Faculté de chirurgie Dentaire Université Paris 5

1. Faculté de chirurgie Dentaire Université Paris 5 Des glycosaminoglycannes à l’utilisation potentielle de polysaccharides en thérapie tissulaire Karim Senni

2. Cytokines, Facteurs de croissance, chémokines Matrice extracellulaire Matrice extracellulaire Adhésion Dégradation Migration Synthèse Différentiation Prolifération Mort A B

3. Remodelage tissulaire Synthèse Dégradation Synthèses macromoléculaires Dégradations macromoléculaires Prolifération cellulaire Mort cellulaire

4. Dégradation Synthèse Remodelage pathologique Fibroses, ex: chéloïdes

5. Synthèse Ulcères chroniques cutanées Dégradation Parodontite Remodelage pathologique Inflammations chroniques Cicatrisations retardées

6. Thérapies tissulaires Arrêt des processus dégénératifs Recrutement des phénotypes cellulaires les plus aptes Aide à la reconstruction: matrice exogène, potentialisation des ressources tissulaires Mobiliser au mieux les ressources in situ afin de parfaire la réparation voir la régénération tissulaire

7. Cellules résidentes: épithéliales, endothéliales, fibroblastes, ostéoblastes … Cellules inflammatoires: Macrophages, lymphocytes, PMN Agir sur les acteurs du remodelage tissulaire Facteurs de croissances (FGF, TGFb), cytokines (IL-1b, TNFa, IL-4), matrikines (endostatine, peptides de collagènes et d’élastine) Agents de clivages: protéases (MMPs, sérine protéases…), glycosidases, radicaux libres…

8. un contexte la matrice extracellulaire XXVII XI V III II I XXI, XXVI XIX, XX XIV, XVI IX, XII XXVXXIIIXVIIXIII X VIIIV XVIII XV VI VII Fibrillaires FACITs réseau fibrilles d’ancrage Multiplexines MACITs Filaments perlés Collagènes Elastine Acide Hyaluronique Glycoprotéines Héparine HS CS DS KS Protéines fibreuses GAG Fibronectine Laminines Vitronectine Fibulines Fibrillines Nidogène Ténascine Ostéocalcine Ostéonectine FVW… Matrice extracellulaire Protéoglycannes Riches en Leucine Agrégats membrane basale Intracellulaire surface cellulaire Décorine Biglycane Fibromoduline… Versicane Agrecane Serglycine Perlécane Agrine…. Syndécane Bétaglycane Glypicane... K. Senni

9. Acide hyaluronique (D-GlcU-D-GlcNac) Chondroïtines sulfate (D-glcU-D-GalNAc) Unités disaccharidiques répétitives des glycosaminoglycannes Dermatane sulfate (L-IdoA-D-GalNac) Héparine/Héparane sulfate (L-IdoA-D-GlcNAc) Kératane sulfate (D-Gal-D-GalNAc)

10. Unité disaccharidique répétée n fois: [acide uronique (ose neutre)-hexosamine]n Les glycosaminoglycannes Sulfatation, Epimérisation => grande variabilité à l’intérieur d’une même chaîne Définit les interactions avec les autres acteurs du remodelage tissulaire: un code?

11. Protéoglycannes et Glycosaminoglycannes de la matrice extracellulaire

12. Protéoglycannes formant de grands agrégats matriciels. Agrécane: Cartilage, 1 centaine de CS quelques KS PM: jusqu’à 106 Da Versicane: Peau, Vaisseaux, 1 trentaine de CS Création d’espaces, rétention d’eau, circulation de petites molécules Chondroïtine sulfate Agrécane Acide Hyaluronique (HA) Protéine de liaison Core protéique Roseman S 2001 K. Senni

13. Angiogenic oligosaccharides of hyaluronan induce multiple signaling pathways affecting vascular endothelial cell mitogenic and wound healing response Slevin et al J biol Chem 277 41046-41059 Fragments d’acides hyaluronique = Matrikine? Fragments d’acide hyaluronique

14. Petits protéoglycannes riches en leucine: Décorannes Décorines: 1 Chaîne CS ou DS en N-ter Structuration de la matrice collagénique Biglycane: 2 chaînes CS ou DS en N-ter Structuration du réseau élastique Fibromoduline: jusqu’à 4 à 5 chaînes KS tout au long du core protéique Séquestration du TGFb (core protéique) Liaison au FGFR et activation (décorine) Fibre de collagènes Décorine Chaîne GAG K. Senni

15. Les chaînes héparane sulfate participent à la structuration du réseau élastique Heparan Sulfate Depletion Within Pulmonary Fibroblasts: Implications for Elastogenesis and Repair Buszceck-Thomas et al J Cell Physiol 192:294–303 (2002)

16. Crinopexie Protéoglycannes de la membrane basale Caractère polyanionique Perlécane: CS/DS Filtration: glomérule rénal, barrière hémato-encéphalique Collagène XVIII: HS

17. Les protéoglycannes de la membrane cellulaire

18. Syndécane 4 et adhésion cellulaire: formation des contacts focaux d’adhésion fibronectine Héparane sulfate Intégrine a b Syndécane 4 PKCa PIP2 Microfilaments D’après Tumova et al 2000

19. FGF HS syndécane FGFR Membrane cellulaire Signal Protéoglycannes à Héparanes sulfate (syndécanes, glypicanes) et facteurs de croissance. D’après Plotnikof et al1999 K Senni

20. Zn Zn Zn Zn Zn V3 Interaction CD44 - protéases matricielles: migration cellulaire, remodelage tissulaire MMP-9 MMP-2 CD44 V3 isoform TIMP-2 MMP-7 MT1-MMP Heparan sulfate Membrane plasmique D’après Seiki Curr Op Cell Biol 2002

21. V3 V3 Focalisation de la MMP-7 (matrilysine) par le CD44v3 Implication dans la survie cellulaire CD44v3 MMP-7 ErbB4 proHB-EGF Réplication, différentiation, survie cellulaire D’après Yu et al 2002

22. Crinopexie:potentialisation/protection des facteurs de croissance Contrôle de la protéolyse matricielle Structuration macromoléculaire/formation d’hydrogels Régulent avec la margination des cellules inflammatoires Des acteurs essentiels à la résolution des remodelages tissulaires Les glycosaminoglycannes sont impliqués dans de nombreux mécanismes biologiques

23. De bons candidats en thérapie tissulaire MAIS ORIGINE ANIMALE ACTIVITE ANTICOAGULANTE VOLUME/COÛT

24. GAGs mimétiques Trouver des substituts II Favoriser la régénération tissulaire. I S’opposer au processus inflammatoire

25. Fucanes Exopolysaccharides bactéries extrêmophiles Source: biotechnologie marine

26. 1 Des effecteurs pharmacologiques Héparane-mimétiques 2 Des structurants tissulaires, des biomatériaux Hyaluronane-mimétiques Polysaccharides GAGs mimétiques

27. Héparane-mimétiques: Portrait robot - PM: 5 à 80 kDa - 20 à 40% sulfates/sulfonates • Structure tridimensionnelle importante • Souplesse de chaîne, embranchements

28. R= SO3-, fucose sulfaté ou acide uronique PM L-fucose Ac uronique OSO3- Fucane 16000 55.7% 6.3% 29% Fucanes Polysaccharides pariétaux des phéophycées Ascophyllum nodosum

29. Source hydrothermale profonde Écosystème extrême Exopolysaccharides des bactéries extrêmophyles abyssales (EPS) Yellow submarine

30. Sélection Production pilote Exopolysaccharides des bactéries extrêmophyles abyssales (EPS) Fermentation

31. EPS d’Altéromonas infernus: GY 785 Sulfate GY 785 Dépolymérisation radicalaire GY 785 DR Sulfatation GY 785 DR0S Boisset C Brevet FR0406405

32. [SO3Na]  2 [4)-b-Glc-(14)-a-GalA-(14)-a-Gal-(1] 3  1 b-Glc-(1 6)-a-Gal -(14)-b-GlcA-(1 4)-b-GlcA 2 3   1 1 a-Glca-Glc [SO3Na]  3 [SO3Na] [SO3Na]  4  6 GY 785 DROS 40%, de sulfates, des acides uroniques, des oses neutres et une structure branchée PM  20-30 kDa Roger et al 2004

33. I S’opposer au processus inflammatoire

34. Inflammation Lymphocytes K Senni

35. CIBLE 1 Recrutement des cellules inflammatoires: activités anti-complémentaires

36. Inhibition de la voie du complément Productions d’anaphylatoxines, d’opsonines Activation et Recrutement Cascade du complément C5a C3a Recrutement des cellules inflammatoires: activités anti-complémentaires C5 et C3 convertases

37. Activités anti-complémentaires des dérivés de l’EPS GY785 et du fucane Inhibition de l’activité cytolytique Courtois A Brevet FR0406405

38. CIBLE 2 Recrutement des cellules inflammatoires: inhibition de la margination

39. Recrutement des cellules inflammatoires: inhibition de la margination -Interférence avec les sélectines -Séquestration des chimiokines Rolling des leucocytes Leucocytes Membrane basales Protéases Glycosidases Protéases Glycosidases

40. Fucane-- Leucocytes PMNs Fucane (10mg/kg/h) Modèle « d’air pouch » chez la souris: chambre de chémo-attraction in vivo Dr CD Arréto: Faculté de Chirurgie Dentaire Montrouge, Données personnelles

41. CIBLE 3 Les protéases matricielles

42. 2 Métalloprotéases matricielles (MMPs): (collagénases, gélatinases, stromélysines…) Les protéases matricielles 1 Sérine Protéases (PAs, plasmine, élastase leucocytaire, cathepsine G…) Inhibiteurs: Serpins • Remodelage tissulaire: • Physiologique: embryogénèse, angiogénèse, cicatrisation… • Pathologique: Invasion tumorale, ulcèrations chroniques, parodontopathies, …

43. Elastase leucocytaire Cathepsine G Activation des MMPs Synergie Dégradation et désorganisation de la matrice extracellulaire 1 Sérine protéases

44. Inhibition de sérine protéases Substrat synthétique - Utilisation de fucane comme régulateur de la reconstruction des tissus conjonctifs. Senni et al 1997 Brevet FR2772618 Interaction avec lysines du site actif

45. sur substrat naturel? Exemple: Les fibres élastiques cutanées Coupes histologiques

46. Inhibition de l’élastase leucocytaire humaine (ELH) Témoin ELH Ep FE Ox Ela ELH/ Fucane (10µg/ml) ELH / Fucane (100µg/ml)

47. Inhibition de l’élastase leucocytaire humaine (ELH) par un fucane ELH Témoin Lu LE ELH/fucane (1µg/ml) ELH/Fucane (100µg/ml)

48. Métalloprotéases matricielles (MMPs) Cellules résidentes TNFa IL-1b Pro-MMPs MMPs Dégradation et désorganisation de la matrice extracellulaire

49. Les fucanes inhibent la sécrétion de la gélatinase A par des fibroblastes dermiques en culture

50. Les fucanes inhibent l’induction par l’IL-1b de la MMP-3 sécrétée par des fibroblastes dermiques en culture