Soutenance de thèse de María GONZALEZ GARCIA

Les microtubules (MT) sont des structures tubulaires formés par la polymérisation d’hétérodimères de tubuline αβ. La fonction des MT dépend de leur instabilité dynamique qui se traduit par des phases d’assemblage et des phases de désassemblage d’hétérodimères αβ au niveau de l’extrémité + du MT, séparées par des périodes de stabilité. En raison de leur implication dans la division cellulaire, le transport intracellulaire, la migration, la polarité et la signalisation cellulaire, les MT sont des cibles privilégiées des stratégies antitumorales. Les agents anti-microtubulaires (MTA) sont des petites molécules qui fixent la tubuline et interfèrent avec la fonction des MT, entrainant la mort de la cellule. Plusieurs MTA, tel le Taxol®, sont utilisés en chimiothérapie pour le traitement de divers types de cancer. Cependant, ces thérapies montrent un certain nombre de limitations, notamment une faible solubilité et une toxicité élevée des MTA et l’apparition de résistances. Il est donc nécessaire d’identifier de nouveaux MTA avec des mécanismes d’action originaux. Dans ce travail, nous montrons que des peptides naturels peuvent être des MTA potentiels. En criblant une centaine de venins à l’aide d’un test de polymérisation in vitro de la tubuline, nous avons identifié la myotoxine 3, un peptide basique du venin du crotale Crotalus oreganus oreganus. La myotoxine 3 se lie au dimère de tubuline et favorise la polymérisation du MT. Elle pénètre dans la cellule, affecte la dynamique des MT des cellules MCF7 (cancer du sein) et perturbe le réseau microtubulaire des cellules U87 (glioblastome), aboutissant à une diminution de la viabilité cellulaire. Nous montrons que la crotamine, un peptide homologue connu pour son activité anti-tumorale in vitro et in vivo présente, elle aussi, la capacité à se fixer à la tubuline et à induire la formation des MT. De plus, une étude structure-fonction a permis d’identifier la portion active du peptide. Nos résultats confirment que les venins sont une source très riche de molécules pharmacologiquement actives et montrent que des peptides exogènes peuvent s’avérer de bons candidats pour développer de nouveaux MTA. Mots clés : microtubules, thérapie du cancer, peptides, crotamine.

Microtubules (MT) are hollow tubular highly dynamic structures constituted by αβ-tubulin heterodimers. The accomplishment of MT functions relies in the microtubule dynamic instability where the αβ-tubulin heterodimers are continuously assembled into the MT +tip, during microtubule polymerization, or disassembled, during microtubule depolymerization. Tubulin is a well validated target because MT play an essential role in cell division, intracellular transport, cell shape, motility, polarity, and cell signalling. Microtubule targeting agents (MTA) are an anti-cancer drugs family of small molecules that bind tubulin, interfering with the microtubules functions and eventually leading to cell death. A number of MTA as Taxol® are routinely employed in cancer chemotherapy. However, these therapies present important limitations as drug resistance, poor solubility, or elevated toxicity. MTA with a different approach are needed to overcome these challenges. Here we propose natural peptides as MTA candidates. Through a tubulin-polymerization assay-guided screening we identified myotoxin 3, a water-soluble peptide from the North-American rattlesnake Crotalus oreganus oreganus. We found that in vitro myotoxin 3 binds tubulin strongly inducing its polymerization. Myotoxin 3 demonstrate to be a cell penetrating peptide that slightly diminishes the U87 glioblastoma cells and MCF7 breast carcinoma cells viability, disrupts the U87 microtubule network and decreases de MCF-7 microtubule dynamic instability. Additionally, we identified that the tubulin-binding capacity and in vitro polymerization induction is shared with crotamine, a homologous venom peptide known for its in vitro and in vivo anti-tumoral activity. Besides that, a structure-function relationship study allowed the identification of the active sequence of the peptide. Our results demonstrate that exogenous peptides are good candidates for developing new MTA and highlight the richness of venoms as source of pharmacologically active molecules. Keywords: microtubule, cancer therapy, peptides, crotamine.