Régulation et inhibition du facteur d'échange EPAC1, une cible thérapeutique dans l'insuffisance cardiaque

Les protéines EPAC sont des facteurs d'échange de nucléotides guanine (GEFs), directement activées par le second messager AMP cyclique (AMPc), qui activent les petites GTPases Rap à la périphérie des membranes cellulaires.La protéine EPAC1, principalement exprimée dans le cœur, joue un rôle important dans la physiologie et la physiopathologie cardio-vasculaire, et constitue ainsi une cible thérapeutique attractive. L'activation d'EPAC1 par l'AMPc se traduit par un changement de conformation de grande amplitude. Des travaux récents de l'équipe ont permis de découvrir qu'EPAC1 est aussi régulée par les membranes biologiques. Plus qu'un simple lieu de « rendez-vous » entre la GEF et sa GTPase, les membranes jouent donc un rôle essentiel dans l'activation des petites GTPases.Ce projet de thèse a deux objectifs : Comprendre comment cet environnement membranaire contribue, en coopération avec l'AMPc, à l'activation de la protéine EPAC1. Pour cela, j'ai quantifié les modalités biochimiques de l'activation d'EPAC1 par l'AMPc et la membrane, et entrepris d'étudier ses différents états structuraux par HDX-MS. Comprendre le mécanisme d'action d'un inhibiteur allostérique d'EPAC1, CE3F4, en prenant en compte la contribution de la membrane.Mes résultats confirment que les membranes induisent une augmentation considérable de l'affinité d'EPAC1 pour l'AMPc, qui passe de 30 µM à 70 nM. Ils montrent également que la membrane active EPAC1 même en l'absence d'AMPc, qu'EPAC1 liée à l'AMPc et associée à la membrane est beaucoup plus active qu'en présence d'AMPc seulement, et qu'EPAC1 existe dans au moins 4 conformations différentes dont l'activité dépend de l'AMPc et de la membrane. J'ai ensuite montré que seuls les intermédiaires activés par l'AMPc (AMPc et AMPc+membrane) sont ciblés par le CE3F4.Ces résultats suggèrent que dans les cellules, EPAC1 doit être pré-activée par la membrane avant de pouvoir répondre à l'AMPc, et que seul EPAC1 pleinement activée peut être inhibée par le CE3F4. Ces résultats seront importants pour le développement et l'amélioration de nouvelles molécules thérapeutiques.