Soutenance mémoire
Les protéines, un assemblage tridimensionnel d’acides aminés, sont omniprésentes dans nos organismes afin d’assurer une multitude de fonctions biologiques. Le rôle fondamental des protéines est d’agir comme catalyseurs enzymatiques connues sous le nom de biocatalyseurs, afin d’augmenter la vitesse de la quasi-totalité des réactions chimiques qui se produisent dans notre organisme. Toute vie dépend du bon fonctionnement d’une grande variété de ces biocatalyseurs. Leurs structures biologiques correspondent à des fonctions bien définies ce qui rend la vie d’un organisme fortement reliée au rôle de ces structures.
Parmi ces catalyseurs enzymatiques on cite les lipases. Ces dernières qui de part leur occurrence dans l’ensemble du monde vivant, ont fait l’objet de nombreuses études dans des domaines variés tant biomédical (réactifs, kits de diagnostic, méthodes thérapeutiques) qu’industriel (mise en œuvre de technologies à base d’enzymes dans l’industrie agroalimentaire) et les détergents , en particulier, les lipases digestives des mammifères qui comptent parmi les premières étudiées. L’absorption des acides gras par l’organisme est rendue possible par l’hydrolyse des lipides et des graisses alimentaires par les lipases digestives. Elles sont également des cibles thérapeutiques intéressantes pour le traitement de pathologies comme l’obésité ou pour le développement de nouveaux antibiotiques.
Structures mises en jeu
Les triacylglycérol acyl-hydrolases, ou lipases, sont des enzymes atypiques de par leur mécanisme d’action et leur spécificité de substrats. En fonction du micro-environnement de l’enzyme, elles peuvent agir en tant qu’hydrolases en milieu aqueux ou comme catalyseurs en synthèse organique . En tant qu’hydrolases, elles sont responsables du catabolisme des triglycérides, leurs substrats préférentiels, en acide gras et en glycérol. Chez de nombreux êtres vivants, cette réaction est capitale de par son rôle physiologique majeur dans le métabolisme des graisses et des lipides. De plus, certaines lipases sont capables d’hydrolyser des phospholipides, des esters de cholestérol et même parfois certains esters synthétiques . Les lipases forment une classe d’enzymes hétérogènes de par leur origine, qu’elles soient animales, végétales ou microbiennes, ce qui augmente encore leurs potentialités. Toutes ces propriétés ont conduit au développement de nombreuses applications aussi bien au point de vue industriel, notamment dans l’industrie agro-alimentaire et dans l’industrie chimique, qu’en médecine humaine.
Notre alimentation apporte quotidiennement différents lipides et nutriments liposolubles Ces lipides sont rendus bio-disponibles par un processus complexe impliquant une série d’étapes physico-chimiques et enzymatiques tels que :
➤ l’émulsification des lipides, c’est-à-dire leur dispersion sous forme de gouttelettes dans le système digestif aqueux,
➤ l’hydrolyse des lipides à l’interface lipides/eau par des lipases dans l’estomac et dans le duodénum,
➤ le transport des nutriments lipidiques vers les différentes cellules utilisatrices de l’organisme via le sang sous forme de lipoprotéines.
Les graisses alimentaires représentent une source efficace d’énergie pour l’organisme. En effet, la quantité d’énergie métabolisée à partir des lipides est significativement plus importante que celle métabolisée à partir des carbohydrates ou des protéines. Cependant, la quasi-totalité des lipides ingérés étant assimilés par l’organisme, une surcharge alimentaire en lipides peut provoquer des troubles de santé importants: troubles cardiovasculaires, hyperlipémies et obésité.
Ces troubles sont fréquemment rencontrés dans les pays industrialisés où les populations ont souvent des régimes alimentaires trop riches en graisses saturées. Pour lutter contre ces différentes pathologies, une hygiène alimentaire consistant à limiter l’ingestion de corps gras est nécessaire mais pas toujours suffisante. En effet, si certains corps gras sont faciles à détecter et à éliminer de l’alimentation (beurre, huiles…), d’autres, de par leur intégration dans les aliments (viandes, laitages..) le sont beaucoup moins. Dans les cas où la mise en place d’un régime alimentaire s’avère insuffisante, des traitements pharmacologiques sont alors proposés .
La plupart des traitements actuels visent surtout à lutter contre les hyperlipémies en utilisant, entre autres, des inhibiteurs de la synthèse du cholestérol. Les recherches actuelles se tournent, de plus en plus, vers des produits induisant une inhibition plus générale de l’activité lipolytique . Dans une telle perspective, l’une des orientations qui a été particulièrement étudiée est celle de l’inhibition de la lipase pancréatique, qui est une enzyme-clé de la digestion des triglycérides alimentaires. Pour inhiber la lipase pancréatique et obtenir une activité thérapeutique sur les hyperlipémies et l’obésité, différentes approches ont été proposées. En conséquence, le demandeur s’est donné pour but de pourvoir à un nouvel inhibiteur de la lipase pancréatique, qui réponde mieux aux besoins de la pratique que les inhibiteurs de la lipase de l’art antérieur, notamment en ce qu’il présente une réelle spécificité d’action vis-à-vis de la lipase pancréatique . Le développement des inhibiteurs des lipases commence à prendre un espace important dans la littérature, dont leur intérêt est de bloquer une large gamme de maladies. Récemment, plusieurs molécules d’origine naturelle ou bien synthétisées, ont été testées comme médicaments anti-obésité.
structures mises en jeu dans le docking moléculaire
Ligand : EGCG
Le gallate d’épigallocatéchine (EGCG) un polyphénol extrait du thé vert. C’est un composé constitué d’ester d’épigallocatéchine et d’acide gallique. C’est le flavanol le plus abondant du thé, il est actuellement l’objet d’un grand intérêt public et est utilisé dans de nombreuses recherches scientifiques pour ses multiples bienfaits pour la santé . La structure chimique du gallate d’épigallocatéchine (EGCG) est à trois cycles aromatiques (A, B et D) qui sont reliés entre eux par un noyau pyranne (C) .
Source végétale de l’EGCG
Les feuilles de Camellia par exemple (fig.2) contiennent environ huit catéchines: la catéchine, l’épicatéchine (EC), la gallocatéchine (GC), l’épigallocatéchine (EGC), la catéchine gallate (CG), la gallocatéchine gallate (GCG), l’épicatéchine gallate (ECG) et l’épigallocatéchine gallate (EGCG) . Parmi les 36% de polyphénols totaux, l’épigallocatéchine gallate (EGCG) est la forme prédominante dans le thé vert avec une teneur dans les feuilles comprise entre 48 et 55%.
De tous les composés antioxydants présents dans le thé vert, les principaux constituants sont les polyphénols, y compris les acides phénoliques et les catéchines (fig.3). Les jeunes pousses contiennent de 200 à 340 mg de catéchine, gallocatéchine et ses dérivés par gramme de feuilles sèches. Dans le thé noir, leur teneur est réduite de moitié environ en raison de leur oxydation en polyphénols plus complexes pendant la fermentation. Une analyse simple de la concentration de catéchines dans l’eau du thé, par comparaison à la teneur en catéchines dans les feuilles du thé à été menée par Schneider et al., . Il apparaît dans ce rapport que les catéchines sont nettement plus nombreuses dans une infusion de thé vert que dans le thé noir. L’écart en catéchines EGC et EGCG est frappant.
Biosynthèse des catéchines de thé vert
La croissance des feuilles de Camillia sinensis s’accompagne de changements quantitatifs et qualitatifs du contenu phénolique. d’après les données fournies par la littérature. Les catéchines du thé vert sont issues de la condensation de molécule d’acide acétique malonique et d’acide shikimique. L’acide gallique présent dans les feuilles de Camillia sinensis est produit par la voie de l’acide shikimique. (-)-Epigallocatéchine est produite par hydroxylation de la molécule (-)-Epicatéchine alors que la (-)-Epicatéchine gallate et l’épigallocatéchine gallate sont synthétisées par estérification de la (-)-Epicatéchine avec l’acide gallique. La présence de la lumière favorise l’augmentation de la production des catéchines dans les feuilles du thé. Ce phénomène est relié essentiellement à l’activité de la phénylalanineammonia-lyase (PAL) qui est l’enzyme clé dans la biosynthèse des catéchines (noyau B). Quand les feuilles du thé sont couvertes (absence de la lumière), l’activité de cet enzyme décroît rapidement.
Propriétés chimiques de l’EGCG
Les propriétés chimiques des polyphénols sont essentiellement liées à celles des noyaux phénoliques , particulièrement des substituant à effet mésomère attracteur d’électrons (-M) et substituant à effet mésomère donneur (+M). La conjugaison d’une des paires libres de l’atome d’oxygène avec le cycle traduit l’effet (+M) du groupement OH. Ce phénomène augmente la délocalisation électronique (8 électrons délocalisés sur 7 atomes) et confère une charge négative partielle aux atomes C2, C4 et C6 qui se traduit par la représentation de 4 formes mésomères .
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Table des matières
Introduction générale
Références Bibliographiques
Partie I : Synthèse Bibliographique
Chapitre I : Structures mises en jeu
I.1. Introduction
I.2. Structures mises en jeu dans le docking moléculaire
I.2.1. Ligand : EGCG
I.2.1.1. Source végétale de l’EGCG
I.2.1.2. Biosynthèse des catéchines de thé vert
I.2.1.3. Propriétés chimiques de l’EGCG
I.2.1.4. Effet thérapeutique de l’EGCG
I.2.2. Récepteur: Lipases
I.2.2.1. Volet amphiphile et activation interfaciale
I.2.2.3. Caractéristiques structurales
I.2.2.4. La Lipase Pancréatique du Porc (LPP)
I.2.2.5. La lipase pancréatique humaine (LPH)
I.2.2.6. La lipase gastrique
I.3. Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre II : Technique de Docking moléculaire
II.1. Introduction
II.2. Etapes typiques du Docking moléculaire
II.2.1. Détermination des structures
II.2.2. Préparation des structures
II.2.3. Docking moléculaire
II.2.4. Prédiction et évaluation
II.2.4.1. Algorithme de docking
II.2.4.2. Fonctions de score
II.2.4.3. Interaction protéine-ligand
II.2.5. Logiciels utilisés
II.3. Conclusion
Références Bibliographiques
Partie II : Modélisation des interactions moléculaires « Lipase-EGCG »
Chapitre III : Matériels et méthodes
III.1. Logiciel de simulation moléculaire
III.2. Structure du ligand
III.3. Structures des récepteurs
III.3.1. Lipase pancréatique de porc (LPP)
III.3.2. Structure de la lipase pancréatique humaine (LPH)
III.3.3. Structure de la lipase gastrique du chien (LGC)
III.4. Préparation des récepteurs et du ligand
III.5. Définition du site actif
III.6. Algorithme de recherche implémentée dans MVD
III.6.1. MolDock Optimizer
III.6.2. L’algorithme MolDock SE (Simplex Evolution)
III.6.3. L’algorithme Simplex Itéré
III.6.4. Fonction de score
Références Bibliographiques
Chapitre IV : Résultats et discussion
IV.1. Description de l’EGCG
IV.2. Fiabilité du programme MVD
IV.2.1. Ecart quadratique moyen (RMSD)
IV.2.2. Superposition des ligands
IV.3.Docking de l’épigallocatechin–3–gallate (EGCG)
IV.3.1. Cas de la lipase pancréatique de porc (LPP)
IV.3.1.1. Etude des interactions entre EGCG et LPP
IV.3.2. Cas de la lipase pancréatique humaine (LPH)
IV.3.2.1. Etude des interactions EGCG-LPH
IV.3.3. Comparaison des interactions entre LPP-EGCG et LPH-EGCG
IV.3.4. Cas de la lipase gastrique (LG)
Références Bibliographiques
Conclusion générale
