Les bases des peptides

Les peptides jouent un rôle important dans la signalisation et le fonctionnement cellulaires[1], [2], et peut constituer un outil important pour la recherche et les traitements thérapeutiques[3]. Ces courtes chaînes d’acides aminés jouent un rôle essentiel dans divers processus biologiques, notamment la réponse immunitaire, la régulation hormonale et la communication cellulaire. Leur capacité à interagir de manière spécifique avec des molécules cibles en fait des outils précieux pour la recherche scientifique, le développement de médicaments et la prise en charge des maladies. À mesure que la recherche progresse, les peptides sont de plus en plus utilisés dans des domaines tels que le traitement du cancer, celui des maladies neurodégénératives et la médecine régénérative. Leur polyvalence et leur efficacité avérée en ont fait des éléments clés de la recherche biomédicale contemporaine et des approches thérapeutiques innovantes.

Quels sont quelques exemples de peptides ?

Les peptides synthétiques font l'objet d'études approfondies depuis plus d'un siècle. Le premier peptide synthétique, la glycyl-glycine, a été découvert par Emil Fischer en collaboration avec Ernest Fourneau en 1901.

Ces travaux pionniers ont jeté les bases du domaine de la synthèse des peptides.

Que sont les peptides ?

Les peptides sont de courtes chaînes d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, qui sont des liaisons spécifiques entre l'atome d'azote d'un acide aminé et le groupe carboxyle d'un autre. À l'instar des protéines, les peptides appartiennent à une catégorie plus large appelée « polypeptides ». Cependant, la distinction entre les peptides et les protéines réside dans leur taille : les peptides contiennent généralement jusqu’à cinquante résidus d’acides aminés, tandis que les protéines sont constituées de chaînes plus longues comportant plus de cinquante résidus. Les peptides plus petits, appelés oligopeptides, peuvent ne contenir que deux à dix résidus d’acides aminés.

Les peptides jouent un rôle important dans l'organisme humain. Par exemple, l'insuline régule le métabolisme[6], tandis que la dynorphine intervient dans la transmission des signaux de douleur[7]. Ils jouent également un rôle crucial dans la signalisation endocrinienne et peuvent agir comme facteurs de croissance. Outre leur rôle dans la physiologie humaine, les peptides produits par d'autres organismes peuvent avoir des applications thérapeutiques. Par exemple, les champignons produisent la cyclosporine A, un immunosuppresseur, et l'escargot à cône sécrète le ziconotide, qui est utilisé pour traiter la douleur chronique.

Les peptides se distinguent des protéines par le nombre de résidus d'acides aminés qu'ils contiennent. Les molécules comportant dix résidus d'acides aminés ou moins sont appelées oligopeptides. Les peptides contiennent généralement jusqu'à cinquante résidus d'acides aminés, tandis que les protéines sont composées de plus de cinquante résidus d'acides aminés.

Pourquoi sont-ils importants ?

La recherche médicale et biochimique moderne s'appuie fortement sur l'utilisation des peptides en raison de leur sélectivité, de leur spécificité et de leurs interactions puissantes avec les protéines cibles. La taille relativement petite et la grande surface spécifique des peptides permettent un ancrage plus précis aux molécules cibles, ce qui renforce leur efficacité. L'intérêt des chercheurs pour le développement de ligands et de sondes peptidiques destinés à l'étude des structures et des fonctions des récepteurs cibles s'est considérablement accru ces dernières années.

Les peptides se sont imposés comme des candidats prometteurs pour les traitements thérapeutiques. Ils peuvent être conçus pour être hautement sélectifs, ce qui réduit le risque d’effets secondaires. De plus, les peptides sont rapidement métabolisés par les protéases, ce qui se traduit par une durée d'action plus courte dans l'organisme. Cependant, leur activité peut être prolongée grâce à diverses modifications, telles que l'incorporation d'acides aminés non naturels et de D-acides aminés, la cyclisation et des modifications au niveau des extrémités N- ou C-terminales.

Les peptides thérapeutiques présentent également des avantages par rapport à leurs homologues protéiques. Les produits thérapeutiques biologiques, qui sont généralement des protéines, ont conquis une part croissante du marché pharmaceutique ces dernières années. Si les produits biologiques sont souvent sûrs et efficaces, leur production nécessite des bioréacteurs utilisant des cellules entières, ce qui rend leur purification et leur analyse structurelle complexes et coûteuses. De plus, les produits biologiques doivent généralement être administrés par injection. En revanche, les peptides peuvent souvent être synthétisés chimiquement, ce qui simplifie leur purification et leur analyse. De plus, on observe un nombre croissant d’exemples de peptides actifs par voie orale, ce qui renforce leur attrait pour le développement de médicaments.

Les peptides endogènes sont utilisés tant dans le domaine de la recherche que dans celui des interventions médicales. Leur suivi peut servir à des fins diagnostiques, comme c'est le cas du peptide C, qui permet d'évaluer la production d'insuline et de déterminer les causes d'une hypoglycémie.

Le développement des traitements peptidiques a connu des avancées significatives au fil des ans[8]. L’insuline a été la première protéine thérapeutique introduite pour le traitement du diabète insulinodépendant dans les années 1920. Initialement isolée à partir de pancréas bovins ou porcins, l’insuline humaine est désormais produite à l’aide d’E. coli génétiquement modifié. À l'heure actuelle, soixante médicaments peptidiques approuvés par la FDA sont commercialisés, et les laboratoires pharmaceutiques cherchent de plus en plus à augmenter ce nombre. Environ 140 médicaments peptidiques font l'objet d'essais cliniques, et plus de 500 sont en phase de développement préclinique.

Références

1. 1. Gomes, L. R., Vessoni, A. T. et Menck, C. F. (2017). Les peptides et les protéines dans la signalisation cellulaire. DOI : 10.1002/jcb.26302
2. 2. Zhao, X., & Zhang, W. (2019). Les peptides thérapeutiques dans la régulation de la signalisation cellulaire. DOI : 10.1016/j.peptides.2018.11.002
3. 3. Burbelo, P. D., & O’Hurley, P. (2017). Les hormones peptidiques et les facteurs de croissance dans la communication cellulaire. DOI : 10.1007/s00441-017-2720-4
4. 4. Fischer, E., & Fourneau, E. (1901). « Ueber die Synthese der Peptide ». *Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft*, 34(1), p. 153-162. DOI : 10.1002/cber.19010340123
5. 5. du Vigneaud, V. (1953). La synthèse de l'ocytocine. Journal of the American Chemical Society, 75(18), 4704-4705. DOI : 10.1021/ja01103a507
6. 6. Rother, K. I. (2007). Les dangers du détachement : l'insuline et l'homéostasie du glucose. New England Journal of Medicine, 356(19), 2009-2022. DOI : 10.1056/NEJMra065237
7. 7. Z. R. et al. (2010). La dynorphine : une cible potentielle pour le traitement de la douleur. Douleur, 149(1), p. 120-132. DOI : 10.1016/j.pain.2010.01.027
8. 8. Verma, A., & Gupta, K. (2018). Progrès en matière de thérapies peptidiques : une revue exhaustive. DOI : 10.1016/j.bmc.2018.09.002