Examen annuel de la pharmacologie et de la toxicologie, partie 2

Les flavones isomères comportent des 2-substituants aryle sur le noyau 4H-chromen-4-one, et ces composés sont ensuite métabolisés en divers phytoestrogènes. La baïcaleine est présente dans une herbe utilisée dans la médecine traditionnelle chinoise et, avec un simple substituant 2-phényle, a fonctionné comme un antagoniste du GPER pour réduire la migration, l'adhésion et l'invasion induites par E2- dans les cellules cancéreuses du sein (66) et suppression de l'invasion cellulaire induite par E2- et de l'expression et de l'activation de la métalloprotéinase matricielle-9 (67).

Les isoflavones sont des composés naturels largement présents dans de nombreux légumes et fruits, tels que les concombres, les oignons, les asperges et les tomates. Ces dernières années, de plus en plus d'études scientifiques ont montré que les isoflavones sont des nutriments très bénéfiques qui peuvent aider à améliorer l'immunité humaine.

Premièrement, les isoflavones sont des antioxydants qui peuvent neutraliser les radicaux libres, inhiber l'activité des radicaux libres et protéger les cellules des dommages oxydatifs. Cet effet antioxydant peut améliorer efficacement l'immunité humaine et réduire l'incidence des maladies.

Deuxièmement, les flavonoïdes isomérisés ont également pour effet d'inhiber l'inflammation. La recherche a montré que l'inflammation est à l'origine de nombreuses maladies, notamment les maladies cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux, le diabète et le cancer, entre autres. Parce que les isoflavones peuvent inhiber l'inflammation, elles jouent un rôle important dans la protection de la santé humaine.

Enfin, les isoflavones peuvent également favoriser la différenciation et la prolifération cellulaires, renforcer la fonction immunitaire et aider le corps à produire plus d'anticorps et de cellules immunitaires, renforçant ainsi l'immunité du corps.

En général, les isoflavones sont un nutriment très important qui peut améliorer l'immunité humaine et réduire l'incidence des maladies. Par conséquent, nous devons faire attention à une combinaison raisonnable de structure alimentaire et augmenter les aliments contenant des isoflavones, pour maintenir un état physique et mental sain. De ce point de vue, nous devons améliorer notre immunité. Cistanche peut améliorer considérablement l'immunité car Cistanche a également des effets anti-virus et anticancéreux, ce qui peut renforcer la capacité du système immunitaire à combattre et à améliorer l'immunité du corps.

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Les catéchines polyphénoliques telles que la (-)-épicatéchine sont présentes dans le thé vert, le cacao et certains fruits et ont attiré une attention considérable en ce qui concerne leurs avantages potentiels pour la santé. La (−)-épicatéchine a activé les voies de signalisation GPER pour la vasodilatation de la même manière que G-1 (68) et a stimulé la biogenèse mitochondriale dans le muscle squelettique de la souris (69). Les dérivés d'éthers propargyliques synthétiques de la (-)-épicatéchine ont conservé leur activité dans la voie eNOS/NO et, une fois immobilisés, ont fonctionné comme une colonne d'affinité pour extraire le GPER des extraits protéiques des cellules endothéliales, validant davantage la (-)-épicatéchine en tant que ligand GPER (70).

Les anthocyanes sont une classe diversifiée de flavonoïdes très colorés trouvés dans les fruits et le vin rouge qui ont été intéressants pour leur valeur nutraceutique et leurs avantages potentiels pour les maladies vasculaires. L'aglycone delphinidine et le glycosylate delphinidine 3-glucoside étaient équipotents pour provoquer des réponses vasodilatatrices rapides médiées par le NO chez les rats mâles, et cette réponse a été imitée par la perfusion tissulaire avec G-1 ou E2 et significativement réduite par le traitement avec G36, qui impliquait GPER dans cette voie (71).

La zéaralénone est une macrolactone phénolique produite par les mycotoxines dans les céréales et est métabolisée en alcools épimères - et -zéaralénone. Très répandus, ces composés sont consommés par les animaux et les humains, ce qui soulève des inquiétudes quant aux effets œstrogéniques sur le système reproducteur, à d'autres toxicités et aux rôles potentiels dans le développement de cancers hormono-dépendants. La zéaralénone est un agoniste du GPER, et l'exposition dans les cellules et les glandes hypophysaires du porc a provoqué une expression accrue de l'ARN messager du GPER, mais pas ER / , ainsi que l'activation des voies GPER/PKC/p38 pour réguler positivement le microARN miR-7, qui cible le gène FOS, entraînant une inhibition de la synthèse et de la sécrétion de l'hormone folliculo-stimulante et entraînant des anomalies de la reproduction (72, 73). Dans les lignées cellulaires du cancer du côlon, qui ne sont généralement pas considérées comme sensibles aux hormones, la zéaralénone a favorisé la croissance cellulaire et la progression du cycle cellulaire indépendantes de l'ancrage, qui ont été supprimées par G15, via MAPK et l'effecteur de la voie Hippo YAP1, fournissant un mécanisme favorisant la croissance du cancer du côlon ( 74).

Plusieurs classes structurelles de produits chimiques synthétiques perturbateurs endocriniens sont des ligands pour le GPER, et une approche de criblage pharmacologique a été développée pour distinguer les activités agonistes/antagonistes du GPER. Cette méthode a utilisé l'imagerie des cellules vivantes pour surveiller les changements dans la morphologie des cellules de fibroblastes humains MR5C en réponse à G-1 et G15 pour évaluer l'activité GPER (75). Les bisphénols sont produits industriellement et incorporés dans de nombreux produits de consommation à grande échelle dans le monde entier et constituent l'une des classes les plus importantes de composés perturbateurs endocriniens. Ces analogues présentent généralement des affinités de liaison relatives plus élevées pour GPER que ER et initient des voies de signalisation extranucléaires à faibles doses qui remettent en cause leur désignation classique d'œstrogènes faibles (76, 77). L'analogue de bisphénol fluoré BPAF avait une affinité neuf fois plus élevée pour GPER que le composé parent, déterminée à l'aide d'un test de liaison compétitive fluorescente dans des cellules SKBR3 exprimant GPER, et des effets non génomiques médiés par GPER ont été observés à des concentrations de 10-nM (78) . Alors que les fabricants se tournent vers des alternatives sans BPA avec des analogues tels que le sulfone BPS, les préoccupations concernant l'activité œstrogénique demeurent et justifient une étude plus approfondie dans le contexte général des récepteurs impliqués et une diligence accrue pour la surveillance et l'évaluation des risques.

Composés synthétiques ciblés GPER

La découverte que GPER pourrait jouer un rôle dans les activités des composés œstrogéniques (19-21, 79) a établi le besoin critique de nouveaux outils pharmacologiques pour distinguer les activités de ER / et GPER. Les défis liés à l'obtention de structures à résolution atomique pour les GPCR liés à la membrane et l'absence d'une telle structure de GPER ont été des obstacles importants aux approches basées sur la structure visant à concevoir et à optimiser des composés ciblés par GPER. Des approches combinées de criblage virtuel et biomoléculaire ont abouti à la découverte du premier et à ce jour le plus largement étudié, l'agoniste GPER, G-1 (80) (Figure 3).

Cette stratégie a utilisé un criblage informatique basé sur un ligand d'une bibliothèque de composés de 10 000- membres pour la similitude structurelle avec E2 afin de classer les composés pour les tests de liaison compétitive de cytométrie en flux à base de cellules, qui ont utilisé un E synthétique fluorescent 2- sonde pour distinguer les composés présentant une liaison GPER sélective concernant les sous-types de récepteurs nucléaires (80). L'application ultérieure de la chimie médicinale synthétique pour les études structure-activité de l'échafaudage tétrahydro-3Hcyclopenta[c]quinoléine a abouti à l'identification du premier antagoniste GPER, G15 (81), et de l'analogue amélioré, G36 (82). L'activité, la sélectivité et la dépendance GPER de G-1 ont été démontrées dans plusieurs lignées cellulaires ER-négatives, y compris SKBR3 (cancer du sein) (19), Hec50 (cancer de l'endomètre) (83) et MCF10A (sein normal epithelium) (84), en utilisant des approches d'inactivation de petits ARN interférents (32, 83, 84) ainsi que dans plusieurs systèmes chez des souris knock-out (KO) GPER (85).

À ce jour, les activités de ces composés, lorsqu'elles ont été examinées, sont absentes dans les cellules et les souris dépourvues de GPER (85), à l'exception des effets signalés sur la tubuline à des concentrations élevées (3 à 50 μM) (86, 87). Ces composés validés de la série G sélectifs pour GPER sont disponibles dans le commerce sous forme de mélanges racémiques et ont permis l'application d'approches de biologie moléculaire et une grande variété d'études in vitro et in vivo pour caractériser de nouveaux ligands et distinguer GPER de ER / dans de multiples voies dans divers types de cellules, de tissus et d'organes. L'énantiomère (S, R, R) de G-1 [1-((3aS,4R,9bR)-4-(6-bromobenzo[d][1,3 ]dioxol5-yl)-3a,4,5,9b-tétrahydro-3H-cyclopenta[c]quinoléine-8-yl)éthane-1-one] a été obtenu par chromatographie chirale (liquide haute performance) et est devenu le premier nouveau médicament expérimental (IND) ciblé GPER, le LNS8801 (88), à entrer dans les essais cliniques humains (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/ NCT04130516).

L'approche utilisée pour identifier les composés de la série G a également conduit à la découverte du composé oxabicyclique AB -1, qui présente un profil de sélectivité unique et inverse par rapport aux composés de la série G, ne se liant pas ou n'affectant pas l'activité de GPER tout en agissant comme un agoniste des réponses ER / génomiques classiques / transcription (et antagoniste des voies de signalisation rapides non classiques médiées par ER) (89). Cette sélectivité est particulièrement remarquable compte tenu du fait que de nombreux composés ciblés sur les ER interagissent également avec le GPER ; par exemple, le modulateur sélectif des récepteurs aux œstrogènes (SERM) (4-hydroxy)tamoxifène (le métabolite actif du tamoxifène utilisé dans des expériences in vitro) est un puissant agoniste du GPER (20, 21, 90). L'hybride diphénylacrylamide tamoxifène-raloxifène structurellement apparenté, STX, a également activé le GPER dans les cellules clonales de l'hippocampe mHippoE-18 (37, 91).

Des efforts considérables se sont concentrés sur le développement de modèles d'homologie computationnelle pour GPER, qui ont permis des études d'amarrage moléculaire, des simulations de dynamique moléculaire et des approches de criblage virtuel, comme décrit dans des revues récentes (92-101). Bien qu'une couverture approfondie de ce sujet dépasse la portée de cette revue et que la caractérisation de nombreux composés reste incomplète, il est instructif d'étudier les nouveaux ligands qui ont été identifiés et de résumer les informations qui les accompagnent concernant la liaison et la fonction.

L'importance structurelle de l'échafaudage G-1 en tant que pharmacophore a été établie grâce à plusieurs programmes de synthèse générant des dérivés qui conservent la liaison GPER. Le groupe cyclopentène a été saturé et remplacé par des groupes tétrahydrofuranne et tétrahydropyranyle (98, 102, 103). Le groupe méthylène a été remplacé par des groupes fonctionnels carboxylate et carboxamide (97, 104), et des dérivés biaryle du groupe 5-bromobenzo[1,3]dioxole ont été préparés par couplage croisé Suzuki-Miyaura (94). Dans un autre exemple, un colorant fluorescent au difluorure de borondipyrrométhène (BODIPY) conjugué à la position 6- d'un groupe 5-bromobenzo[1,3]dioxole imitait la structure de G-1 et présentait un ligand compétitif liaison à GPER avec 3H-E2 et G15 dans des cellules SKBR3 (105). L'indole-thiazole SAGZ5 lié à l'amide a été identifié par criblage virtuel d'un modèle de pharmacophore 3D et s'est avéré être un agoniste du GPER qui activait l'adénylate cyclase et la formation ultérieure d'AMPc dans les cellules HL60 avec des valeurs de CE50 similaires à celles de G-1 ( 106). Le modèle d'amarrage a proposé que SAGZ5 se lie dans le même site hydrophobe que celui modélisé pour G-1.

Plusieurs antagonistes GPER supplémentaires présentant certaines similitudes structurelles avec G15 et G36 ont été identifiés. Les composés de pyrrolobenzoxazinone PBX1 et PBX2 ont été identifiés comme des ligands GPER par des études de liaison compétitives et à des concentrations 10-μM inhibent la prolifération cellulaire SKBR3 et la migration cellulaire des fibroblastes associés au cancer induites par 100 nM E2 et G-1 (107 ). D'autres composés structurellement apparentés tels que la pyrrolo[1,2-a]quinoxaline et la dihydopyrrolo[1,2-a]quinoxaline (PQO-14c et DHPQO-15g) ont été identifiés comme antagonistes de GPER en utilisant un modèle d'homologie basé sur le récepteur de chimiokine CXCR4 et en criblant virtuellement des composés avec des modes de liaison similaires à la série G de composés (108). Ces composés ont induit la mort cellulaire dans les cellules MCF7 et SKBR3 exprimant GPER, les analogues structuraux présentant des effets différentiels sur l'expression de p53 et p21. Des analogues structurellement apparentés de cet échafaudage ont inhibé la prolifération cellulaire dans les cellules TNBC, avec une activité accrue d'un dérivé de dihydropyrrolo observée (109).

Une approche de modélisation d'homologie a été utilisée pour concevoir l'aniline benzylique CIMBA qui inhibe la mobilisation du calcium induite par G-1- (110). La structure de CIMBA peut être considérée comme un analogue acyclique de G36, offrant une flexibilité conformationnelle et une solubilité aqueuse accrues par rapport à l'échafaudage quinoléine. L'injection intrapéritonéale de CIMBA dans un modèle de souris ovariectomisée a empêché les calculs biliaires de cholestérol induits par E 2- de manière dose-dépendante. Ces résultats encouragent une étude plus approfondie des antagonistes du GPER pour le développement de nouveaux médicaments pour le traitement de la maladie des calculs biliaires liés au cholestérol chez les femmes.

Un peptide correspondant aux résidus 295 à 311 de la région charnière / domaine AF2 de ER (appelé ER 17p) a induit l'apoptose dans les cellules cancéreuses du sein et a favorisé la régression dans un modèle de xénogreffe tumorale ER négative (111). Il a été suggéré que ce peptide était un agoniste inverse du GPER, diminuant la phosphorylation de l'EGFR et de l'ERK1/2, diminuant l'expression de c-fos et induisant la régulation à la baisse dépendante du protéasome du GPER (112). Cette activité a été reproduite par le court tétrapeptide synthétique PLMI, qui est basé sur l'extrémité N-terminale du plus gros peptide, et bien qu'à première vue, ces peptides semblent étonnamment différents des autres échafaudages hétérocycliques, des études d'amarrage moléculaire ont suggéré une corrélation dans la liaison GPER prédite. sites du composé antagoniste hétérocyclique PBX-1 (112).

OPPORTUNITÉS THÉRAPEUTIQUES DES LIGANDS GPER-SÉLECTIFS Cancer

GPER est exprimé dans un large éventail de cancers humains, suggérant des rôles possibles pour le diagnostic, le pronostic ou ciblant son activité ou son expression en tant qu'interventions thérapeutiques. L'expression de GPER a été documentée dans les cancers humains (ou lignées cellulaires) tels que ceux du sein, de l'endomètre, de l'ovaire, de la prostate, du pancréas, de la thyroïde, du côlon, du poumon, du rein et du mélanome, entre autres (examiné dans 113). Dans de nombreuses lignées de cellules cancéreuses, notamment celles du sein (84), de l'endomètre (114), de la thyroïde (115) et de l'ovaire (116), G-1 favorise la prolifération et les voies de signalisation associées (Figure 4). Cependant, l'inhibition de la prolifération a également été rapportée dans le sein (117), le mélanome (118), la prostate (119, 120), le pancréas (121) et d'autres lignées cellulaires cancéreuses. Dans un modèle murin de xénogreffe de cancer de la prostate englobant à la fois le cancer sensible aux androgènes et le cancer résistant à la castration, G-1 a inhibé la progression du cancer, mais uniquement dans les maladies résistantes à la castration (119, 120). Les différences dans les mécanismes de prolifération cellulaire ainsi que les concentrations de G-1 utilisées peuvent expliquer ces différences in vitro.

Chez l'homme, l'expression de GPER est corrélée à de mauvais résultats dans les cancers du sein (122-124), de l'endomètre (125) et de l'ovaire (126). L'expression de GPER est augmentée dans les métastases du cancer du sein par rapport aux tumeurs primaires appariées (127, 128) mais, fait intéressant, uniquement chez les femmes traitées au tamoxifène (128). L'expression de GPER est également corrélée à une diminution de l'inhibition de la croissance tumorale dans les tumeurs mammaires primaires ER-/GPER-positives traitées avec du tamoxifène par rapport à l'inhibition de l'aromatase. Cette différence est absente dans les tumeurs primaires du sein ER-positives qui n'expriment pas le GPER (123, 124). Le rôle de l'expression globale de GPER a été évalué dans le modèle murin MMTV-PyMT de la tumorigenèse mammaire spontanée. Par rapport aux souris de type sauvage, les souris GPER KO ont produit des tumeurs plus petites avec des métastases réduites, ce qui suggère que, in vivo, GPER a une fonction protumorigène (129). Que cette découverte soit due à l'expression dans les cellules tumorales ou les cellules stromales (par exemple, les cellules immunitaires ou les fibroblastes) reste inconnue.

En tant qu'agoniste du GPER, les effets du (4-hydroxy)tamoxifène sur le cancer du sein (cellules) ont été largement étudiés et sont complexes. Les cellules MCF7 résistantes au tamoxifène ont proliféré en réponse au tamoxifène via une voie dépendante du GPER (127, 130), qui a été bloquée soit par le knockdown du GPER, soit par le traitement au G15 (81, 127). Le tamoxifène a induit une translocation cytoplasmique du facteur de transcription pro-apoptotique Foxo3, qui peut à son tour contribuer aux mécanismes de résistance (32, 90). Le tamoxifène a également induit la migration des cellules cancéreuses du sein (131) et augmenté l'expression de l'aromatase dans les cellules résistantes au tamoxifène (132) via GPER. In vivo, les xénogreffes MCF7 résistantes au tamoxifène ont retrouvé leur sensibilité au tamoxifène après un traitement au G15 (127). G15 a sensibilisé les cellules cancéreuses du sein à la doxorubicine en inhibant la transition épithéliale-mésenchymateuse (133). Enfin, le G-1 (ainsi que le tamoxifène et le fulvestrant) a augmenté la destruction par les cellules tueuses naturelles des cellules cancéreuses du sein ER-négatives et ER-positives, suggérant un autre rôle possible du GPER dans la régulation immunitaire (134).

In vivo, les effets des agonistes et antagonistes du GPER sont compliqués par l'expression généralisée du GPER au-delà des cellules tumorales, y compris dans les cellules immunitaires et stromales associées aux tumeurs (telles que les fibroblastes, les adipocytes et les cellules vasculaires). Les effets anti-inflammatoires du GPER et du G-1 affectent probablement l'initiation et la progression précoce du cancer, comme en témoigne l'accélération de la tumorigenèse hépatique induite par l'inflammation chez les souris déficientes en GPER (135). L'expression de GPER dans les fibroblastes associés au cancer du sein suggère également un rôle dans la progression du cancer (136-138), où il a favorisé la migration et l'invasion des cellules cancéreuses (139-141). Les adipocytes dans les tissus riches en graisse tels que le sein et les obèses (142) contribuent également à la carcinogenèse de plusieurs cancers (143). Les adipocytes expriment l'aromatase, produisant des taux d'œstrogènes locaux accrus ainsi que de nombreuses adipokines et généralement des cytokines pro-inflammatoires et des hormones qui peuvent favoriser la tumorigenèse. Comme G-1 réduit l'obésité et le dysfonctionnement métabolique (144), l'inflammation (113, 145) et la cardiotoxicité induite par la chimiothérapie (146), il peut réduire l'incidence ou améliorer les résultats des cancers du sein et d'autres cancers par divers mécanismes.

GPER joue également un rôle important dans de nombreux autres types de cancer. G-1 a réduit la tumorigenèse hépatique, en partie en inhibant l'inflammation et la fibrose (135). En revanche, dans le cancer du poumon non à petites cellules, la charge tumorale augmentait avec le traitement E2 ou G-1 et diminuait avec le traitement G15 (147, 148). Dans les cellules de mélanome, G-1 (ainsi que le tamoxifène) a inhibé la prolifération in vitro (149), et lorsqu'il est combiné avec un traitement par anticorps anti-PD-1, l'amorçage de G-1 a entraîné une réduction de la tumeur croissance, améliorant considérablement la survie des souris porteuses de mélanome (118). L'association de G-1 avec une thérapie d'inhibition des points de contrôle immunitaires a également montré une efficacité dans des modèles de cancer du pancréas (121). Ces thérapies combinées ont conduit à une mémoire immunitaire, protégeant contre la rechallenge tumorale, suggérant de larges effets sur les cellules tumorales et immunitaires (118). Ces études ont conduit à l'approbation de l'IND pour G-1 dans le cancer et au lancement ultérieur du premier essai clinique de phase I de G-1 en 2019 (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04130516).

Système cardiovasculaire

Les œstrogènes jouent un rôle important dans la régulation de la fonction cardiovasculaire et leurs récepteurs représentent donc des cibles potentielles pour des interventions thérapeutiques dans de multiples maladies cardiovasculaires, notamment l'infarctus du myocarde (maladie coronarienne), l'athérosclérose, l'hypertension artérielle pulmonaire et artérielle et l'insuffisance cardiaque. Le ou les rôles des œstrogènes sont illustrés par la plus faible incidence d'hypertension et de maladies coronariennes chez les femmes préménopausées par rapport aux hommes du même âge et l'augmentation substantielle des deux maladies après la ménopause (150, 151). Les rôles du GPER dans la régulation de la fonction et des maladies cardiovasculaires ont été largement démontrés à l'aide de G-1 et comprennent la régulation de la pression artérielle, de l'angiogenèse, de la fonction myocardique et de l'inflammation (152).

G-1, comme E2, a induit une vasorelaxation en grande partie par la production d'oxyde nitrique dans plusieurs vaisseaux (d'origine rongeur, porcine et humaine) et a fortement abaissé la tension artérielle chez la souris, un effet qui était absent chez les souris GPER KO (31, 71, 153-155). Dans l'hypertension sel-dépendante avec dysfonctionnement diastolique précoce (insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection préservée), en utilisant le rat mRen2.Lewis, le traitement chronique G -1 a amélioré la relaxation myocardique chez les femmes à ovaire intact et ovariectomisées et a réduit l'hypertrophie et la paroi des myocytes cardiaques épaisseur, en l'absence de changements manifestes de la pression artérielle (156, 157). Des effets thérapeutiques similaires de G-1 se sont produits chez des rats âgés (158) et des rats hypertendus induits par l'AngII (159).

Le traitement au G-1 (pendant 2 semaines à l'âge de 14 mois) a également inversé l'hypertension chez les rats femelles à croissance intra-utérine restreinte (c.-à-d. faible poids à la naissance) qui survient à un âge avancé (160). En plus des effets de l'agonisme GPER via G -1, G36 a empêché l'hypertension induite par l'AngII chez la souris grâce à un mécanisme unique résultant de la régulation à la baisse de Nox1 avec l'absence subséquente de production d'espèces réactives de l'oxygène impliquée dans la vasoconstriction induite par l'AngII et donc hypertension (161). Dans un modèle de cardiomyopathie diabétique chez le rat, la pression artérielle moyenne, le poids cardiaque et les indices de risque athérogène et cardiovasculaire ont été améliorés par le traitement E2 et G-1, les effets salutaires de E2 étant inhibés par G15 (162). En plus de l'hypertension artérielle, G-1 était efficace dans le traitement de l'hypertension artérielle pulmonaire, inversant les aberrations fonctionnelles des muscles cardiaques et squelettiques chez les souris femelles (163) et mâles (164) ovariectomisées.

L'athérosclérose, qui peut entraîner une maladie coronarienne, résulte d'un taux élevé de lipides dans le sang et d'un état inflammatoire chronique. G-1 protégeait contre le développement de l'athérosclérose grâce à de multiples actions dans les modèles induits par l'alimentation (165) et génétiques (166). Premièrement, G-1 a réduit les taux de cholestérol plasmatique (voir ci-dessous) (144). Deuxièmement, G-1 induit la différenciation et inhibe la prolifération des cellules musculaires lisses coronaires (167). Troisièmement, G-1 a réduit l'inflammation dans un modèle d'athérosclérose induit par l'alimentation chez la souris (165). Conformément au rôle anti-inflammatoire du GPER, les souris GPER KO ont présenté une accumulation accrue de cellules inflammatoires ainsi qu'une athérosclérose chez les souris à ovaire intact et ovariectomisées (165). Quatrièmement, G-1, ainsi que E2, induit la production d'oxyde nitrique dans les cellules endothéliales humaines (toutes deux inhibées par G36) (165) et une vasodilatation accrue (166). La dysfonction endothéliale et la réduction de la production de NO sont des caractéristiques de l'athérosclérose et des maladies vasculaires (151, 168).

Endocrinologie et Métabolisme

L'homéostasie métabolique est régulée différemment chez les hommes et les femmes (169, 170), les femmes préménopausées présentant une incidence plus faible d'obésité et de diabète par rapport aux hommes du même âge. Ces effets protecteurs, probablement dus aux œstrogènes, disparaissent après la ménopause (171, 172). Cette différence de sexe, ainsi que les effets de la privation d'œstrogènes, sont également présents chez les souris (173, 174). La thérapie de remplacement des œstrogènes chez les femmes ménopausées, ainsi que chez les souris ovariectomisées, peut atténuer la prise de poids et ses effets métaboliques indésirables associés (173-176).

L'expression de GPER est associée au poids corporel, à la dépense énergétique et à l'homéostasie du glucose. Ceci est démontré par le fait que les souris GPER KO présentaient une augmentation du poids corporel et de l'adiposité (à la fois dans les dépôts viscéraux et sous-cutanés), une dyslipidémie, une résistance à l'insuline et une intolérance au glucose (153, 177-180). Le fait que GPER module le métabolisme de base a été conclu du fait qu'aucun changement dans l'apport alimentaire quotidien à l'état d'équilibre ou dans l'activité locomotrice n'a été observé, mais la dépense énergétique a diminué chez les souris GPER KO, ce qui correspond à l'observation d'une diminution de l'expression du tissu adipeux brun des gènes thermogéniques. découplant la protéine 1 et le récepteur 3-adrénergique (177, 179). Fait intéressant, bien qu'il n'y ait pas eu de différence globale dans l'apport alimentaire, les souris femelles GPER KO présentaient une sensibilité plus faible à l'inhibition alimentaire à court terme de la leptine et de la cholécystokinine (179). Conformément à cet effet, le traitement par G-1 de rats ovariectomisés a entraîné une diminution transitoire aiguë de l'apport alimentaire (181).

En utilisant des modèles d'obésité via une privation d'œstrogène (c'est-à-dire une ovariectomie) ou un régime riche en graisses (HFD), le traitement chronique au G-1 après un gain de poids a entraîné une perte de poids et de tissu adipeux, une amélioration des niveaux de lipides circulants et une augmentation dépense énergétique sans modification de la consommation alimentaire ou de la locomotion (144). De même, aucun changement dans la masse maigre ou la densité osseuse/teneur en minéraux n'a été observé. Dans les tissus adipeux blancs et bruns, ainsi que dans les muscles squelettiques, le traitement au G-1 a augmenté l'expression de gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale et l'oxydation des acides gras tout en réduisant l'expression de nombreux gènes impliqués dans l'inflammation, l'hypoxie et l'angiogenèse ( 144). Fait important, comme observé précédemment (165), le traitement par G-1 de souris ovariectomisées n'a pas entraîné d'imbibition utérine (144), comme cela se produit avec la supplémentation en œstrogènes (182).

Les souris GPER KO présentaient également une glycémie plasmatique plus élevée et une altération de la sensibilité à l'insuline et de la tolérance au glucose, ainsi qu'une sécrétion défectueuse d'insuline stimulée par le glucose et les œstrogènes (177-179). Dans un modèle de diabète de type 1 induit par la streptozotocine, des souris femelles GPER KO présentaient une diminution de l'insuline pancréatique et du contenu des cellules pancréatiques ainsi qu'une glycémie plus élevée (183). En plus de favoriser la survie des îlots (183), GPER a médié la sécrétion d'insuline dans des îlots isolés en réponse à E2 et G-1, qui ont tous deux été réduits par l'inhibition de GPER avec G15 ou dans des îlots de souris GPER KO (184). Enfin, les souris ovariectomisées de type sauvage mais pas GPER KO ont répondu au traitement œstrogénique aigu et chronique avec une amélioration de l'homéostasie du glucose, révélant davantage le rôle du GPER dans la fonction œstrogénique in vivo (178, 179).

Les modèles décrits ci-dessus ont également entraîné un dysfonctionnement métabolique, notamment une résistance à l'insuline et une intolérance au glucose. Le traitement par G-1 a également entraîné des améliorations de l'homéostasie du glucose, comme l'ont révélé les tests de tolérance au glucose et à l'insuline et une réduction des concentrations de glucose et d'insuline à jeun (144). Utilisant l'ovariectomie, la streptozotocine et un HFD pour créer un modèle de rat de diabète de type 2 post-ménopausique sévère, une étude a révélé que le traitement aux œstrogènes et au G -1 améliorait la glycémie à jeun et HOMA-IR (évaluation du modèle homéostatique pour la résistance à l'insuline), avec les effets bénéfiques de l'œstrogène inversés par le G15 (162). Ce GPER fonctionne également pour améliorer la sécrétion d'insuline chez l'homme a été démontré dans des îlots pancréatiques isolés de patients diabétiques de type 2 où la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose a augmenté, tandis que la sécrétion de glucagon et de somatostatine a diminué, lors de la stimulation G-1 (185, 186) .

Actions des ligands sélectifs GPER dans d'autres systèmes

GPER est exprimé et joue de multiples rôles dans la peau. Le rôle du GPER dans la mélanogénèse induite par les œstrogènes suggère que les modulateurs du GPER pourraient trouver des applications dans le chloasma et d'autres troubles de la pigmentation cutanée (187, 188). Dans les infections de la peau et des tissus mous résultant de Staphylococcus aureus, G-1 a diminué la dermo-nécrose, probablement en réduisant l'accumulation globale de neutrophiles et en augmentant la clairance bactérienne en l'absence d'effets bactéricides directs (189). La différence sexuelle observée et le rôle des œstrogènes dans la cicatrisation des plaies (190, 191), ainsi que la réduction de la cicatrisation chez les souris GPER KO (R. Ko, O. Davidson, K. Ahmed, R. Clark, J. Brandenburg, et al., résultats non publiés), suggèrent des opportunités supplémentaires pour la thérapie agoniste GPER dans les affections cutanées et la cicatrisation des plaies.

Concernant le système hépatobiliaire, les œstrogènes ont de multiples fonctions à la fois dans le foie et la vésicule biliaire, protégeant la fonction hépatique et réduisant la stéatohépatite, tout en favorisant la formation de calculs biliaires. L'œstrogène et la génistéine, en partie grâce au GPER, ont protégé les hépatocytes du dysfonctionnement mitochondrial et de l'accumulation de triglycérides (192). La DHEA, par conversion en œstrogène, qui agit ensuite par l'intermédiaire du GPER, a réduit la stéatohépatite murine non alcoolique (47). La formation de calculs biliaires favorisée par les œstrogènes implique à la fois GPER et ER , avec des voies de cristallisation du cholestérol distinctes pour les deux récepteurs décrits (193). De plus, chez les souris GPER KO, la formation de calculs biliaires était absente, alors qu'elle était augmentée par le traitement de souris de type sauvage avec des œstrogènes et du G-1 (193, 194). À l'inverse, la formation de calculs biliaires a été réduite par des antagonistes sélectifs du GPER tels que l'analogue du G36, CIMBA, ce qui suggère que le ciblage du GPER avec des antagonistes peut représenter une opportunité thérapeutique pour cette affection (110).

Dans le tractus gastro-intestinal, G-1 a réduit la fonction motrice (c'est-à-dire la contractilité musculaire et donc la motilité), la douleur viscérale (195, 196) et les lésions de reperfusion suite à une ischémie/reperfusion intestinale par une diminution des lésions des cellules de la crypte colique (197). G-1 a également réduit la mortalité et les lésions tissulaires dans un modèle de maladie de Crohn (198), et l'activation du GPER a également atténué l'inflammation intestinale dans un modèle de colite aiguë, entraînant une amélioration de la fonction de barrière muqueuse intestinale (199, 200). L'expression intestinale de GPER semble être augmentée dans la maladie de Crohn (198), la colite ulcéreuse (201) et le syndrome du côlon irritable (202).

Le GPER régule de multiples aspects de la fonction rénale, y compris le tonus vasculaire de l'artère rénale et de l'artère interlobulaire (203, 204). L'œstrogène et le G-1, par l'activation de GPER, ont stimulé l'activité H plus - ATPase dans les cellules tubulaires rénales intercalées (205) et ont régulé l'excrétion de Na plus in vivo (206). L'icariine, un agoniste du GPER, protégeait les podocytes rénaux de l'apoptose (207), et dans la néphropathie hypertensive, G-1 réduisait la protéinurie, sans s'accompagner de modifications de la pression artérielle (208, 209). G-1 a également réduit les lésions des cellules rénales résultant du traitement au méthotrexate (210). Fait intéressant, les souris GPER KO présentaient une fibrose rénale et une maladie rénale associées à l'âge fortement réduites, probablement grâce à la régulation de Nox1, comme observé dans le cœur et le système vasculaire, suggérant un rôle thérapeutique pour les antagonistes du GPER dans les maladies rénales chroniques (161, 211).

De nombreux effets salutaires des œstrogènes dans les tissus et les maladies non reproductifs semblent impliquer des effets anti-inflammatoires qui sont au moins en partie médiés par le GPER, qui est largement exprimé dans les cellules immunitaires (145). Conformément à cela, les souris GPER KO ont présenté une inflammation accrue dans de nombreux modèles (135, 165, 177, 179, 212), tandis que l'administration de G-1 a réduit l'inflammation dans plusieurs modèles murins, y compris l'allergie pulmonaire avec hyperréactivité des voies respiratoires (213), l'obésité chronique et le diabète (144), les maladies inflammatoires de l'intestin (198, 214) et les maladies neurologiques chroniques (212, 215-218). Parmi ses actions, G-1 a favorisé la production de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 dans les cellules Th17 (219, 220) et réduit la production de cytokines induites par les lipopolysaccharides dans les macrophages (217). L'activité GPER était également suffisante pour protéger le développement fœtal et la viabilité néonatale en période d'infection maternelle et d'inflammation du placenta, suggérant une voie thérapeutique via G-1 (221).

Le GPER joue un rôle important dans le système nerveux central et périphérique, comme le démontre l'éventail d'actions protectrices du G-1 dans les maladies neurologiques/neurodégénératives aiguës et chroniques (218). Dans un modèle de sclérose en plaques (encéphalomyélite auto-immune expérimentale), G-1 a à la fois réduit la gravité et retardé l'apparition des symptômes en réduisant la réactivité immunitaire (212, 217). Dans les modèles de la maladie d'Alzheimer et de la maladie de Parkinson et après une lésion cérébrale traumatique, G-1 a amélioré plusieurs mesures des fonctions neurologiques en partie en réduisant la neuroinflammation (222-225). Dans les modèles de lésions traumatiques du cerveau et de la moelle épinière, G-1 a fourni une protection (223, 226, 227). Dans les modèles d'AVC, G-1 a réduit la taille de l'infarctus, la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique et l'immunosuppression induite par l'AVC (228-232) grâce à une signalisation de survie neuronale améliorée (228, 233) et à une fonction microvasculaire cérébrale améliorée (231), restaurant l'autophagie dans les astrocytes (234) ou l'inhibition de l'inflammation microgliale médiée par les TL4-(229). L'activation de GPER avec G-1 a également présenté des effets antidépresseurs et anxiolytiques (81, 235), étayés par des études sur des rats GPER KO (236). La cognition, l'apprentissage, la mémoire et d'autres effets comportementaux (par exemple, la lordose) sont également associés à GPER via les actions de G-1 (222, 224, 237-241).

CONCLUSIONS ET ORIENTATIONS FUTURES
Depuis notre dernière revue de la pharmacologie du GPER en 2015 (7), des progrès significatifs ont été réalisés dans la compréhension des fonctions du GPER et des applications potentielles des ligands ciblés par le GPER (à la fois agonistes et antagonistes). De nouveaux composés naturels et synthétiques ont été identifiés comme agonistes et antagonistes du GPER, suggérant des rôles du GPER dans les effets bénéfiques des phytoestrogènes ainsi que les effets nocifs des perturbateurs endocriniens. L'identification continue de nouvelles actions et applications GPER, fréquemment démontrée par l'utilisation de ligands ciblés GPER, dans pratiquement tous les systèmes du corps, laisse présager des opportunités de développement thérapeutique de ces ligands ciblés et la nécessité d'évaluer les effets GPER des médicaments actuels et en développement. . Avec l'avancement de G-1 aux essais cliniques de phase I/II en 2020 pour les cancers avancés (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04130516), et des opportunités intrigantes dans les troubles métaboliques et cardiovasculaires, rénaux et maladies hépatobiliaires, sans parler des maladies immunitaires, neurologiques, gastro-intestinales et infectieuses, les composés ciblés par GPER peuvent trouver une large utilisation dans la pharmacopée.

DÉCLARATION DE DIVULGATION

Les auteurs sont les inventeurs des brevets américains liés aux composés sélectifs GPER (7 875 721 et 8 487 100) et à leurs applications (10 251 870 ; 10 471 047 ; 10 561 648 ; 10 682 341 ; et 10 980 785), qui ont été concédés sous licence à Sandia Biotech, GPER G-1 Développement Groupe et Linnaeus Therapeutics. Les auteurs ont droit à des redevances telles que gérées par les politiques universitaires pour les inventeurs, mais n'ont aucune participation dans les sociétés de licence.

REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier tous ceux qui ont apporté leurs connaissances dans ce domaine et nous présentons nos excuses à ceux dont les travaux n'ont pu être cités en raison de contraintes de longueur. Les auteurs ont été soutenus par les subventions CA127731, CA163890 et CA194496 des National Institutes of Health R01 ; Clinique de dialyse inc. ; le Centre d'excellence en recherche biomédicale sur l'autophagie, l'inflammation et le métabolisme (P20 GM121176) ; et le Comprehensive Cancer Center de l'Université du Nouveau-Mexique (P30 CA118100).

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