Soutenance mémoire
Définition des protéines kinases
Dans le monde du vivant
Les protéines kinases sont des enzymes catalysant le transfert de manière covalente un résidu phosphate (P) d’un donneur phosphate sur une protéine cible ayant un groupement hydroxyle disponible [13]. En général, le résidu gamma-phosphate de l’ATP, ou un autre nucléoside triphosphate, est le donneur, mais les enzymes individuelles peuvent avoir d’autres donneurs de phosphate.
La phosphorylation entraîne un changement conformationnel et fonctionnel de la protéine cible (substrat). Cette phosphorylation peut soit activer (phosphorylation positive), soit inhiber (phosphorylation négative) l’activité des protéines Il existe des protéines transmembranaires (19 classes chez l’Homme) et des protéines intra cytoplasmiques (11 classes chez l’Homme), organisées sous la forme de cascades de phosphorylation. La protéine substrat une fois phosphorylée, présente à son tour une activité catalytique kinase sur une autre protéine substrat [14]. Comme la plupart des protéines kinases ont plusieurs substrats, les protéines kinases sont classées en fonction de la spécificité de l’acide aminé accepteur plutôt que de la spécificité du substrat protéique, ainsi qu’il suit : la sérine et la thréonine qui contiennent une chaîne latérale alcoolique tandis que la tyrosine contient une chaîne latérale phénolique. En fonction de la nature du groupe -OH phosphorylé (alcool ou phénol), ces protéines sont classées en protéines-sérine/thréonine kinases, en protéines tyrosine kinases ou en protéines tyrosine-kinase-like. La plupart des protéines kinases appartiennent à une seule superfamille contenant un domaine catalytique de protéine kinase eucaryote (ePK). Mais il existe aussi des protéines kinases dîtes atypiques (aPK), ils contiennent des protéines dont on sait qu’elles ont une activité kinase biochimique, mais qui n’ont pas de similarité de séquence avec le domaine ePK, ainsi que leurs homologues proches [15]. Dans le monde du vivant, les protéines kinases assurent la plupart des transductions de signaux dans les cellules eucaryotes ; en modifiant l’activité de leur substrat, elles contrôlent également de nombreux autres processus cellulaires, notamment le métabolisme, la transcription et la réplication de l’ADN, la progression du cycle cellulaire, le réarrangement du cytosquelette et le mouvement des cellules, l’apoptose et la différenciation. Les protéines kinases sont ainsi des catalyseurs biologiques ubiquitaires (que l’on retrouve dans tout le monde du vivant) [15–17]. C’est ainsi qu’on dénombre plusieurs kinases suivant les règnes et les espèces :
● Riz (Oryza sativa): 1792 kinases,
● Humain (Homo sapiens): 518 kinases
● Ver nématode (Caenorhbditis elegans): 454 kinases,
● Mouche des fruits (Drosophila malanogaster): 240 kinases.
Chez l’homme
Le séquençage du génome humain associé aux travaux de Hanks et de Manning [15,18] a permis de recenser 518 protéines kinases humaines (le kinome), ce qui représente environ 2% du génome soit une des plus large famille de protéines humaines (figure 2). Il est possible de classer le type de kinase en fonction de l’acide aminé phosphorylé avec 3 familles : les tyrosines kinases (90 PTK : < 20% du kinome), les sérine/thréonine kinases (388 PSTK : > 70% du kinome) et les protéines kinases atypiques (40 aPK : < 10% du kinome). Les protéines kinases peuvent également être classées selon leurs localisations cellulaires : de nombreuses protéines kinases sont des récepteurs de surface cellulaire (VEGFR, EGFR, PDGFR…) et agissent pour initier une voie d’activation intracellulaire, après que le récepteur a été engagé par son ligand, généralement une cytokine ou un facteur de croissance. D’autres kinases sont intracellulaires et participent à la signalisation cellulaire (MAPK, BTK…). Ces kinases peuvent être ciblées par des protéines kinases « non réceptrices » [14,18]. Enfin selon leur domaine catalytique : de nombreuses protéine-kinases transfèrent le radical phosphorique sur la fonction alcool d’une sérine ou d’une thréonine : c’est le cas de protéine-kinases dites cAMP dépendantes qui ne sont actives qu’en présence d’AMP cyclique, répondant ainsi à des facteurs de régulation du métabolisme cellulaire comme les hormones agissant sur des récepteurs adrénergiques ; elles sont appelées protéine-kinases A ou PKA. D’autres phosphorylent la fonction phénol d’une tyrosine (protéine-tyrosine-kinases ou Y-kinases). D’autres protéine-kinases dépendent du diacylglycérol, répondant à d’autres facteurs agissant sur des récepteurs à phospho-inositides ; elles sont appelées protéine-kinases C ou PKC. D’autres sont activées par leur liaison avec la calmoduline et le calcium. Toutes les phosphoprotéines nécessitent pour leur biosynthèse des protéine-kinases plus ou moins spécifiques ; de nombreuses enzymes du métabolisme ont une activité qui dépend de leur état de phosphorylation [13,14,19].
En plus de leur rôle prépondérant dans la physiologie normale, les protéines kinases jouent un rôle important dans des processus physiopathologiques. Etant spécifiquement impliquées dans la croissance, la prolifération et la différenciation des cellules ; des mutations peuvent conduire à une croissance et à une prolifération non régulées, typiques des cellules cancéreuses [20]. Le cancer peut survenir par le biais d’une variété de mécanismes cellulaires qui peuvent inclure la surexpression de facteurs de croissance tels que le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) ou le facteur de croissance transformant α (TGF-α) ou les récepteurs de facteurs de croissance [par ex. le récepteur du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFR) ou le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR)], la dérégulation des kinases (par exemple ABL ou EGFR), la dérégulation de l’activité des kinases par l’activation d’oncogènes (par exemple la voie RAS/RAF), ou la perte des fonctions de suppression des tumeurs (par exemple des mutations de p53 ou pRb entraînant une activation du cycle cellulaire). Dans le traitement du cancer, un agent unique est rarement efficace, et les thérapies combinées qui ciblent à la fois la kinase et d’autres cibles comme l’ADN se sont souvent révélées plus efficaces qu’un composé unique. Dans la plupart des cas (à l’exception de la leucémie myéloïde chronique), aucun gène muté unique n’est à l’origine du cancer, mais ce sont les mutations cumulées d’un certain nombre de gènes qui conduisent à l’état pathologique. Cependant, ces gènes fonctionnent souvent ensemble, privilégiant que le nombre de voies affectées peut être plus faible, permettant d’espérer que le ciblage d’une voie puisse s’avérer efficace pour le traitement de la maladie [21]. La connaissance des voies de signalisation et de la manière dont une cellule répond aux signaux externes a fait des protéines kinases des cibles importantes pour la conception de médicaments anticancéreux justifiant ainsi l’intérêt grandissant du développement de molécules capables d’inhiber de manière sélective les protéines kinases impliquées dans les processus tumoraux [4]. En plus de son importance dans la prolifération, deux autres facteurs ont contribué à faire de ces enzymes des cibles médicamenteuses privilégiés. En premier lieu, leur structure et en particulier celle du site de liaison de son substrat, l’ATP, est bien connue. En deuxième place, le fait de disposer tests in vitro et facilement automatisables pour mesurer l’inhibition de la phosphorylation permet d’analyser un très large nombre de molécules naturelles ou de synthèse et très rapidement [22].
Les inhibiteurs de protéines kinases
Thérapies ciblées : le marché des IPK
Les inhibiteurs de protéines-kinases (IPK) ont été introduits pour être utilisés dans divers domaines cliniques dont le cancer. Alors qualifiés de « thérapies ciblées », ils ont constitué avec les anticorps monoclonaux une nouvelle classe thérapeutique de traitement anti-tumoral, à la suite des médicaments de chimiothérapie. Le terme de « thérapie ciblée » reflète le fait que ces traitements sont développés pour bloquer une anomalie moléculaire identifiée dans la tumeur et impliquée dans les mécanismes de l’oncogenèse (prolifération tumorale, angiogenèse). Cette prise en charge thérapeutique centrée davantage sur les anomalies moléculaires que sur l’origine de la tumeur primitive, constitue le champ de la « médecine de précision » et permet de réduire les effets indésirables sur les cellules saines, contrairement à la chimiothérapie [24]. En effet, cette dernière agit sur toutes les cellules en division, qu’elles soient saines ou tumorales, créant ainsi de nombreux effets indésirables (perte de cheveux, mucites…). Pour autant, le terme thérapie ciblée reste controversé. En effet, la résection chirurgicale cible une tumeur, la radiothérapie l’ADN tumoral et de même les taxanes, molécules de chimiothérapies conventionnelles, ciblent les microtubules [25].
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I – CONTEXTE
I. Définition des protéines kinases
1. Dans le monde du vivant
2. Chez l’homme
II. Les inhibiteurs de protéines kinases
3. Thérapies ciblées : le marché des IPK
4. Familles chimiques des IPK
5. Structure générale des IPK et mécanisme d’action
6. Modalités d’inhibition et sélectivité des IPK
7. Principaux effets indésirables des IPK
III. Exemple d’application des thérapies « ciblées » en oncologie : IPK et LMC
1. Physiopathologie de la leucémie myéloïde chronique
2. Epidémiologie de la LMC
3. Prise en charge de la leucémie myéloïde chronique : la révolution des thérapies ciblées
4. Propriétés pharmacocinétique et pharmacodynamique des IPK « LMC »
5. Définition des Interactions médicamenteuses
PARTIE II – Evaluation des médicaments en vie réelle : Exemples de bases de données
I. Importance des études en vie réelle
II. Les sources de données en vie réelle
1. Exemple de base médico-administrative française
2. Les bases de données de pharmacovigilance
PARTIE III – Travaux réalisés
PREMIERE PARTIE : Epidémiologie de la LMC en France à partir d’une cohorte de patients incidents
1. Rationnel et contexte
2. Article
3. Apport et discussion
4. Valorisation
DEUXIEME PARTIE : Interaction médicamenteuse potentielle avec les IPK chez les patients LMC en France
1. Rationnel et contexte
2. Article
3. Discussion
4. Valorisation
TROISIEME PARTIE : Analyse des interactions médicamenteuses impliquant un inhibiteur de protéine kinase identifiées dans la base mondiale de pharmacovigilance de l’OMS, Vigibase®
1. Rationnel et contexte
2. Matériel et Méthode
3. Résultats
4. Discussion
5. Valorisation
QUATRIEME PARTIE : Profil d’effets indésirables des médicaments inhibiteurs de protéines kinases indiqués dans la leucémie myéloïde chronique à partir des données de pharmacovigilance française
1. Rationnel et contexte
2. Matériel et méthode
3. Résultats
4. Discussion
CONCLUSION
