Soutenance de thèse de Phuong Chi NGUYEN

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
lipides,virulence,Maladie infectieuse,enzymes lipolytiques,tuberculose,
Keywords
lipids,virulence,infectious disease,lipolytic enzymes,tuberculosis,
Titre de thèse
Activité antimycobactérienne des analogues de cyclophostin/cyclipostins et des dérivés d’oxadiazolones, deux nouvelles familles de composés prometteurs pour le traitement de la tuberculose et des maladies mycobactériennes associées
Deciphering antimycobacterial activity of Cyclophostin/Cyclipostins analogs and Oxadiazolones derivatives, two new promising family compounds in the treatment of tuberculosis and mycobacterial-related diseases
Date
Vendredi 25 Mai 2018 à 14:00
Adresse
CNRS - 31 chemin Joseph Aiguier – Marseille
l'Amphithéâtre
Jury
Directeur de these Stéphane CANAAN LISM, CNRS
Examinateur Sophie BLEVES LISM, CNRS
Examinateur Véronique FONTAINE Université Libre de Bruxelles (ULB)
Examinateur Céline CRAUSTE Institut des Biomolécules Max Mousseron
Rapporteur Alain BAULARD Institut Pasteur de Lille
Rapporteur Jean-Denis PEDELACQ Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale

Résumé de la thèse

La tuberculose (TB) reste la maladie infectieuse la plus meurtrière au monde. L’absence de développement de médicaments accompagnée de l'émergence de la résistance aux molécules existantes se traduit principalement par l'échec du traitement et la mort. Il y a donc un besoin urgent de découvrir de nouvelles cibles ainsi que de nouvelles d'approches thérapeutiques pour lutter contre Mycobacterium tuberculosis (M. tb), l’agent étiologique de TB. Il est maintenant reconnu que les enzymes lipolytiques mycobactériennes sont impliquées dans de nombreux processus physiologiques du cycle de vie des bactéries: la virulence, la croissance, la dormance, la synthèse de l’enveloppe ainsi que le stockage et la consommation des lipides. Par conséquence, trouver des moyens d'inhiber ces enzymes pourrait ouvrir la voie à la découverte de nouvelles possibilités dans le traitement de la tuberculose. La première partie de mon travail a été consacrée à l'étude d'une série de nouveaux composés antimycobactériens, à savoir des analogues de Cyclophostin / Cyclipostins (CyCs). Les CyC ont d'abord été testés pour leurs activités antituberculeuses sur la croissance et la prolifération de la souche pathogène M. tb H37Rv mais aussi sur les macrophages infectés par M. tb. Nous avons démontré que ces CyC présentaient des activités antituberculeuses avec des valeurs de CMI modérées à excellentes (500 nM pour CyC17). Ces données indiquent que certains de ces composés sont capables de pénétrer à la fois dans le macrophage (sans aucun effet cytotoxique) et dans les bactéries, propriétés requises pour un médicament antituberculeux. En utilisant le meilleur inhibiteur extracellulaire CyC17, l'approche basée sur l'activité du profil protéique (ABPP) a permis d'identifier 23 protéines cibles potentielles, impliquées dans le métabolisme des lipides de M. tb et / ou dans la biosynthèse des lipides de la paroi cellulaire. Egalement, nous avons clairement établi que les CyCs sont de puissant inhibiteurs de croissance, sélectifs des mycobactéries et sans effet sur les autres bactéries Gram positif ou Gram négatif. De manière intéressante, ces composés étaient également actifs contre de nombreuses souches cliniques de M. abscessus, pathogènes opportunistes également appelés « cauchemar pour les antibiotiques », ouvrant ainsi la voie pour la recherche de solutions alternatives qui permettrait de lutter contre les souches mycobactériennes résistantes. Parmi de nombreuses cibles identifiées, deux protéines importantes, à savoir Ag85C une diacylglycérol acyltransférase et TesA une thioestérase, jouant des rôles clés dans la biosynthèse des lipides de la paroi cellulaire, ont été validées biochimiquement et structuralement comme cibles principales de ces CyC. Dans la dernière partie, la même approche que celle décrite ci-dessus pour l'identification des cibles a également été appliquée à une famille de dérivés d'oxadiazolone (OX). Parmi les 18 composés testés, 6 OX présentaient des valeurs de CMI modérées mais avec un comportement similaire déjà observé avec les CyCs, étant soit actif contre les bactéries intracellulaires et / ou contre les bactéries extracellulaires. En résumé, notre étude a permis d’apporter des données très intéressantes concernant l'utilisation future des CyC et des OX dans le traitement de la tuberculose et des maladies liées aux mycobactéries, qu'elles soient ou non des souches pharmacorésistantes. Nos composés pourraient permettre le développement de médicaments antimycobactériens multi-cibles qui inhiberaient le métabolisme des lipides avec la découverte de nouvelles cibles potentielles.

Thesis resume

Tuberculosis (TB) remains the deadliest infectious disease worldwide. The stagnation in drug development accompanied with the emergence of drug resistance mainly results in treatment failure and death. There is thus an urgent need for novel therapeutic targets and approaches to combat Mycobacterium tuberculosis (M. tb), its etiologic agent. It is now acknowledged that mycobacterial lipolytic enzymes are involved in many physiological processes of the bacteria life-cycle: virulence as well as growth, dormancy, envelop synthesis, storage and consumption of lipids. Accordingly, finding ways to inhibit such enzyme activity could pave the way for the discovery of new modalities in the TB treatment. The first part of my work was devoted to the study of a series of new antimycobacterial compounds, namely analogs of Cyclophostin/Cyclipostins (CyCs). The CyCs were first tested for their antitubercular activities against extracellular growing pathogenic M. tb H37Rv as well as intracellularly M. tb infected macrophages. We have demonstrated that these CyCs exhibited anti-tubercular activities with moderate to excellent (500 nM for CyC17) MIC values. These data indicated that these compounds are able to penetrate both the host macrophage (without any cytotoxic effect) and the bacteria, properties required for an anti-TB drug. Using the best CyC17 extracellular inhibitor, activity-based protein profiling (ABPP) approach allowed identifying 23 potential candidate target proteins, being serine/cysteine enzymes involved in M. tb intracellular lipid metabolism and/or in cell wall lipid biosynthesis. Moreover, we clearly established that the CyCs are powerful and selective growth inhibitors of mycobacteria, with no effect Gram-negative or Gram-positive bacteria. Interestingly, these compounds were also active against numerous M. abscessus clinical strains, an opportunistic pathogens also called “antibiotic nightmare”, thus opening the way to find alternative solutions to fight against resistant mycobacterial strains. Among many identified targets, two important proteins, i.e. Ag85C diacylglycerol acyltransferase and TesA thioesterase, playing key roles in cell wall lipid biosynthesis, have been validated biochemically and structurally as main targets of these CyCs. In the final part, the same approach as described above for target identification was also applied to a family of Oxadiazolone (OX) derivatives. Among the 18 compounds tested, 6 OXs exhibited moderate MIC values but with similar behavior already observed with the CyCs, being either active against intracellular bacteria and/or against extracellular ones. To sum up, our study bring a very attractive data regarding the future use of CyCs and OXs in TB treatment and mycobacterial-related disease regardless they are drug resistant strains or not. Our compounds promise the development of multi-targets antimycobacterial drugs which obstruct the lipid metabolism with the discovery of novel potential targets compared to those already described.