La plurivalence dans les systèmes biologiques; vers de nouveaux concepts pour une intervention clinique
Les interactions plurivalentes sont extrêmement courantes et importantes dans les systèmes biologiques. Caractérisées par la liaison simultanée de multiples ligands sur une molécule biologique à de multiples récepteurs à d'autres, elles peuvent être beaucoup plus fortes que leurs interactions monovalentes correspondantes. En tant que telles, leurs actions agonistes, où une réponse biologique est activée, et des actions antagonistes sont fondamentalement différentes de leurs pairs monovalents. Malgré leur pertinence dans les systèmes biologiques, nous ne comprenons pas encore bien comment les interactions plurivalentes confèrent la fonction biologique. Le projet CELLMULTIVINT (Combining supramolecular chemistry, physico-chemical characterization and theoretical modeling to understand multivalent interactions at the cell-hyaluronan matrix interface) a renversé les limites de la recherche précédente. Les chercheurs ont mis au point des systèmes de modèles bien définis, très spécifiques et réglables pour étudier la liaison plurivalente des polymères et des protéines à des surfaces fonctionnelles. À l'aide de cette plateforme et de hyaluronane, un polymère biologique important, ils ont fourni la première preuve de «supersélectivité» dans la liaison plurivalente. La supersélectivité est la capacité à discriminer nettement les cellules par leur densité de surface des récepteurs. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le Journal of the American Chemical Society. Plus particulièrement, les chercheurs ont découvert que la densité de surface du polymère lié accroît plus rapidement que linéairement avec la densité de surface des sites de liaison. À l'aide de concepts provenant de la physique de la matière molle, ils ont montré que la supersélectivité est un résultat de la plurivalence et est stimulée par la capacité des polymères à s'interpénétrer. En combinant des données du système expérimental réglable avec la modélisation théoriques et les simulations, CELLMUTIVINT a démontré comment les caractéristiques moléculaires telles que la taille, la valence et l'affinité peuvent être ajustées pour régler une liaison supersélective. Les résultats de la recherche du projet ont jeté les bases pour la conception de sondes plurivalentes pour des applications biomédicales, un premier exemple de médicament polymérique conçu pour le ciblage sélectif des cellules. D'autres développements pourraient inclure la modulation de la signalisation des cellules et des réactions immunitaires ainsi que l'inhibition des toxines et du pathogène.
Mots‑clés
Plurivalence, système biologique, ligand, récepteur, supersélectivité, sonde
