Soutenance de thèse de Iuliia VOITOVICH

Les protéines BET, modules impliqués dans la régulation épigénétique, jouent un rôle essentiel dans le développement du cancer. À l’heure actuelle de nombreux inhibiteurs de protéines BET ont été découvert, parmi lesquels plusieurs font l'objet d'essais cliniques pour le traitement de différents types de cancer. Une des limitations au développement clinique de ce type de molécules peut résulter de l'impact général de la modulation génique induite par des inhibiteurs de type ‘pan-BET’ non sélectifs. Un ciblage individuel des protéines BET ainsi que la discrimination des domaines BD1 et BD2 conduiraient à un effet transcriptionnel plus spécifique limitant les effets secondaires indésirables et l’apparition de résistance. Le criblage d’une chimiothèque focalisée sur les interactions protéine-protéine conçue au laboratoire a permis d’identifier deux molécules avec des profils de sélectivité uniques. Une étude de relation structure-activité a révélé le fragment minimal nécessaire à l’interaction ligand-protéine. La résolution de la structure cristallographique en complexe avec Brd4(BD1) a permis de valider nos interprétations et de développer des inhibiteurs BET plus puissants et sélectifs. Les composés ont été conçus et préparés selon une stratégie originale de synthèse orientée vers une diversité structurale (DOTS) combinant le criblage virtuel et l’élaboration automatisée de bibliothèques focalisées. Ce travail a conduit à la découverte d’un inhibiteur optimisé ciblant les BD1 avec une affinité de 100 fois supérieure à la molécule initiale et un ratio de sélectivité BD1 vs BD2 égale à 300. L’activité cellulaire d’inhibition du pro-oncogène c-Myc, au micromolaire, a permis de valider le composé en tant que sonde moléculaire. Des études in vitro et in vivo complémentaires permettront d'élucider le rôle biologique individuel de chaque bromodomaine et de valider l'intérêt d’un développement d'inhibiteurs sélectifs en clinique.

BET-proteins, acting as epigenetic readers, play an essential role in cancer development. To date, numerous potent inhibitors disrupting BET functions have been discovered, including several of them that are undergoing clinical trials for the treatment of different types of cancer. The common drawback limiting their use in clinical practice is an inability to distinguish between BET-members that may cause side effects and resistances. The selective targeting of individual BET and the discrimination between BD1 and BD2 present an opportunity to achieve more selective transcriptional effect. A midthroughput screening of previously designed chemical library allowed identification of two molecules with unique profiles of selectivity that have never been observed. An undertaken structure-based program revealed a minimum scaffolds necessary for binding. Taking together with resolved X-Ray structures it allowed the development of more potent and selective BET inhibitors by DOTS (diversity oriented target focused) strategy, combining virtual screening and diversity oriented library design. This optimization led to a potent inhibitor with up to 100-fold improvement of affinity to the target and up to 300-fold selectivity toward BD1. Dose-response downregulation of c-Myc levels in low micromolar range in cell assays allowed the validation of the identified molecule as a chemical probe. Further comprehensive in vitro and in vivo evaluations of this compound will enable elucidating the biological role of each bromodomain and a validation of the interest toward the development of selective inhibitors in clinic.