Effets cellulaires de substances naturelles et synthétiques : identification des activités cytoprotectrices liées au stress oxydant en chimiothérapie

Cellular effects of substances of natural ans synthetic origin : a study of their cytoprotective effects against oxidative stress associated with chemotheray

• Auteur / Autrice : Tzvetomira Alexandrova Tzanova
• Direction : Denyse Bagrel, Margaritka Karaivanova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 28/10/2008
• Etablissement(s) : Metz en cotutelle avec Sofijski universitet Sv. Kliment Ohridski
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIMBP - Laboratoire d'Ingénierie Moléculaire et Biochimie Pharmacologique - EA 3940
• Jury : Président / Présidente : Eric Tschirhart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Diederich, Ivanka Kostadinova

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisplatine

Benzophénones

Doxorubicine

Stress oxydatif

Chimioprotection

Mots clés libres

Chimiothérapie

Résumé

La production des espèces réactives de l’oxygène (ERO) est incriminée dans les mécanismes de toxicité des médicaments utilisés en chimiothérapie, et particulièrement dans la toxicité cardiaque des anthracyclines et la toxicité rénale des complexes de platine. Les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse relèvent de la problématique de l’amélioration des thérapies anti-cancéreuses existantes au moyen de nouveaux antioxydants, et d’une meilleure connaissance du fonctionnement de ces molécules en relation avec les ERO. Ils ont été réalisés sur divers modèles cellulaires. Dans un premier temps, nous avons testé les effets antioxydants de benzophénones naturelles issues d’Hypericum annulatum. L’un des produits de cette plante, l’hypéricophénonoside (Hd19), a démontré in vitro une forte activité antioxydante et antiradicalaire. Il possède notamment la capacité de capturer les radicaux hydroxyles et superoxydes, qui sont des espèces réactives générées au cours de la chimiothérapie. Les effets cytoprotecteurs de Hd19 et de la silymarine (molécule naturelle de référence) ont été évalués dans les lignées mammaires cancéreuses (MCF7) et non-cancéreuses (hTERT-HME1). Les deux antioxydants protègent les lignées mammaires contre les effets délétères du tert-butylhydroperoxyde (tBHP). De plus, l’hypericophénonoside diminue le niveau du stress oxydant intracellulaire provoqué par l'adriamycine et le cisplatine, sans affecter toutefois la cytotoxicité des ces médicaments dans les cellules cancéreuses. L’activité antioxydante de Hd19 est également associée à l’accroissement du taux du glutathion réduit surtout dans la lignée non-cancéreuse. De plus, Hd19 et la silymarine préviennent la toxicité du cisplatine sur des cellules tubulaires rénales proximales. Cet effet ajoute de l’intérêt à ces molécules puisque la toxicité rénale du cisplatine représente l’un des effets secondaires qui limitent l’utilisation de cette drogue. Ces résultats dans leur ensemble font de l’hypéricophénonoside une substance répondant aux critères des molécules cytoprotectrices utilisables en cancérologie (absence de cytotoxicité propre, protection des cellules non cancéreuses contre le stress oxydant, absence d’altération de l’efficacité des drogues chimiothérapeutiques) Dans un deuxième temps, les effets protecteurs de trois benzophénones synthétiques inédites (5-(hydroxybenzoyl)-2(3H) benzothiazolones) ont été caractérisés. L’une d’elles nommée 6c exerce une activité antioxydante beaucoup plus prononcée que le Trolox, le produit synthétique de référence. Une augmentation prononcée de la viabilité cellulaire et du taux du glutathion réduit dans des cellules non-cancéreuses hTERT-HME1 a été observée. Le composé 6c démontre un fort potentiel protecteur contre le stress oxydant et la mortalité induits par le tBHP. De plus nous avons observé une activité protectrice significative dans les myoblastes cardiaques H9c2, qui pourrait se révéler fort intéressante dans le développement de nouvelles stratégies antioxydantes pour limiter la toxicité cardiaque des anthracyclines

The production of reactive oxygen species (ROS) is involved in the mechanisms associated to the toxicity of chemotherapeutic drugs, albeit not completely understood (especially regarding the cardiac toxicity of anthracyclines and the nephrotoxicity of platinum complexes). This study aims at the improvement of anticancer therapies by novel antioxidants and the evaluation of their pharmacological effects related by ROS using cell models. Firstly, we tested the antioxidant properties of novel natural benzophenones isolated from Hypericum annulatum. One of them – hypericophenonoside (Hd19) displayed a high in vitro antioxidant and antiradical activity. It scavenges the hydroxyl and the superoxide anion radicals, which could be formed during chemotherapy. The cytoprotective effects of Hd19 and silymarine, our natural reference compound, were tested on breast cell lines – ie the cancerous MCF7 and the non-cancerous hTERT-HME1. Both antioxidants protected the mammary cells against the toxic effects of tert-butylhydroperoxide (tBHP). Moreover, the hypericophenonoside decreases the intracellular oxidative stress induced by cisplatin and adriamycin, without affecting viability, apoptosis, necrosis and cell cycle progression modulated by these chemotherapeutic agents. The antioxidant activity could be associated with an increase of reduced glutathione levels, especially in non-cancerous cell line. A very promising fact was Hd19 and silymarine protection on the proximal renal tubular cells against cisplatin toxicity, its chief dose-limiting side effect. Secondly, the protective potential of three novel synthetic benzophenones was characterized. One of them named 6c exerted a higher antioxidant activity than Trolox, our synthetic reference compound. An important increase in cell viability and GSH level was observed in non-cancerous cell line hTERT-HME1. 6c showed high protective potential against oxidative stress and cell mortality induced by tBHP. Moreover, we observed a significant protection in cardiomyoblastic H9c2 cells, which may be of great interest in the frame of novel antioxidant strategies for the limitation of anthracycline cardiac toxicity