Rôle des interactions protéine-sucre dans le mécanisme d'inhibition du système du complément par le fucoïdane

par Bérangère Tissot

Thèse de doctorat en Pharmacie. Biochimie

Sous la direction de Gilles Barnathan et de Lionel Chevolot.

Soutenue en 2003

à l'Université de Nantes .


  • Résumé

    Le système du Complément (C) est une composante importante de l'immunité humorale innée. Ce système est composé d'une trentaine de protéines plasmatiques. Lors de certaines pathologies, il entretient et aggrave l'inflammation. C'est le cas par exemple de certaines maladies neurodégénératives pour lesquelles le blocage du Complément peut apporter un bénéfice thérapeutique. Or, à ce jour, il n'existe aucun principe actif anticomplémentaire disponible dans la pharmacopée. Les glucanes représentent une source de molécules bioactives immense et encore largement inexplorée. Parmi ces molécules, le fucoïdane est un polysaccharide constitué majoritairement de fucose sulfaté extrait d'algues brunes comme Ascophyllum nodosum. Il possède la propriété de bloquer certains systèmes biologiques importants, notamment celui du Complément. Nous avons montré, par des tests hémolytiques, que ce polysaccharide inhibe les deux voies, classique et alterne, d'activation du Complément. La voie classique est bloquée à la fois lors de l'étape d'activation du complexe Cl et de la formation de la C3 convertase. Des expériences à l'échelle de la molécule unique ont permis de montrer que le fucoïdane établit des interactions avec une région précise de Clq, ce qui empêche l'incorporation de la sous-unité enzymatique du complexe Cl. La protéine C4, entrant da formation de la C3 convertase, est une autre cible du polysaccharide :l'analyse par électrophorèse capillaire d'affinité a montré pour la première fois, la formation d'un complexe entre C4 et le fucoïdane. En ce qui concerne la voie alterne, notre étude a montré que le fucoïdane potentialise l'inactivation de C3b par le Facteur I, en présence du Facteur H. Nos expériences par électrophorèse capillaire en zone laissent penser que H induit un changement conformationnel de C3b, rendant celui-ci plus sensible à l'activité protéolytique de I. L'ensemble de nos résultats nous conduisent à émettre l'hypothèse d'une action de potentialisation par le fucoïdane de ce changement conformationnel de C3b induit par H. Enfin, en terme d'analyse de relation structure-activité, les études structurales du fucoïdane actif ont montré que les ramifications, la présence d'unités 2-sulfatées et d'unités disulfatées sont importants pour l'activité anticomplémentaire.


  • Résumé

    Complement System (C) is an important part of the innate humoral immunity and comprises about thirty plasmatic proteins. In the case of several pathologies, this System supports and worsens inflammation. These phenomena occur in several neurodegenerative diseases in which the inhibition of the Complement System may lead to a substantial therapeutic benefit. However, such anticomplementary drugs are not yet available. Glycans represent a huge source of bioactives molecules, although not thoroughly explored. Among those molecules, fucoidan is a polysaccharide extracted from brown seaweed (like Ascophyllum nodosum) and composed of sulfated-fucose units. This polymer is a potent Complement inhibitor. We evidenced that fucoidan inhibits both alternative and classical activation pathways. The classical one is blocked at the Cl-complex activation step and at the C3 convertase formation level. Experiments based on single-molecule observations enable us to show that fucoidan interacts with specifie domains of Clq that leads to the inhibition of the association of the enzymatic sub-unit of the Cl complex. Protein C4 is another target of fucoidan:the analysis by affinity capillary electrophoresis demonstrate for the first time the formation of a complex between the polysaccharide and C4 and also C4b, a fragment of C4. Concerning the alternative pathway, our study shows that fucoidan potentiates the Factor I-mediated inactivation of C3b, in the presence of Factor H. Zonal capillary electrophoresis experiments suggest that H induces a conformational change of C3b, rendering it sensitive to the proteolytic activity of I. We assume that fucoidan interferes with the activation of alternative pathway by potentiating the H-mediated conformational change of C3b. Concerning the structure-activity relationships, structural studies demonstrated that branchings, 2-sulfated units and disulfated units are essential to the anticomplementary activity of fucoidan.

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Informations

  • Détails : 262-30 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 234-262 [380 réf.]

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03 NANT 19-VS
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 5524
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