Peroxisome-Proliferator-Activated-Receptor Matthieu Ruas Laurent Sattler Nicolas Stahl Nicolas Urbaniak François Wernette Tutrice : Mme Matz-Westphal Les PPARs Peroxisome-Proliferator-Activated-Receptor

Plan de l’exposé I. Mécanisme d’action général PPARa et sa classe thérapeutique Fibrates PPARg et sa classe thérapeutique Thiazolidinediones IV. Horizons thérapeutiques PPARb/d Co-agonistes et PPARpan V. Conclusion www.hindawi.com

Organes du métabolisme des AG Muscle squelettique et cardiaque I. Mécanisme d’action Les PPARs ( Peroxysomes Proliferator Activated Receptors) : Appartiennent à la famille des récepteurs nucléaires Facteurs de transcription activés par des ligands endogènes et synthétiques PPARs PPARg PPARa PPARb/d Organes du métabolisme des AG Muscle squelettique et cardiaque Tissu adipeux

Ligands endogènes et médicaments Mécanisme d’action général Ligands endogènes et médicaments Eicosanoïdes Prostaglandines Leukotriènes Acides Gras PPAR Membrane nucléaire RXR Changement conformationnel Ejection des co-répresseurs Recrutement des co-activateurs Co-répresseurs Activation de la transcription ADN Pol II ADN Pol II PPRE PPRE

Liaison du complexe PPAR/RXR au PPRE DR1

II. Les PPARα Implications en thérapeutique : Les Fibrates

Expression tissulaire de PPARα MUSCLE SQUELETTIQUE REIN COEUR PPAR α FOIE INTESTIN = organes produisant un fort catabolisme des AG + dans les monocytes / macrophages, cellules endothéliales, lymphocytes T, cellules dendritiques…

Intérêt thérapeutique FIBRATES Agonistes sélectifs des PPAR α Indications: hypertriglycéridémie hypercholestérolémie

Mécanisme d’action des FIBRATES régulation de l’expression des gènes PPAR α fibrates Hépatocyte Vaisseau sanguin ↑ HDL Chylomicrons ↑ Apo A-V ↓ Apo C-III ↑ LPL (cœur + muscle) ↑Apo A-I, Apo A-II VLDL ↑ transport reverse du cholestérol ↓ triglycérides action hypocholestérolémiante action hypotriglycéridémiante

PPAR α et athérosclérose Cause majeure de mortalité de maladies cardiovasculaires dans les pays développés Mécanismes de l’athérogénèse Paroi vasculaire migration et accumulation de CML vasculaires formation d’une matrice extra C = constitution de la chape fibreuse lésion vasculaire de l’intima accumulation de LDL dans le sous-endothélium modification oxydative des LDL phénomène inflammatoire: recrutement des monocytes macrophages en c spumeuses accumulation de lipides extra CR endothélium LDL thrombus plaque fibrolipidique = plaque d’athérome mature Lumière vasculaire Monocyte Macrophage cœur lipidique de la plaque = centre athéromateux

PPAR α et athérosclérose Complications: Sténose artérielle (↓ diamètre vasculaire) Perte du pouvoir anti-thrombotique de l’endothélium (lésions) Rupture plaque: sang en contact avec le sous-endothélium ischémie thrombose Risque lié au thrombus formé: pulmonaire cardiaque: IDM cérébrale: AVC embolie

PPAR α et athérosclérose Principaux facteurs de risque: Dyslipidémies Phénomènes inflammatoires Hypertension Action de PPAR α: prévient et limite l’évolution de la plaque d’athérome

PPAR α et athérosclérose Actions de PPAR α : dans les dyslipidémies (vu précédemment cf. fibrates) action hypotriglycéridémiante: ↓ TG dans les VLDL LDL lumière vasculaire ↓ TG dans les LDL circulantes LDL : ↑ taille, ↓ densité Limite l’accumulation de LDL dans le sous-endothélium

PPAR α et athérosclérose 2) Actions de PPAR α : dans les phénomènes inflammatoires Aux cellules du système immunitaire: Lymphocytes T ↓ production de cytokines pro-inflammatoires (TNFα, IFNγ , IL-2) ↓ l’expression de molécules d’adhésion endothéliales ↓ la perméabilité vasculaire (monocytes) Aux cellules endothéliales: ↑ l’expression de la NO synthase: ↓ l’expression de VCAM-1 ↓ la perméabilité vasculaire (monocytes)

PPAR α et athérosclérose 3) Actions de PPAR α : dans l’hypertension ↓ production d’endothéline-1 (ET-1) ↑ expression de la NO synthase : ↑production NO Vasodilatation Effet anti-hypertenseur : ↓ le risque de lésions de l’intima De plus: ↓ production d’ET-1 ↓ prolifération des CML vasculaires Limite l’évolution de la plaque d’athérome

PPAR α et athérosclérose 4) Actions de PPAR α : dans la stabilisation de la plaque d’athérome inhibe l’expression de l’enzyme MMP9 (métalloprotéase de la matrice) par le macrophage limite la production de cytokines pro inflammatoires par le macrophage, responsables de l’activation de la sécrétion de MMPs et de l’inhibition de la synthèse de collagène limite la dégradation de la matrice extracellulaire Préservation de la chape fibreuse Maintien d’une barrière sang / sous-endothélium Effet anti-thrombogène

III. Les PPARγ Implications en thérapeutique : Les Thiazolidinediones

Isoformes & Localisation Il existe 3 isoformes de PPARγ ayant des localisations différentes dans l’organisme : γ1 : Ubiquitaire (gros instestin, cellules hématopoïétiques, tissu adipeux) γ2 : Présent dans le tissu adipeux (pré-adipocytes) γ3 : Majoritairement présent dans les macrophages et dans le gros intestin

Thérapeutique : les TZD Les TZD (Thiazolidinedione) sont des agonistes des PPARγ ayant pour objectif thérapeutique : le traitement du diabète de type II (non insulino requérant). En mono, bi, ou tri thérapie (sulfamides anti-diabétiques, metformine). Action : Augmentation de la sensibilité à l’insuline (Muscle, Foie, Tissu adipeux). Autres effets : Protection des cellules β du pancréas.

Un peu d’Histoire… Le premier agoniste PPARγ de la classe des TZD a été découvert en 1995. Il s’agit de la Troglitazone(Rezulin®), depuis retiré du marché : 2ème génération : Pioglitazone (Actos® 1999) Rosiglitazone (Avandia® 1999) 3ème génération : RS5444, 50 fois plus puissant que Rosiglitazone

Effets glucidiques… Au niveau du tissu adipeux : Augmentation de production d’adiponectine => Augmentation d’entrée de glucose dans les tissus (Activation GLUT4). Sensibilisation à l’insuline par la baisse du TNFα (↓ activité IKKβ) On observe au niveau hépatique et musculaire : Une baisse de la néoglucogenèse Une baisse de la β-oxydation => Utilisation préférentielle du glucose par les tissus

…et effets lipidiques. Au niveau du tissu adipeux : Différentiation des pré-adipocytes en adipocytes ↓ de l’expression des enzymes de la β-oxydation ↑ du stockage des acides gras (Scavenger Receptors : CD36) De plus : ↓ des triglycérides plasmatiques (↑ LPL & ↓ ApoC-III) => augmentation de l’apport d’acides gras au niveau du tissu adipeux et des tissus. => Stockage d’acides gras : Prise de poids.

Objectif : Quelles solutions ? PPARβ/δ ? des co-agonistes ?

IV. Horizons thérapeutiques 1) Les PPAR β/δ Ils sont ubiquitaires mais majoritairement exprimés dans le muscle squelettique et cardiaque

Effets de leur activation Les PPARb/d Effets de leur activation Utilisation privilégiée des AG au glucose pour la production d’énergie dans le muscle et dans le cœur   Prévention de l’hypertrophie et de l’insuffisance cardiaque congestive Améliore la captation du glucose dans les muscles squelettiques Diminue la libération du glucose par le foie Augmente la glycolyse et l’utilisation du glucose par la voie des pentoses phosphates  Amélioration de la tolérance au glucose et de la sensibilité à l’insuline

Effets de leur activation Les PPARb/d Effets de leur activation www.3dchem.com Inhibition de l’expression des gènes pro-inflammatoires dans les macrophages et réduction de la formation de plaques d’athérosclérose. Effet sur les fibres musculaires (cf schéma)

Effets sur les fibres musculaires Fibres IIb : glycolytic fast twitch Glucose Production d’ATP Ago PPARb/d Fibres: I oxydative slowtwitch IIa : mixed oxydative/glycolytic Fibres IIb : glycolytic fast twitch Acides gras Production d’ATP

Effets de leur activation Les PPARb/d Effets de leur activation Augmente la capture des AG par le muscle squelettique Augmente l’expression des gènes impliqués dans l’hydrolyse des triglycérides (HSL), et de l’oxydation des AG dans les adipocytes (CPT1) Effets sur les fibres musculaires  Contrôle de la prise de poids

IV. Horizons thérapeutiques 2) PPARγ et développements récents

1) Les co-agonistes A) Co-agonistes γ/α Classe des GLITAZARS : Intérêt principal : limiter les effets secondaires inhérents à l’activation des PPAR γ A) Co-agonistes γ/α Classe des GLITAZARS : Muraglitazar (BMS) : abandonné en phase II (TIA, CHF)

Tesaglitazar : Stoppé en phase III (DFG ↓) Ragaglitazar : stoppé en phase II TAK-559 et KRP-297 : en cours de développement Ratios γ/α différents

Ago γ/α Prise de poids PPAR γ PPAR α Effets lipidiques « TZD like» Effet « Fibrates like» PPAR γ PPAR α Effets glucidiques = thérapeutiques Effets lipidiques = indésirables Effets lipidiques ↑ β-oxydation : ↓ AG ↑LPL : ↓TG ↓ Cholestérol Sensibilisation Insuline ↑différenciation adipocytaire ↓ β-oxydation Etc… Diminution Prise de poids

B) Co-agonistes γ / β(δ) Même principe que co-agonistes γ/α Essais pré-cliniques : Merck : « Compound 23 » Lilly : « Compound 20 » Aucune AMM pour le moment Ratios γ / β(δ) plus difficiles a déterminer Petite conclusion : Avancée difficile => FDA 2 ans de carcinogénèse !

↑ sensibilité Insuline 2) Les PPARpan Pan Agonistes = agonistes triples : α / β(δ) / γ PPARpan PPAR α PPAR β(δ) PPAR γ Synergie d’action Effets lipidiques ↓ prise de poids Contrôle lipémie Effet anti-inflammatoire ↓ cytokines pro-infla Effets glucidiques ↑ sensibilité Insuline

GW 677954 (GSK) - phase II - Hyperglycémie, insulino-résistance, dyslipédémie associée avec T2DM - aucun gain de poids !!! LY 465608 - phase II - mêmes indications - aucun gain de poids !!!

3) Les SPPARMs Selective PPAR Modulators Un seul isoforme cible : PPARγ Dissociation de l’effet glucidique et lipidique par agonisme partiel et recrutement différentiel de co-activateurs et de co-répresseurs.

Autres co-activateurs Ago PPAR γ : TZD SPPARM Fixation sur LBD (interaction forte) Ejection des co-répresseurs Changement conformationnel Recrutement de co-activateurs (CBP/p300 ; SRC-1, PBP/DRIP/TRAP220) Action sur ADN Pol II : transcription Fixation sur LBD (interaction faible) Ejection des co-répresseurs Changement conformationnel Recrutement de co-activateurs : Autres co-activateurs Action sur ADN Pol II : transcription modulée Effets glucidiques ↑ sensibilité Insuline Effets lipidiques prise de poids Effets glucidiques majoritaires ↑ sensibilité à l’insuline

SPPARMs - suite Fmoc-L-Leucine GW 0072 AMG 131 - recrute moins DRIP 205 (co-activateur de l’adipogénèse) - recrute NcoR (co-represseur lipidique) - phase II - ↓ 50% de prise de poids // TZD

Recrutement faible des AMG-131 : Mécanisme d’action AMG-131 Recrutement faible des co-activateurs de l’adipogénèse ex : DRIP 205 Recrutement de co-répresseurs ex : NCoR ADN Pol II PPRE PPRE Activation majoritaire de la transcription des gènes « glucidiques » Répression de la transcription des gènes

Les PPARs remis en cause ? Certaines études de carcinogenèse sembleraient montrer que sur certains modèles murins l’activation des PPARs favoriseraient le développement de certains cancers. Mais, d’autres études sur d’autres modèles sembleraient affirmer le contraire, voire parleraient de protection contre certains cancers. => Il faut être vigilant, nous avons peu de recul vis à vis de ces molécules et les études de carcinogenèse commencent à peine.

V. Conclusion PPAR : cibles très intéressantes pour le traitement de nombreuses pathologies Diabètes Dyslipidémies Inflammation et pathologies associées MAIS ils présentent également des risques potentiels : Localisation ubiquitaire Implication dans un grand nombre de métabolismes Carcinogénèse ??

Dans l’encart « PPARα » :  les protéines de la phase aiguë de l’inflammation  l’expression des CAMs endothéliales.