Soutenance de thèse de Manon GARCIA

Les travaux de thèse présentés décrivent l’identification et l’optimisation d’inhibiteurs sélectifs du complexe protéique syntenin/syndecan, grâce à une stratégie de « Fragment-based drug design » (FBDD), qui pourrait ouvrir la voie vers de nouvelles thérapies anticancéreuses. La syntenin est une protéine intracellulaire surexprimée dans de nombreuses lignées de cellules cancéreuses (sein, poumon, estomac, colon…) qui joue un rôle important dans la propagation des tumeurs métastatiques. L’un de ses principaux partenaires est le récepteur transmembranaire syndecan. Leur interaction joue un rôle majeur dans le recyclage des endosomes vers la membrane plasmique, ainsi que dans la biogénèse et la libération des exosomes. Des études récentes ont montré que les exosomes dérivés de cellules tumorales participent à de multiples mécanismes qui favorisent la tumorigenèse. Le complexe syntenin/syndecan est aujourd’hui validé en tant que cible thérapeutique en cancérologie. Par conséquent, nous avons réalisé un programme de FBDD ciblant sélectivement l’interaction syntenin/syndecan. Pour ce faire, deux criblages différents de chimiothèque de fragments, l’un expérimental l’autre virtuel, ont permis d’identifier deux fragments hits qui inhibent spécifiquement l’interaction du complexe syntenin/syndecan. La résolution des structures cristallographiques 3D des complexes de ces deux fragments avec la syntenin a permis leur optimisation par une approche de « structure-based drug design » reposant sur les informations obtenues sur le site et le mode de liaison des deux fragments. Des études SAR et des étapes d’optimisation par « fragment growing », basées sur des données de docking moléculaire, ont été réalisés. Mon travail a consisté à synthétiser les chimiothèques d’analogues ciblés issus du docking moléculaire et démontrant de fortes interactions avec la syntenin. J’ai mis au point les différentes voies de synthèse qui ont conduit à la synthèse de plusieurs nouvelles séries d’analogues. Parmi tous les analogues synthétisés, nous avons identifiés les inhibiteurs les plus prometteurs qui présentent des IC50 de l’ordre du sub-micromolaire et qui affectent la voie de libération des exosomes dérivés de cellules tumorales, dépendant de l’activité syntenin/syndecan. Ces résultats confirment la faisabilité du développement de petits inhibiteurs puissants et sélectifs ciblant la biogénèse des exosomes tumoraux régulée par la voie de signalisation dépendante du complexe syntenin/syndecan.

The thesis describes the identification and optimization of selective inhibitors targeting the syntenin/syndecan complex, using a “Fragment-based drug design” (FBDD) strategy, which could pave the way for new anticancer therapies. Syntenin is an intracellular protein overexpressed in many cancer cell lines (breast, lung, stomach, colon…) which plays an important role in the spread of metastatic tumors. One of its main partners is the syndecan transmembrane receptor. Their interaction plays a major role in the recycling of endosomes to the plasma membrane, as well as in the biogenesis and release of exosomes. Recent studies have shown that exosomes derived from tumor cells participate in multiple mechanisms that promote tumorigenesis. The syntenin/syndecan complex is currently validated as a therapeutic target in oncology. Therefore, we performed an FBDD program targeting selectively the syntenin/syndecan interaction. To do this, two different fragment library screenings were performed, one experimental the other virtual, and two fragments hits were identified that specifically inhibit the interaction of the syntenin/syndecan complex. The resolution of 3D crystallographic structures of the complexes between these two fragments and syntenin allowed their optimization by a structure-based drug design approach based on information about their binding site and the mode. SAR studies and fragment growing optimization steps, based on molecular docking studies, were carried out. My work consisted in synthesizing chemical libraries of targeted analogues resulting from molecular docking and demonstrating strong interactions with syntenin. I developed the different synthetic routes leading to the synthesis of several new series of analogues. Among all the synthesized analogues, we identified the most promising inhibitors which exhibit sub-micromolar IC50 and which affect the release pathway of exosomes derived from tumor cells, dependent on syntenin/syndecan activity. These results confirm the feasibility of the development of small, potent and selective inhibitors targeting cancer exosome biogenesis regulated by the syntenin/syndecan dependent signaling pathway.