Cytochromes P450, CYP450 orphelins, CYP2U1, Criblage virtuel, Lipides, Endocannabinoïdes, Leucotriènes, Interactions spectrales, Métabolisme

Le séquençage du génome humain a permis d'identifier l'existence de 57 gènes codant pour des cytochromes P450 (CYPs) qui sont des hémo-protéines impliquées dans le métabolisme de composés endogènes (vitamines, acides gras, etc.) ou exogènes (médicaments, toxines, etc.). Une douzaine environ de ces 57 CYPs sont dits « CYPs orphelins » car ils n'ont généralement, à ce jour, pas de rôle biologique défini, de substrats connus, ni de structure tridimensionnelle déterminée. L'enjeu de recherche majeur sur ces cytochromes orphelins est de trouver de nouvelles voies de régulation et de biosynthèse mais aussi de découvrir de nouveaux métabolismes de composés endogènes et/ou exogènes, ainsi que de nouveaux médiateurs. Par ailleurs, les CYPs orphelins constituent de nouvelles cibles pharmacologiques potentielles. Parmi ces douze enzymes, le CYP2U1 humain est particulièrement intéressant à étudier car il se distingue des autres CYPs sur plusieurs critères. Il est majoritairement exprimé dans les régions du cerveau et du cervelet, sa séquence nucléotidique est l'une des plus conservées parmi les espèces du règne animal, et des mutations sur le gène du CYP2U1 ont été observées dans des cas de paraplégie spastique héréditaire, une maladie neurodégénérative. Néanmoins, ses rôles biologiques, de même que sa structure et ses substrats potentiels, restent encore peu connus. Les seules informations détenues à ce jour sont que le CYP2U1 serait impliqué dans le métabolisme d'acides gras insaturés tels que l'acide arachidonique ou d'endocannabinoïdes tels que la N-arachidonoyle sérotonine. Ce travail de thèse a tout d'abord consisté en l'optimisation de la purification du CYP2U1 humain recombinant exprimé dans la bactérie Escherichia coli afin d'obtenir une protéine se prêtant aux expériences d'interactions spectrales, mais aussi dans le but de réaliser des essais de cristallisation et d'obtenir la structure cristallographique du CYP2U1. De plus, l'expression du CYP2U1 humain recombiné exprimé dans la levure Saccharomyces cerevisiae a permis d'obtenir une protéine sur laquelle ont été réalisés des essais d'activités enzymatiques sur de potentiels substrats ou inhibiteurs. Par ailleurs, ce travail de thèse a aussi consisté en la recherche de nouveaux substrats potentiels du CYP2U1 (endocannabinoïdes, dérivés lipidiques, médicaments) capables d'interagir avec le site actif. Cette recherche s'est basée sur des criblages virtuels de bases de données issues de la chimiothèque ZINC, contenant des milliers de molécules telles que des acides gras, des lipides, ou des métabolites endogènes humaines. Les résultats issus de ces criblages ont permis de sélectionner une petite liste de composés présentant les meilleures interactions avec le CYP2U1 et dont le rôle physiologique semblait pertinent. Des expériences d'arrimage moléculaire, de spectroscopie en UV-Visible ainsi que des essais d'activités ont été réalisés par la suite sur les composés sélectionnés.