est établi à la périphérie où l’AngII est le facteur vasoconstricteur, au niveau central, c’est l’AngIII qui augmente la sécrétion de l’arginine vasopressine (AVP) dans la circulation sanguine et exerce un effet stimulateur tonique sur le contrôle de la pression artérielle (PA) chez le rat hypertendu. Ceci suggère que l’APA cérébrale, l’enzyme responsable de la formation de l’AngIII, représente une cible thérapeutique potentielle pour le traitement de l’hypertension artérielle (HTA). Afin de vérifier cette hypothèse, en collaboration avec les chimistes du laboratoire du Pr B.P. Roques, nous avons mis à profit les informations que nous avions obtenues sur l’organisation du site actif de l’APA par modélisation moléculaire et mutagénèse dirigée pour développer les premiers inhibiteurs spécifiques et sélectifs de cette enzyme, dont l’EC33. Nous avons ensuite montré que l’EC33 injecté dans le cerveau chez le rat hypertendu inhibe l’activité de l’APA cérébrale, bloque la formation de l’AngIII cérébrale, et normalise la PA. Cependant pour une utilisation clinique de ces composés, il fallait qu’ils puissent pénétrer dans le cerveau après administration par voie orale. Dans ce but, nous avons développé le RB150, une pro-drogue de l’EC33. Nous avons montré que le RB150 administré par voie orale chez le rat hypertendu, traverse les barrières intestinale, hépatique et hématoencéphalique, pénètre dans le cerveau, génère l’EC33 qui inhibe l’activité de l’APA cérébrale, bloque la formation de l’AngIII cérébrale et normalise la PA pendant plusieurs heures dans deux modèles expérimentaux d’HTA, le rat DOCA-sel et le rat spontanément hypertendu. Cette baisse de PA induite par le RB150 est due à une diminution de la sécrétion de l’AVP dans la circulation sanguine, qui augmente la diurèse aqueuse et diminue ainsi le volume extracellulaire contribuant à ramener la PA à une valeur physiologique, à une baisse du tonus sympathique qui aboutit à une diminution des résistances vasculaires ainsi qu’à une normalisation de l’activité du baroréflexe. Les études précliniques réglementaires sur le RB150 réalisées par la société Quantum Genomics ont montré que ce composé est très bien toléré après administration orale chez le rat et le chien en traitement aigu ou chronique et ne présente pas de risque de toxicité cardiaque et hépatique, de génotoxicité, ni d’interactions médicamenteuses. Le réseau mis en place entre cette Société, notre équipe et le CIC de l’HEGP (Pr M. Azizi) a permis d’évaluer le RB150 (ou QGC001) chez l’homme. Deux études cliniques de phase I (Ia et Ib) conduites chez plus de cent volontaires sains, en traitement aigu ou chronique, ont confirmé que le RB150 est cliniquement et biologiquement bien toléré après administration par voie orale jusqu’à 750 mg, deux fois par jour pendant sept jours. Ces résultats ont permis de démarrer début janvier 2015 une étude « preuve de concept » phase IIa du RB150/QGC001 chez des patients hypertendus (grade I ou II). D’autre part, nous avons mis en évidence une autre application thérapeutique pour le RB150/QGC001, il s’agit de l’insuffisance cardiaque. En effet, des études réalisées chez le rat ou le chien insuffisant cardiaque ont montré qu’un traitement de 28 jours par ce composé améliore de façon significative la fonction cardiaque.

Le système apélinergique

2En recherchant un récepteur spécifique de l’AngIII, nous avons isolé chez le rat un récepteur couplé aux protéines G, qui s’est révélé être le récepteur d’un nouveau peptide, l’apéline. Nous avons caractérisé pharmacologiquement ce récepteur, établi sa distribution, ainsi que celle des neurones apélinergiques dans le cerveau de rat. Nous avons montré que l’apéline et son récepteur sont co-exprimés avec l’AVP dans les neurones magnocellulaires vasopressinergiques. Nous avons mis en évidence que l’apéline, injectée par voie centrale chez la rate en lactation, diminue l’activité électrique de ces neurones et la sécrétion d’AVP dans la circulation sanguine, provoquant une augmentation de la diurèse aqueuse. L’effet aquarétique de l’apéline n’est pas uniquement dû à un effet central mais implique aussi un effet direct au niveau du rein via une augmentation du flux sanguin rénal, et en antagonisant l’effet de l’AVP dans les canaux collecteurs (CD) où les récepteurs de l’apéline et de l’AVP sont co-exprimés. Enfin, nous avons établi, chez le rat déshydraté, que l’apéline et l’AVP sont régulées de façon opposée, afin de maintenir l’équilibre hydrique de l’organisme en optimisant la sécrétion d’AVP dans la circulation sanguine et en évitant ainsi une perte d’eau supplémentaire par les reins. En collaboration avec le CIC de l’HEGP, nous avons montré 1) chez le volontaire sain que l’apéline et l’AVP sont régulées de façon opposée chez l’homme comme chez le rongeur par les stimuli osmotiques ; 2) chez les patients hyponatrémiques, atteints du syndrome de secrétion inappropriée d’ADH ou d’insuffisance cardiaque, nous avons montré que la balance apéline/AVP est déséquilibrée, contribuant au métabolisme de l’eau défaillant observé chez ces patients. L’apéline joue également un rôle important dans le contrôle des fonctions cardiovasculaires. Injectée par voie intraveineuse, elle diminue la PA et augmente la force contractile du myocarde par un effet inotrope positif. Le récepteur de l’apéline apparaît donc être une cible thérapeutique potentielle pour le traitement des maladies cardiovasculaires et des rétentions hydriques. En collaboration avec le laboratoire du Pr M. Hibert, nous avons isolé le premier agoniste non peptidique du récepteur de l’apéline, l’E339-3D6, qui présente une affinité de 100 nM. Cependant, sa sélectivité et sa taille doivent être améliorées. Dans ce but, nous avons d’une part défini les éléments structuraux nécessaires à la liaison de l’apéline à son récepteur par des études structure-fonction par modélisation moléculaire et mutagénèse dirigée. Nous avons construit trois modèles tridimensionnels du récepteur de l’apéline complexés avec l’apéline. Nous avons visualisé dans ces modèles une poche aromatique qui accueille la phénylalanine C-terminale de l’apéline. La caractérisation par mutagénèse dirigée des résidus constituant cette poche a montré que ces résidus situés dans l’hélice VI du récepteur de l’apéline, bien que ne jouant pas de rôle dans l’affinité de l’apéline pour son récepteur ou encore dans l’activation du couplage du récepteur à la protéine Gαi, sont indispensables à son internalisation. De plus, la caractérisation des interactions entre les résidus basiques de l’apéline et les résidus acides en surface du récepteur ont permis de valider définitivement l’un d’entre eux. Ce modèle 3D validé sera utilisé pour des campagnes de criblage in silico de chimiothèques virtuelles pour découvrir de nouveaux agonistes du récepteur de l’apéline. D’autre part, la demi-vie de l’apéline dans le sang étant de l’ordre de la minute, nous avons développé des analogues de l’apéline métaboliquement stables qui présentent une affinité pour le récepteur de l’apéline entre 0,2 et 2 nM et ont une stabilité dans le plasma supérieure à 4 heures. Ceci a abouti fin 2014 au dépôt d’un brevet sur ces composés et va nous permettre d’explorer plus avant les rôles physiopathologiques de l’apéline.

Publications

3Gerbier R., Leroux V., Couvineau P., Alvear-Perez R., Maigret B., Llorens-Cortes C. et Iturrioz X., « New structural insights into the apelin receptor: identification of key residues for apelin binding », FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 29(1), janvier 2015, 314-322, DOI : 10.1096/fj.14-256339.

Ceraudo E., Galanth C., Carpentier E., Banegas-Font I., Schonegge A.-M., Alvear-Perez R., Iturrioz X., Bouvier M. et Llorens-Cortes C., « Biased signaling favoring gi over β-arrestin promoted by an apelin fragment lacking the C-terminal phenylalanine », The Journal of Biological Chemistry, 289(35), août 2014, 24599-24610, DOI : 10.1074/jbc.M113.541698.

Gao J., Marc Y., Iturrioz X., Leroux V., Balavoine F. et Llorens-Cortes C., « A new strategy for treating hypertension by blocking the activity of the brain renin-angiotensin system with aminopeptidase A inhibitors », Clinical science (London, England: 1979), 127(3), août 2014,135-148, DOI : 10.1042/CS20130396.

Hus-Citharel A., Bodineau L., Frugière A., Joubert F., Bouby N. et Llorens-Cortes C., « Apelin counteracts vasopressin-induced water reabsorption via cross talk between apelin and vasopressin receptor signaling pathways in the rat collecting duct », Endocrinology, 155(11), novembre 2014, 4483-4493, DOI : 10.1210/en.2014-1257.

Llorens-Cortès C., « Inhibiteurs de l’aminopeptidase A comme nouveau traitement potentiel de l’hypertension artérielle », Biologie aujourd’hui, 208(3), 2014, 217-224, DOI : 10.1051/jbio/2014010.

Sauvant J., Delpech J.-C., Palin K., De Mota N., Dudit J., Aubert A., Orcel H., Roux P., Layé S., Moos F., Llorens-Cortes C. et Nadjar A., « Mechanisms involved in dual vasopressin/apelin neuron dysfunction during aging », PloS One, 9(2), 2014, e87421, DOI : 10.1371/journal.pone.0087421.

Friis K.P., Iturrioz X., Thomsen J., Alvear-Perez R., Bahrami S., Llorens-Cortes C. et Pedersen F.S., « Directed molecular evolution of an engineered gammaretroviral envelope protein with dual receptor use shows stable maintenance of both receptor specificities », Journal of Virology, 25 novembre 2015, DOI : 10.1128/JVI.02013-15.

Brevet

4Dépôt d’une demande de brevet Europe N^o 14307170.2, le 23 décembre 2014, pour : « Metabolically Stable Apelin Analogues in the Treatment of Diseases Mediated by the Apelin Receptor », aux noms de : INSERM / Collège de France / CNRS.

Prix

5C. Llorens-Cortes, lauréate du prix Galien France 2014, prix de la Recherche pharmaceutique (volet Recherche).