Loïc Quinton, ULg - Sciences / Chimie Michel Frederich, ULg - Médecine / Pharmacie, Pharmacognosie Mardi 17 novembre Plantes et venins animaux au service de la médecine. Quelles innovations techniques ?
Jan 16, 2017
Loïc Quinton, ULg - Sciences / Chimie Michel Frederich, ULg - Médecine / Pharmacie, Pharmacognosie
Mardi 17 novembre
Plantes et venins animaux au service de la médecine. Quelles innovations techniques ?
Liege Creative, en partenariat avec :
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
Plantes et venins animaux au service de la médecine. Quelles innovations techniques ?
Loïc QuintonMass Spectrometry Laboratory ( Prof. De Pauw)
University of Liège, BELGIUM
~Les Venins Animaux ~
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
~Présentation du LSM~
• Académiques • Edwin De Pauw, Directeur, PO, Chimie Physique et Spectrométrie de Masse
• Gauthier Eppe, CC, Chimie Analytique Inorganique
• Jean-François Focant, Prof, Chimie Analytique Organique et Bio-organique
• Loïc Quinton, CC, Chimie Biologique
• Autres membres: 5 permanents, > 11 post-doctorants, > 11 doctorants et 7 techniciens
Domaines de recherche (entre autres)
• Analyse métabolomique
• Analyse protéomique (qualitatif et quantitatif)
• Analyse de dioxines et de composés organiques volatils (applications « forensiques »)
• Développements: Mobilité ionique, HDX, CE-MS native, cross-linking…
• Membre de GIGA-Recherche et du CART
• Imagerie MALDI
• Et… Séquençage et étude de toxines animales
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
~Les Venins Animaux ~
• Observation de la technique de chasse d’un cône marin
• Les venins: compositions et intérêts
• Des toxines comme outils pharmacologiques
• Des toxines déjà présentes dans nos pharmacies
• Le Bio-guidage pour la découverte de nouvelles toxines bioactives
• Le projet européen VENOMICS (FP7): une nouvelle stratégie performante
• Conclusions et remerciements
• Une technique qui démontre (toujours) son efficacité…
• … mais qui présente certaines limitations
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
• Observation de la chasse d’un cône marin
~Introduction~
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
• ~300-5,000 composés/venin (principalement peptides-protéines)
• Intérêts• Les toxines de venins sont capables d’activer, d’inactiver ou de moduler les fonctions de
nombreux récepteurs cellulaires (canaux ioniques, GPCRs…)• Bonnes affinités et sélectivités
• Substances toxiques sécrétées par les animaux et injectées (morsures, piqures, griffures…)
• Les Venins, compositions et intérêt
~Introduction~
• Peptides très structurés et modifiés, affinés par des millionsd’années d’évolution pour neutraliser et tuer des proies
µ-conotoxin KIIIA (C. kinoshita)
Cardiotoxin VI (Naja Atra)
M~2,1 kDa- 3 SS M~6,8 kDa- 4 SS
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton Fry B. et al., 2009, Genomics and Human Genetics.
•Antihypertenseur
•Anti arythmie
•Anti convulsivant
•Douleur
•…
Potential drugs
~Introduction~
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• Exemple de toxines animales employées comme outils pharmacologiques
• Les toxines comme marqueurs de la jonction neuromusculaire
Barbier al., 2004, J.Biol.Chem.
• Bloqueurs sélectifs de récepteurs - ex: Apamine Canaux K+ sensibles au Ca2+
• Peptides de pénétration cellulaire - Maurocalcine (+ couplage avec des drogues)• Etc…
• Mais aussi…
~Introduction~
a-bungarotoxine(nAChR musculaires)
Bungarus multicinctus
d-EVIA
Conus ermineus
(Canaux Na+ neuronaux)
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NOM ESPECE PATHOLOGIE FDA ENTREPRISE APPROX. BENEFICE
Capoten® Bothrops jararaca Hypertension 1981Bristol-Myers
Squibb>10.000 M$
Integrilin® Sistrurus miliarius barbouri Syndrome coronarien aigu 1998 Merck / GSK 71 M$ (2007)
Aggrastat® Echis carinatus Syndrome coronarien aigu 1999Iroko cardio et
Merck (USA only)337 M$ (2007)
Prialt® Conus magusDouleurs chroniques intenses
et neuropathiques2004 Azur Pharma 25 M$ (2010)
Byetta® Gila monsterDiabète de type-2 et troubles
métaboliques liés2005
Bristol-MyersSquibb
>1.000 M$ (probable)
Adapted from King G.F, 2011, Expert Opin Biol Ther, 11(11), 1469-84.
• Un dizaine de toxines est actuellement en tests clinique ou préclinique (douleur, marqueur de tumeur pour la chirurgie, contrôle du saignement opératoire etc…)
Bonne alternative à la découverte de nouveaux médicaments
• Des toxines déjà présentes dans les pharmacies!
~Introduction~
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~Les Venins Animaux ~
• Observation de la technique de chasse d’un cône marin
• Les venins: compositions et intérêts
• Des toxines comme outils pharmacologiques
• Des toxines déjà présentes dans nos pharmacies
• Le Bio-guidage pour la découverte de nouvelles toxines bioactives
• Le projet européen VENOMICS (FP7): une nouvelle stratégie performante
• Conclusions et remerciements
• Une technique qui démontre (toujours) son efficacité…
• … mais qui présente certaines limitations
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n cycles
Fraction active purifiée
Snake « milking »
Séquençage par spectrométrie de masse
Synthèse chimique /confirmation de l’activité
Exploitation
~Technique historique d’analyse des venins~
• Bio-guidage
16h0 8h
UV
220nm
SCX
0
200
400
600
800
1000
BT
NS
Lia
ison (cpm
)
Fractions DA1
E
0
200
400
600
800
1000
BT
NS
Lia
ison (cpm
)
E
A B C D E F G H I J K L M
« Radiobinding »
RP-HPLC
Da1EOA
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Dendroaspis angusticeps
~Technique historique d’analyse des venins~
• Une technique qui démontre (toujours) son efficacité- Cas de la Mambaquarétine (2010-…)
Ab
s 2
80
nm
A
B
AC
N, %
0
100
25 45Time, min
25%
Da2FDA
Mambaquaretine: 57 aa, 3 ponts SS
Criblage de cibles thérapeutiques V2R Polykystoses rénales
0,9% NaCl, Rein gauche Rein gauche
Contrôle MQ
V2 Ki= 0.83nMV1a Ki> 10µMV1b Ki> 10µMOT Ki>10µM
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~Problématique~
• …mais qui possède quelques limitations dont:
• Grosse quantité de venin initial nécessaire:- obtention d’assez de produit en fin de purification (séquençage, activité bio)- impossibilité de travailler sur des animaux très petits ou même « uniques »
• Technique bas débit: nombreux cycles de purification – tests biologiques nécessaires
~ 170.000 espèces venimeuses
42,000,000 !!
~ 250 peptides/venin (sous évalué)
• Seuls ~5,000 sont décrits (>10 médicaments!)
• Besoin d’augmenter le débit de caractérisation de nouvelles toxines
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Liège Créative - 17 Novembre 2015 Loïc Quinton
~Les Venins Animaux ~
• Observation de la technique de chasse d’un cône marin
• Les venins: compositions et intérêts
• Des toxines comme outils pharmacologiques
• Des toxines déjà présentes dans nos pharmacies
• Le Bio-guidage pour la découverte de nouvelles toxines bioactives
• Le projet européen VENOMICS (FP7): une nouvelle stratégie performante
• Conclusions et remerciements
• Une technique qui démontre (toujours) son efficacité…
• … mais qui présente certaines limitations
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• 2011-2015
• 8 partenaires, 5 pays
• 6 M€
• 200 espèces venimeuses
• 10,000 peptides synthétisés
• ?? Candidats médicaments
• Venomics et ses ambitions
www.venomics-project.eu
• 50,000 séquences validées
Production HT
Banque de peptides candidats
Banque de séquences
TranscriptomiqueBibliothèques de
cDNA
ProtéomiqueSéquençage de
novo
Screening
Candidats médicaments
200 Espèces venimeuses
~Le projet Venomics FP7~
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Araignées
46
Scorpions
41Cônes marins
40
Serpents
38
Poissons
10
Hymenoptères
10
Scolopendres
5
Terebridae
4Cnidaires
3
Octopus
3
Lézard
1
~Venomics: Biodiversité des espèces~
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ARNm
Assemblage /Traduction(CEA, )
Banque de « ORFs » +Banque de « contigs »
183 Venins
Masses exactes + Banque de spectres « MS/MS »
203 glandes
Peptides et protéines
LC-MS/MS: purif + fragmentationULg ( )
Séquences validées25,000
Synthèses: 4,000CEA, UMed ( )NZYTech ( )
~Venomics: Stratégie Analytique~NGS
(Sistemas, )
BioInfoTests bioCEA ( )
Zealand Pharma( )
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~Venomics: Résultats~
2000 peptides testés, ~45 Hits primaires2 Hits validés (Ki=40-80nM), en cours.• 1 toxine de cône (obésité)• 1 toxine d’araignée (obésité)
Tests de fonctions (Zealand Pharma, )
• Maladies auto-immunes + inflammatoires: 7 Hits primaires/ 2772 peptides.
• Alzheimer et épilepsie: screening en cours
• Diabète et obésité: 2240 peptides testés (79%), 11 Hits primaires.
• Anti-inflammatoire et anti-démangeaison: 2852 peptides testés (85%), 0 hit.
• Psoriasis, arthrite et assimilés. 2852 peptides testés (85%), 14 hits primaires, 4 hits validés (3nM à 29nM), en cours.
Test de liaisons (CEA, )
• Asthme (x1)
• Obésité (x2)
• Cancer (colon et tyroïde)
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~Conclusions~
• Autres exploitations des venins animaux?
Les Cosmétiques!
- Mime la Waglerin-1 (Temple viper)- Antagoniste des m nAChRs- Les muscles restent relaxés- Diminutions des rides, des cernes…
Commerciale!
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Prof. Edwin De Pauw
Michel Degueldre (PhD stud.)
Julien Echterbille (PhD stud.)
Dr. Nicolas Gilles
Dr. Frédéric Ducancel
Financements
Rudy Fourmy
Dr Aude Violette
~Remerciements~