De nouvelles approches pour développer des traitements contre les maladies parasitaires «silencieuses»
Trichomonas vaginalis (T. vaginalis), un parasite unicellulaire, est à l’origine de la trichomonase, la maladie sexuellement transmissible non virale la plus répandue au monde, avec environ 170 à 180 millions de cas répertoriés chaque année. Bien que la plupart des personnes infectées ne développent aucun symptôme, elles peuvent transmettre l’infection à d’autres. Chez les femmes, ce parasite peut entraîner la stérilité, une maladie inflammatoire pelvienne, une rupture prématurée des membranes du placenta ou un accouchement prématuré. Chez les hommes, il peut provoquer une inflammation de la prostate ou réduire la mobilité des spermatozoïdes. Le projet ProTeCT se concentre sur le protéasome du trichomonas, une enzyme essentielle à la survie du parasite. Comprendre sa structure et les fonctions de ses sous-unités peut s’avérer utile pour concevoir des inhibiteurs susceptibles de déboucher sur une nouvelle génération de médicaments pour traiter la trichomonase. Actuellement, il n’existe que deux médicaments contre la maladie, mais le développement d’une résistance rend impérative la recherche d’alternatives.
Test d’inhibiteurs
Pavla Fajtová, chercheuse à l’université de Californie à San Diego, a testé de nombreux inhibiteurs afin de trouver ceux qui inhibent sélectivement le protéasome de trichomonas. Ce projet d’une durée de trois ans a été entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Les inhibiteurs qui bloquent l’action du protéasome à l’origine de la maladie font déjà l’objet d’études sur les cancers, alors que trois d’entre eux ont déjà été approuvés pour le traitement du myélome multiple, un type de cancer de la moelle osseuse. «L’objectif était de caractériser la spécificité du substrat de T. vaginalis et du protéasome humain afin de développer des inhibiteurs qui ciblent le protéasome de trichomonas mais qui ne seront pas toxiques pour les humains», explique-t-elle. Un grand nombre d’inhibiteurs ont été étudiés pour leur sélectivité à ne pas cibler le protéasome humain. Ces travaux, qui ont débuté à la fin de l’année 2019, ont duré deux ans. «Nous avons eu de la chance car nous travaillions également sur des protéases de la COVID. Notre laboratoire est donc resté ouvert durant la pandémie de COVID», note-t-elle.
Des effets inhibiteurs spécifiques
Le projet est parvenu à trouver une spécificité d’inhibiteur qui cible sélectivement le trichomonas. Toutefois, pour développer des inhibiteurs encore plus puissants du protéasome de T. vaginalis, il est essentiel de comprendre la structure du protéasome et de savoir laquelle de ses sous-unités cibler. «Mon objectif était de développer des outils pour détecter l’activité de chaque sous-unité du protéasome», explique Pavla Fajtová. «Cette information est utile, car un inhibiteur qui se lie préférentiellement à plus d’une sous-unité est encore plus efficace contre le parasite.» Le projet a permis de concevoir et de synthétiser trois substrats différents, un pour chaque sous-unité, afin de les examiner de plus près.
Structure interne et fonction des sous-unités
Pavla Fajtová a ensuite passé du temps dans un laboratoire de biologie structurale à l’Institut de chimie organique et de biochimie de l’Académie tchèque des sciences, à Prague, en Tchéquie (son pays d’origine), où elle a bénéficié de son expertise dans le système d’expression des baculovirus et dans la structure des grandes protéines à plusieurs sous-unités grâce à des techniques de cryomicroscopie électronique (cryo-EM). Le système d’expression des baculovirus est couramment utilisé pour générer des protéines recombinantes dans des cellules d’insectes à des niveaux de production élevés. Sans cela, les techniques de laboratoire traditionnelles produisent trop peu de matériel à partir des cultures. «J’ai eu l’occasion d’apprendre comment exprimer par recombinaison un protéasome pleinement actif, ce qui change complètement la donne. Auparavant, j’obtenais des protéasomes directement à partir de parasites de T. vaginalis, ce qui comportait des limites importantes en termes de pureté et de quantité de protéines obtenues», explique Pavla Fajtová. «Grâce à cette avancée, que je n’avais jamais réalisée auparavant, j’ai obtenu une enzyme suffisamment pure pour la cryo-EM et la détermination subséquente de la structure 3D», ajoute-t-elle. «Nous disposons désormais d’informations sur la structure, la forme des sous-unités actives et les préférences en matière d’inhibiteurs. Ces informations seront utilisées pour la conception d’inhibiteurs de deuxième génération.» Pavla Fajtová conclut: «J’ai été surprise de constater que cela fonctionne vraiment: si vous inhibez cette enzyme, elle devient toxique pour le parasite. Je vois donc un avenir pour ces travaux, et pas seulement pour les trichomonas.»Elle note que cette approche peut également être utilisée dans le cas des parasites plasmodiaux, qui sont notamment à l’origine du paludisme.
Mots‑clés
ProTeCT, Trichomonas vaginalis, maladie sexuellement transmissible, protéasome, inhibiteurs, myélome multiple, cryo-EM, parasite, paludisme
