Étude des potentialités modulatrices du domaine « netrin-like » de la protéine FRZB/sFRP3 et de ses effets Wnts-dépendants dans les tissus ostéo-articulaires - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2020

Study of the modulatory properties of the « netrin-like » domain of secreted Frizzled-related protein (SFRP-3) on the Wnt-dependent signaling pathways in joint tissues

Étude des potentialités modulatrices du domaine « netrin-like » de la protéine FRZB/sFRP3 et de ses effets Wnts-dépendants dans les tissus ostéo-articulaires

Abstract

Osteoarthritis is a disease characterized by a progressive destruction of articular cartilage. The socio-economic cost increases with the increase in life expectancy. The Hippo / YAP / TAZ and Wnt signaling pathways are deregulated during osteoarthritis. Deregulation of the Wnts pathways results in the activation of the canonical pathway (dependent on β-catenin), contributing to a loss of the chondrocyte phenotype. Frizzled-related Protein (FRZB, also known as secreted frizzled related protein-3 (sFRP3)) is a physiological modulator of Wnt signaling pathways. Polymorphisms in the FRZB gene have been associated with osteoarthritis. In addition, FRZB expression levels have been shown to rapidly decrease during osteoarthritis. The "netrin-like" domain of FRZB (NTN-FRZB) is critical in the ability of FRZB to antagonize the canonical pathway and stimulate the non-canonical Wnts pathway (dependent on the Calmodulin kinase (CamK) II pathway). However, the mechanism by which NTN-FRZB operates is not clearly defined at present. The objectives of this study were (i) to generate peptides from NTN-FRZB, able to mimic its effects in vitro, and (ii) in a long-term perspective, to assess the therapeutic potential of these peptides in vivo. Thus, two peptides derived from NTN-FRZB were generated by in silico analyses of the primary sequence and the predicted secondary structure of NTN-FRZB, in order to better understand its mechanism of action. Only one of these peptides, PEP16, was able to reproduce all or part of the effects of NTN-FRZB. The effects of PEP16 were evaluated on the production of proteoglycans, the gene expression of healthy and hypertrophic markers of the chondrocyte, the canonical and non-canonical Wnt signaling pathways and also on the Hippo / YAP / TAZ pathway. It has been shown to be effective in chondrogenic and osteogenic cell lines, in primary chondrocytes of the femoral head of mice, in cartilage biopsies of arthritis patients and in vivo in a transgenic mouse model Frzb-/-. For a problem of intellectual property, 5 other peptides were generated from the sequence of PEP16. The effects of the PEP16bis sequence have been shown to be similar to those of PEP16. Thus, in view of the results, PEP16 and PEP16bis could be considered for a potential new treatment for osteoarthritis, with the need to validate them in pre-clinical studies.
L’arthrose est une maladie rhumatismale caractérisée par une dégradation progressive du cartilage articulaire, dont le coût socio-économique augmente avec l’allongement de l’espérance de vie. Les voies de signalisation Hippo/YAP/TAZ et Wnt sont dérégulées au cours de l’arthrose avec notamment une activation de la voie canonique (dépendante de la β-caténine), contribuant à une perte du phénotype chondrocytaire. Frizzled-related Protein (FRZB, aussi connue comme secreted frizzled related protein-3 (sFRP3)) est un modulateur physiologique des voies de signalisation Wnt. Des polymorphismes de FRZB ont été associés à un risque accru de développer une arthrose et les niveaux d’expression de FRZB diminuent dans les tissus arthrosiques. Le domaine « netrin-like » de FRZB (NTN-FRZB) est critique dans la capacité de FRZB à antagoniser la voie canonique et stimuler la voie non-canonique des Wnts (dépendante de la Calmoduline-kinase (CamK) II). Cependant, le mécanisme par lequel NTN-FRZB agit n’est pas clairement défini actuellement. L’objectif de ces travaux de thèse a été de dériver des peptides à partir de NTN-FRZB, susceptibles de mimer ses effets et de les évaluer dans des modèles de cellules d’origine ostéo-articulaireafin de pouvoir, à plus long terme, évaluer leur potentiel thérapeutique dans des modèles animaux d’arthrose. Ainsi, deux peptides ont été générés par des analyses in silico de la séquence primaire et de la structure secondaire prédite de NTN-FRZB, afin de mieux appréhender son mécanisme d’action. Un seul de ces peptides, le PEP16, s’est avéré capable de reproduire tout ou partie des effets de NTN-FRZB. Les effets du PEP16 ont été évalués sur la production de protéoglycanes, l’expression génique des marqueurs du chondrocyte sains ou hypertrophiques, les voies de signalisation Wnt canonique et non canonique et également sur la voie Hippo/YAP/TAZ. Celui-ci s’est montré efficace sur des lignées cellulaires chondrogénique (ATDC5) ou ostéogénique (MC3T3), sur des chondrocytes primaires de tête fémorale de souris, des biopsies de cartilage de patients arthrosiques et in vivo dans un modèle de souris transgénique Frzb-/-. Dans un souci de propriété intellectuelle, 5 autres peptides ont été générés à partir de la séquence du PEP16. Les effets de la séquence PEP16bis se sont révélés comparables à ceux du PEP16. Nos résultats montrent que PEP16 et PEP16bis sont des agents d’intérêt biologique dont il conviendra de valider le potentiel thérapeutique par des études pré-cliniques dans des modèles animaux d’arthrose.
No file

Dates and versions

tel-03176544 , version 1 (22-03-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03176544 , version 1

Cite

Marion Claudel. Étude des potentialités modulatrices du domaine « netrin-like » de la protéine FRZB/sFRP3 et de ses effets Wnts-dépendants dans les tissus ostéo-articulaires. Biochimie, Biologie Moléculaire. Université de Lorraine, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LORR0127⟩. ⟨tel-03176544⟩
36 View
0 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More