Soutenance de thèse de Kendall CARRASCO

Les protéines à bromodomaines (BRD) sont impliquées dans la régulation de la transcription des gènes, et leur dérégulation est associée à l’apparition de maladies inflammatoires, cardiovasculaires et de cancers ce qui en fait des cibles particulièrement attractives pour le développement de molécules bioactives. Lors de ma thèse, je me suis intéressé à la sous-famille de BRD appelée « Bromodomain and Extra Terminal (BET), qui se compose de 4 protéines, chacune composée de 2 motifs bromodomaines (BD) appelés BDI et BDII. Les 10 dernières années ont vu l’attrait pour les BDs fortement augmenter, notamment avec le développement de petites molécules inhibitrices et ce en particulier en oncologie. Plusieurs sondes moléculaires marquantes de l'épigénétique comme JQ1, OTX-015 ou RVX-208 sont issues de ces travaux. L’idée de viser un ciblage sélectif d'un des sous-domaines BDI ou BDII des BETs est encore plus récent. Ce type d’inhibition a été pensé pour pallier les problèmes de toxicité et de résistance rencontrés lors de l’utilisation d’inhibiteurs Pan-BET dans les études clinique. Dans ce manuscrit, nous décrivons le développement de deux inhibiteurs sélectifs de sous domaines des BET. Le premier (CRCM5483) possède un core chimique xanthine et se lie préférentiellement aux BDI des BETs. Le second (CRCM5484) est BDII sélectif et possède un core thienopyrimidine. Le développement de ces deux composés a été rendu possible par la mise en place et l’application d’une stratégie débutant par un criblage expérimental de chimiothèques suivi d'une campagne d'optimisation des touches ("Hit-to-lead") par étude de la relation structure activité en chimie de synthèse (SAR) basé sur des donnée structurales ("SBDD : Structure-Based Drug-Design"). Au cours de ce processus nous avons associé des méthodes de biochimies, à la cristallographie des rayons X, à des stratégies de chémoinformatique, à l’achat de nouveaux composés et à la synthèse chimique. Cette stratégie nous a permis d’accroître fortement l’affinité et la sélectivité de nos molécules et de disposer de composés aussi efficaces que les composés de références présents dans la littérature. Les études transcriptomiques que nous avons réalisées ont révélé un intérêt dans l’utilisation en combinaison des inhibiteurs BDI et BDII sélectifs et un effet synergique entre CRCM5483 et CRCM5484 a pu être mis en évidence. Une telle association n’a à ce jour jamais été décrite et les résultats préliminaires obtenus permettant d'envisager une exploration des applications thérapeutiques potentielles.

Bromodomain containing proteins (BRD) are involved in the regulation of genes transcription, and their dysregulation is associated to the apparition of inflammatory diseases, cardiovascular diseases and cancers. . During my thesis, I focused on the subfamily of BRD called Bromodomain and Extra Terminal (BET), which comprises 4 proteins that are composed of two bromodomain domains (BD) called BDI and BDII. In the last 10 years, the interest for BDs was highly increased, in particular with the development of small molecule inhibitors and in particular in oncology. Several key molecular probes of epigenetics such as JQ1, OTX-015 or RVX-208 resulted from this work. The idea to selectively target one of the two BD domain (BDI or BDII) is more recent. This type inhibition was evaluated in order to compensate for toxicity and resistance phenomena met in clinical studies when Pan-BET inhibitors were tested. In this manuscript, we describe the development of two BET selective inhibitors. The first (CRCM5483) has a xanthine chemical core and is selective of the BDI. The second (CRCM5484) is a BDII selective compound and has a thienopyrimidine core. Both compounds development were made possible by the implementation and the application of a strategy, which started by an experimental chemical library screening followed by a structure-activity relationship (SAR) hit-to-lead campaign based on structural data (SBDD : Structure-Based Drug-Design). During this process, we associated biochemistry methods with X-Ray crystallography, cheminformatics, purchase of compounds and chemical synthesis. This strategy allowed us to highly increase the compounds affinity and selectivity and to obtain inhibitors as effective as the reference compounds in the literature. Ultimately, transcriptomics studies showed a synergistic effect of our BDI and BDII selective compounds when used in combination. Such combination was not described yet, and the obtained preliminary results could be seen as a starting point to explore potential therapeutic application.