Biochemical study and selection of specific inhibitors of a leishmanial therapeutic target : the GDP-Mannose-Pyrophosphorylase

Les leishmanioses sont des maladies tropicales négligées provoquées par un protozoaire parasite du genre Leishmania, et transmises par un insecte vecteur, le phlébotome. Les leishmanioses menacent 310 millions de personnes dans 98 pays à travers le monde. Les traitements antileishmaniens actuels sont limités et présentent des problèmes majeurs de toxicité et d'émergence de chimiorésistance. Dans ce contexte, il est nécessaire de développer de nouveaux agents antileishmaniens spécifiquement dirigés contre une cible thérapeutique chez le parasite. La GDP-Mannose Pyrophosphorylase (GDP-MP) est une cible thérapeutique essentielle à la survie du parasite à la fois in vitro et in vivo. Plusieurs différences ont été identifiées dans le site actif de GDP-MPs leishmaniennes par rapport à l'enzyme humaine, montrant ainsi l'intérêt de cette cible thérapeutique dans le développement de nouveaux traitements contre la leishmaniose. La GDP-MP catalyse la synthèse du GDP-mannose, la forme activée du mannose, brique moléculaire importante dans les processus de glycosylation et la synthèse de glycoconjugués essentiels à la reconnaissance hôte-parasite. Ce travail de thèse a consisté à produire et purifier les GDP-MPs de 3 espèces de parasites (Leishmania infantum, Leishmania donovani et Leishmania mexicana) ainsi que l'homologue humaine dans le but de comparer leurs propriétés enzymatiques. A partir d'inhibiteurs potentiels conçus et synthétisés sur la base de modèles moléculaires de GDP-MPs leishmaniennes et humaine, 100 composés ont été évalués sur les enzymes purifiées et sur les parasites in vitro. Cette analyse nous a permis de sélectionner des composés spécifiquement dirigés contre la cible du parasite et présentant une activité antileishmanienne. Nous avons également initié une étude de l'expression et de la localisation de la GDP-MP après traitement par les composés les plus intéressants. Ces composés pourront par la suite être utilisés comme outils pharmacologiques pour le développement de nouveaux agents antileishmaniens spécifiques.Leishmaniases are Neglected Tropical Disease (NTD)caused by a protozoan parasite of the genus Leishmania and transmitted by an insect vector, the phlebotomine sandfly. Leishmaniases threaten 310 millions people in 98 countries around the world. Current antileishmanial treatments are limited and present major issues of toxicity and drug resistance emergence. In this context, it is necessary to develop new specific antileishmanial drugs specifically directed against a therapeutic target in the parasite.The GDP-Mannose Pyrophosphorylase (GDP-MP) is a therapeutic target which has been described to be essential for parasite survival both in vitro and in vivo. Several differences have been identified in the active site of leishmanial GDP-MPs compared to the human counterpart, showing the prominence of this therapeutic target in the development of new treatments against leishmaniasis. The GDP-MP catalyzes the synthesis of GDP-Mannose,the activated form of mannose, an important molecular constituent of the glycosylation processes involved in the biosynthesis of glycoconjugates which are essential for host-parasite recognition. My thesis work consisted in the production and purification of GDP-MPs from 3 Leishmania species (Leishmania donovani,Leishmania infantum and Leishmania mexicana)and from humanin order to compare their enzymatic properties. From potential inhibitors designed and synthesized on the basis of leishmanial and human GDP-MP molecular models, 100 compounds were evaluated on purified enzymes and on parasites in vitro. These analyses allowed us to select some compounds which are specifically directed against the parasite target and presenting antileishmanial activities. We have also initiated a study of expression and localization of GDP-MP after treatment with the most potent compounds. These compounds will be used as pharmacological tools for the development of new specific antileishmanial drugs