Détermination du potentiel anti-Toxoplasma gondii de triterpènes naturels et mise en place d'un outil in silico de criblage à haut débit

par Pierre Darme

Thèse de doctorat en Médecine

Sous la direction de Dominique Aubert et de Laurence Voutquenne.


  • Résumé

    Toxoplasma gondi est responsable de la toxoplasmose, une parasitose qui touche un tiers de la population mondiale. Son traitement repose sur une association médicamenteuse dont les molécules ne sont pas dénuées d’effets secondaires. De plus, des phénomènes de chimiorésistances commencent à apparaitre. Cette thèse comporte deux axes différents qui mènent tous deux à l’identification de nouveaux composés actifs contre T. gondii. Le premier porte sur la détermination du potentiel antiparasitaire des triterpènes présents dans l’écorce d’aulne glutineux (Alnus glutinosa) au travers du fractionnement bio-guidé et du docking inverse. Le second porte sur l’adaptation d’AMIDE en tant qu’outil de criblage à haut débit. Les triterpènes pentacycliques de type lupane ont été identifiés comme responsables de l’activité anti-T. gondii de l’écorce d’aulne glutineux. La bétulone a montré le plus fort potentiel avec une CI50 de 2,7 µM et une CC50 supérieure à 80 µM. Ce triterpène était le seul à disposer d’une cétone en C3 ce qui suppose sa forte implication dans l’effet antiparasitaire. Cela a été confirmé par des résultats similaires obtenus pour deux analogues commerciaux de la bétulone, l’acide bétulonique et l’ester méthylique de l’acide bétulonique. Une recherche de cible de la bétulone sur un set de 87 protéines issues de la Protein Data Bank a montré de fortes interactions entre ce triterpène et la CDPK3. Cela a pu être confirmé par la forte affinité des deux analogues précédemment cités. Cette protéine apparaît donc comme la cible la plus probable des triterpènes de type lupane chez T. gondii. Finalement, motivé par un contexte sanitaire particulier, AMIDE a été modifié pour devenir AMIDEv2, une version fiabilisée du framework de docking inverse, qui est désormais capable d’être utilisé comme outil de criblage à haut débit. Il est actuellement employé dans deux projets. D’abord, dans le criblage in silico des 1 040 molécules de la Chimiothèque Nationale Essentielle (CNE) sur un set de 25 protéines indispensables à T. gondii. Ces résultats seront corrélés au criblage in vitro des composés de la CNE dont nous avons recensé 12 molécules parmi les 1 040 qui possèdent des CI50 inférieures à 5 µM. AMIDEv2 est également utilisé dans un projet ANR Flash portant sur le criblage de plus de 200 000 composés sur des cibles prioritaires de SARS-CoV-2 (projet HT-COVID).

  • Titre traduit

    Determination of the anti-Toxoplasma gondii potential of natural triterpenes and implementation of an in silico high-throughput screening tool


  • Résumé

    Toxoplasma gondii is responsible for toxoplasmosis, a parasitosis that affects one-third of the world's population. Its treatment is based on a combination of drugs whose molecules are not without side effects. Moreover, chemoresistance phenomena are beginning to appear. This thesis has two different axes which both lead to the identification of new active compounds against T. gondii. The first one is related to the determination of the antiparasitic potential of the triterpenes of the bark of black alder (Alnus glutinosa) through bio-guided fractionation and reverse docking. The second one focuses on the adaptation of AMIDE as a high-throughput screening tool. Lupan-type pentacyclic triterpenes were identified as responsible for the anti-T. gondii activity of black alder bark. Betulone showed the highest potential with an IC50 of 2.7 µM and a CC50 above 80 µM. This triterpene was the only one with a C3 ketone which implies its strong involvement in the antiparasitic effect. This was confirmed by similar results obtained for two commercial analogs of betulone, betulonic acid, and betulonic acid methyl ester. A target search of betulone on a set of 87 proteins from the Protein Data Bank showed strong interactions between this triterpene and CDPK3. This was confirmed by the high affinity of the two analogs mentioned above. This protein thus appears to be the most likely target of lupan-type triterpenes in T. gondii. Finally, motivated by a particular health context, AMIDE was modified to become AMIDEv2, a reliable version of the reverse docking framework, which is now capable of being used as a high-throughput screening tool. It is currently used in two projects. First, in the in silico screening of the 1,040 molecules of the National Essential Chemistry Library (NEC) on a set of 25 proteins essential to T. gondii. These results will be correlated with the in vitro screening of the NEC compounds of which we have identified 12 molecules among the 1,040 that have IC50 below 5 µM. AMIDEv2 is also used in an ANR Flash project involving the screening of more than 200,000 compounds on priority targets of SARS-CoV-2 (HT-COVID project).


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