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Si vous cherchez la différence entre les peptides et les protéines, la réponse courte est « la taille ».

Les peptides et les protéines sont tous deux constitués de chaînes de blocs de construction de base du corps – les acides aminés – et maintenus ensemble par des liaisons peptidiques. En termes de base, la différence est que les peptides sont constitués de plus petites chaînes d’acides aminés que les protéines.

Mais la définition, et la façon dont les scientifiques utilisent chaque terme, est un peu lâche. En règle générale, un peptide contient deux acides aminés ou plus. Et pour rendre les choses un peu plus compliquées, vous entendrez souvent les scientifiques parler de polypeptides – une chaîne de 10 acides aminés ou plus.

Le Dr Mark Blaskovich de l’Institut de bioscience moléculaire (IMB) de l’Université du Queensland en Australie affirme qu’environ 50-100 acides aminés est la limite entre un peptide et une protéine. Mais la plupart des peptides trouvés dans le corps humain sont beaucoup plus courts que cela – des chaînes d’environ 20 acides aminés.

Il existe également une variante importante de peptide appelée le cyclotide. Comme pour le peptide et la protéine, le cyclotide est également composé d’une chaîne d’acides aminés, mais contrairement aux autres, les extrémités d’un cyclotide sont réunies pour former un cercle.

Comme nous le verrons plus loin, cette structure est importante pour la fabrication de médicaments thérapeutiques à base de peptides.

Pour ce qui est des protéines, les biochimistes réservent généralement ce terme aux grandes molécules peptidiques, qui peuvent soit être une longue chaîne de 100 acides aminés ou plus – un « polypeptide complexe », si vous préférez – soit être constituées de plusieurs chaînes d’acides aminés réunies.

L’hémoglobine, présente dans vos globules rouges et essentielle au transport de l’oxygène, est une telle protéine. Elle est composée de quatre chaînes d’acides aminés différentes – deux avec 141 acides aminés chacune et deux avec 146 acides aminés chacune.

Pourquoi les peptides sont la « prochaine grande chose » dans la recherche médicale

Les biochimistes sont excités par les possibilités présentées par les peptides et les protéines en tant que produits pharmaceutiques parce qu’ils imitent si souvent exactement le comportement d’un ligand naturel – la substance qui interagit avec le récepteur sur une enzyme ou une cellule pour provoquer un processus biologique.

Ceci donne aux médicaments peptidiques le potentiel d’être plus précisément ciblés, avec moins d’effets secondaires que les médicaments à petites molécules.

Dans le corps, il y a beaucoup d’hormones différentes qui réagissent avec les cellules et déclenchent différents processus biologiques. Ce sont souvent des peptides, soit des versions cycliques, soit des versions droites et linéaires.

Et puis il y a la question de la vitesse à laquelle ce peptide se décompose, ce qui pose des problèmes de stabilité, mais en termes de sécurité, peut être positif.

« Nous pensons que les peptides sont l’avenir des médicaments pour des raisons d’être plus sélectifs, plus puissants et potentiellement plus sûrs, parce que lorsqu’un peptide finit par se décomposer, il se décompose simplement en acides aminés, et les acides aminés sont des aliments, essentiellement », explique le professeur David Craik, qui dirige le Clive and Vera Ramaciotti Facility for Producing Pharmaceuticals in Plants de l’IMB.

Il y a aussi des considérations de fabrication qui rendent les peptides attrayants – leur longueur leur permet d’être synthétisés chimiquement, par opposition aux protéines qui sont généralement exprimées dans des cellules de levure ou de mammifère.

Voilà pour les peptides. Quelles sont les applications des protéines ?

L’application la plus prometteuse des protéines est celle des anticorps, qui sont eux-mêmes une forme de protéine.

Particulièrement dans les applications anticancéreuses, il y a beaucoup d’anticorps soit en clinique, soit en cours de développement. Deux exemples bien connus sont Herceptin (trastuzumab) pour le cancer du sein, et Humira (adalimumab) pour la polyarthrite rhumatoïde et d’autres maladies auto-immunes.

L’avantage d’utiliser des protéines est le même que pour les applications médicamenteuses des peptides – elles imitent quelque chose qui est naturel dans le corps, ou remplacent quelque chose qui est manquant ou endommagé.

Dans le cas des anticorps, les médicaments à base de protéines utilisent la même stratégie que le corps pour cibler les choses. De cette façon, le médicament peut fournir la spécificité requise, tout en évitant les effets hors cible qu’un médicament à petites molécules peut avoir, provoquant de mauvais effets secondaires.

Quand verrons-nous de nouveaux médicaments à base de peptides ?

La stabilité peut être un problème, car les peptides peuvent se dégrader très rapidement, et cela signifie qu’il peut être difficile de doser un patient avec un peptide.

Et selon votre corps, les peptides et les protéines sont essentiellement de la nourriture, ce qui rend l’administration de médicaments peptidiques sous une forme orale assez difficile, car le corps les digère rapidement.

« C’est pourquoi les développeurs de médicaments essaient souvent de passer d’un peptide et de l’imiter avec une petite molécule à la place, parce que la petite molécule a potentiellement de meilleures propriétés pour un médicament, où la petite molécule reste plus longtemps dans le corps et peut être administrée par voie orale », a déclaré le Dr Blaskovich.

Mais le défi est de faire en sorte que la petite molécule imite le peptide.

« Des milliards sont dépensés par l’industrie pharmaceutique pour essayer de faire cela », a ajouté le Dr Blaskovich. « C’est pourquoi si vous êtes capable de proposer des médicaments qui sont des peptides, plutôt que d’avoir à les convertir en petites molécules non peptidiques, c’est potentiellement un moyen beaucoup plus rapide de développer un médicament puissant, sélectif et apte. »

L’industrie pharmaceutique reste sceptique, principalement en raison de la question de la stabilité, mais aussi de la difficulté à faire franchir aux peptides administrés par voie orale la barrière de l’intestin et à les faire passer dans le sang.

Mais l’utilisation intraveineuse et sous-cutanée de peptides comme médicaments devient plus courante. Il y a environ 60 médicaments peptidiques approuvés par la FDA sur le marché, avec environ 140 médicaments peptidiques dans les essais cliniques, et plus de 500 dans le développement préclinique (avant les essais sur l’homme).

Il y a aussi des applications agricoles

Alors que la stabilité des peptides est un défi à surmonter dans l’utilisation humaine, c’est une arme à double tranchant, et peut être un avantage dans certaines utilisations agricoles. La vitesse de dégradation des peptides utilisés comme insecticides ou fongicides signifie qu’ils ne vont pas persister dans l’environnement.

Donc, créer une plus grande stabilité des peptides peut fonctionner dans les deux sens.

Si la stabilité du peptide peut être adaptée, alors on peut faire en sorte qu’il dure suffisamment longtemps pour agir sur la culture, mais aussi pour se dégrader.

Cela signifie qu’il ne causerait pas les problèmes à long terme du DDT, par exemple, qui peut exister pendant des centaines d’années.

Pourquoi les experts sont-ils si excités par les médicaments peptidiques ?

Les cyclotides – le point central du travail de Craik – ont un grand potentiel pour résoudre les problèmes de stabilité des médicaments peptidiques.

Comme ils forment structurellement un cercle, les cyclotides n’ont pas le point faible des extrémités libres qui accélèrent la dégradation par nos enzymes digestives. Ils sont en outre stabilisés par plusieurs liaisons transversales imbriquées, formant une structure compacte et très stable. Cela les aide à atteindre leur cible intacte, même lorsqu’ils sont pris par voie orale.

Le groupe de Blaskovich travaille sur deux antibiotiques prometteurs à base de peptides pour faire face à la résistance croissante aux antibiotiques.

Le premier consiste à améliorer l’antibiotique glycopeptide (peptides sur lesquels se trouvent des molécules de sucre) Vancomycine, en essayant d’en faire une super-vancomycine qui cible plus sélectivement les cellules bactériennes. Cette approche part de la vancomycine comme noyau, avec des groupes supplémentaires ajoutés pour interagir sélectivement avec la cellule bactérienne au lieu d’une cellule de mammifère.

Le but est d’augmenter sa puissance pour tuer les bactéries et de réduire les effets secondaires indésirables qu’elle a sur les cellules humaines.

Le deuxième programme de recherche consiste à développer des antibiotiques qui s’attaquent aux bactéries Gram négatives – généralement considérées comme les plus difficiles à combattre. Ces peptides sont des lipopeptides cycliques (peptides avec un acide gras, ou lipide, attaché) avec huit à 10 acides aminés.

Vous avez peut-être déjà pris un médicament à base de peptides

L’un des médicaments à base de peptides les plus connus est l’exénatide, qui est commercialisé sous le nom de Byetta. Il est utilisé pour aider à contrôler les niveaux de sucre dans le sang chez les patients atteints de diabète de type 2.

Il agit en augmentant la production d’insuline en réponse aux repas et est une forme synthétique du peptide que l’on trouve dans le venin du monstre de Gila – une espèce de lézard venimeux originaire des États-Unis et du Mexique.

C’est un peptide linéaire contenant 39 acides aminés qui a été développé il y a une dizaine d’années et qui est maintenant largement utilisé.