Identification de ligands de quadruplexes de guanines inhibiteurs de l'activité télomérase

• Auteur / Autrice : Lionel Guittat
• Direction : Jean-Louis Mergny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Rebuffat, Jean-François Riou, Patrick Mailliet, Jean-Louis Mergny
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Verrelle, José Arturo Londoño Vallejo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inhibiteurs

Transférase terminale

Ligands

Télomères (génétique)

Résumé

Les télomères de mammifères sont composés de répétitions en tandem TTAGGG auxquelles sont associées de nombreuses protéines qui protègent les extrémités des chromosomes. Le télomère, en plus de la région double-brin, se termine par une extension simple-brin 3'. Les télomères protègent les chromosomes et empêchent leur dégradation ou leur raccourcissement jusqu'à une longueur critique qui conduirait à l'altération de leur intégrité et à l'entrée de la cellule en sénescence. La télomérase est une enzyme spécialisée de type transcriptase inverse qui assure la réplication complète des chromosomes. La télomérase est très fortement exprimée dans les cellules cancéreuse et à un niveau très faible dans les cellules somatiques. Elle constitue donc une cible thérapeutique majeure en oncologie. L'extrémité simple-brin 3' peut adopter une structure particulière de l'ADN : le quadruplexe de guanines. La stabilisation d'un quadruplexe de guanines par des ligands spécifiques constitue une approche thérapeutique potentielle pour inhiber l'activité de la télomérase. Nous avons entrepris un criblage de banques de molécules pour identifier des ligands spécifiques qui stabilisent le quadruplexe de guanines en utilisant des méthodes biophysiques et biochimiques (FRET, dialyse à l'équilibre, essai TRAP). Plusieurs familles de ligands ont été identifiées : parmi elles, deux composés naturels (ascididémine et méridine) ; les dibenzophénanthrolines, les triazines et les pyridines dicarboxamides. En évaluant la sélectivité de ces molécules, nous avons montré que les pyridines dicarboxamides (avec la télomestatine) sont les ligands les plus sélectifs décrits à ce jour. Nous avons également montré que le traitement de cellules cancéreuses par certains dérivés triazines conduit à un arrêt de la prolifération cellulaire associé à un raccourcissement des télomères mais également à une entrée en sénescence.

Mammalian telomeres are composed of TTAGGG repeat arrays and associated proteins that function to protect and maintain telomeric DNA. In addition to the double-strand region, telomeric DNA consists of a 3' overhang. In normal human cells telomeric DNA progressively erodes with each round of cell division due to insufficient levels of telomerase, a specialized reverse transcriptase necessary to fully replicate the chromosomal ends. Telomerase in highly expressed in tumor cells but at very low levels in most somatic cells and thus telomerase is an attractive target for the development of novel chemotherapeutics. The 3' overhang is prone to adopt a G-quadruplex structure and the stabilisation of this structure bi ligands inhibits telomerase activity. We focused on the screening and the identification of specific dyes that stabilize G-quadruplex structure and inhibit telomerase activity using biophysical and biochemical methods (FRET, equilibrium dialysis, TRAP assay). Several families have been identified like natural compounds (meridine and ascididemine), dibenzophenanthrolines, triazines and pyridine dicarboxamides. We evaluated the selectivity of these dyes and we have shown that pyridine dicarboxamides derivatives (with telomestatin) are the more selective G-quadruplexes ligands described so far. We also have shown that G-quadruplexes ligands such as triazine derivatives lead to a cell proliferation arrest that is associated with telomere shortening and senescence in cancer cells.