Development of inactive modified antithrombin as an antidote to heparin anticoagulants
Développement d’une antithrombine modifiée inactive comme antidote des anticoagulants hépariniques
Résumé
Unfractionnated heparin (UFH), low molecular weight heparins (LMWH), and fondaparinux are used therapeutically as anticoagulants. They potentiate antithrombin (AT): a physiological inhibitor of coagulation. Their therapeutic use is associated with a major risk of bleeding. Currently, protamine sulfate is the only antidote available for UFH. It is partially effective for LMWH, and has no effect against fondaparinux, which has no antidote. So, we propose modified inactive AT, but able to bind heparin molecules as antidote of these heparins. These molecules would compete with plasmatic AT for binding to heparins, and neutralize their anticoagulant effect. To produce that AT, we realized a genetic approach and a chemical approach. In the first approach, we expressed the variant AT-N135Q-Pro394 that had an anti-Xa or anti-IIa activity below 0.02% in the presence of heparins, and heparin affinity three times higher, compared to the plasmatic AT. In the chemical approach, we modified the plasmatic AT by 2,3-butanedione (AT-BD), a chemical reagent for arginin’s characterization. The AT-BD had a moderate loss of anticoagulant activity, and a heparin affinity 20 times higher, compared to the plasmatic AT. Despite these differences in biochemical properties, these two modified AT neutralize similarly heparins in vitro and in a mouse model. Moreover, unlike protamine sulfate, our antidotes had not an intrinsic anticoagulant effect in activated partial thromboplastin test. Thus, this PhD-work offers the first and the only specific antidote described to fondaparinux, and it can be used too alternatively for all anticoagulant heparins.
Les héparines regroupant les héparines standards (HNF), les héparines de bas poids moléculaire(HBPM), et le fondaparinux, sont des médicaments anticoagulants. Ils potentialisent l’antithrombine (AT) : un inhibiteur physiologique de la coagulation. Leur utilisation en thérapeutique est associée à un risque hémorragique majeur. Actuellement, le sulfate de protamine est le seul antidote disponible vis-à-vis des HNF. Il est partiellement efficace vis-à-vis des HBPM, et n’a aucun effet contre le fondaparinux, qui n’a pas d’antidote jusqu’à présent. C’est dans ce contexte que nous proposons des AT modifiées inactives, mais capables de se lier aux molécules d’héparines. Ces AT déplaceraient les molécules d’héparines de l’AT plasmatique, et neutraliseraient leur effet anticoagulant. Pour produire de telles AT, nous avons choisi une approche recombinante et une approche chimique. Dans la première approche, nous avons exprimé le variant AT-N135Q-Pro394. Ce variant possède une activité anti-Xa ou anti-IIa inférieure à 0,02% en présence de dérivés hépariniques, et une affinité à l’héparine 3 fois meilleure, comparée à l’AT plasmatique. En revanche, dans l’approche chimique, nous avons modifié l’AT plasmatique par la 2,3-butanedione (AT-BD), un réactif chimique de caractérisation des arginines. Contrairement au variant, cette AT-BD a une perte d’activité anticoagulante modérée, puis une affinité à l’héparine 20 fois meilleure, comparée à l’AT plasmatique. Malgré ces différences de propriétés biochimiques, ces 2 AT modifiées neutralisent d’une façon similaire les héparines in vitro et sur un modèle murin. Par ailleurs, à l’inverse du sulfate de protamine, nos antidotes n’ont pas d’activité anticoagulante propre sur un test de céphaline activée. Ainsi, ce travail de thèse a permis non seulement de proposer les premiers et les seuls antidotes spécifiques au fondaparinux décrits, mais aussi des antidotes alternatifs pour tous les anticoagulants hépariniques.
Origine : Version validée par le jury (STAR)