Caractérisation par spectrométrie de masse d'extraits de millepertuis potentiellement utilisables en photodiagnostic et photothérapie des cancers : étude de leurs propriétés photochimiques en solution et en milieu cellulaire

Mass spectrometric characterization of saint John's wort extracts potentially suitable for cancers photodiagnostic and phototherapy : study of their photochemistry in organic solvent and cellular medium

• Auteur / Autrice : Audrey Hecka
• Direction : Jean-François Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/03/2009
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LSMCL - Laboratoire de Spectrométrie de Masse et de Chimie Laser - EA 1094
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Fournier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lina Bezdetnaya-Bolotine, Catherine Lange, Benoit Maunit, Anne Poutaraud, David Rondeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxygène actif

Photochimiothérapie

Millepertuis

Spectrométrie de masse

Mots clés libres

Spectrométrie de masse

Millepertuis

Thérapie photodynamique

Oxygène singulet

Résumé

La thérapie photodynamique (PDT) associe la lumière à un agent photosensibilisateur, qui dans l’idéal se localise spécifiquement dans les tissus cancéreux. Illuminé dans le visible, ce photosensibilisateur génère de l’oxygène moléculaire singulet (1O2) et des espèces radicalaires toxiques pour les cellules. Sa fluorescence peut également servir à diagnostiquer les lésions néoplasiques : il s’agit du photodiagnostic (PDD). Les extraits de Millepertuis, connus pour leur activité antidépressive, contiennent également des composés photoactifs, dont l’hypéricine, objet de nombreux travaux dans le cadre de la PDT et du PDD. Cependant, son coût de production est élevé et son utilisation limitée par un manque de solubilité en milieu physiologique. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer le potentiel des extraits de Millepertuis pour la PDT et le PDD. Le matériel végétal utilisé a dans un premier temps fait l’objet d’analyses par Spectrométrie de Masse (SM) in situ afin de caractériser les molécules photoactives au niveau même des structures végétales impliquées dans leur production. Ces composés ont ensuite été extraits par un solvant organique, et ce mélange a fait l’objet d’études photochimiques visant à quantifier sa production d’1O2 sous illumination laser. La composition des extraits a ensuite été étudiée par désorption/Ionisation Laser couplée à la SM (TOF et FTICR), et par Ionisation Electropray couplée à la FTICRMS. Puis, ils ont fait l’objet d’études en milieu cellulaire (cancer de la vessie), visant à déterminer leur cytotoxicité à l’obscurité, les cinétiques d’internalisation des composés photoactifs, leur phototoxicité et la nature des composés internalisés

Photodynamic therapy (PDT) combines light with a drug called photosensitizing agent, which preferentially accumulates in cancerous cells. Irradiated with visible light, this photosensitizing agent generates singlet oxygen (1O2) and radicals that demonstrate cell toxicity. Fluorescence of this drug also allows diagnosing neoplasic lesions: this is photodynamic diagnosis (PDD).St John’s Wort extracts, mainly known for their antidepressant activity, also contain photoactive compounds, including hypericin which has been extensively studied for PDT and PDD. However, producing this molecule in large amounts is expensive and its use is restricted by a poor solubility in physiological medium. In this context, the present study deals with determining in what extent St John’s Wort extracts could be useful for PDT and PDD. Flowers that were used in this work were firstly in situ-analyzed by mass spectrometry in order to characterized photoactive compounds at the level of structures involved in their biosynthesis. These compounds were then extracted by organic solvent and the resulting mixture subjected to singlet oxygen production measurements under laser illumination. Qualitative analysis of the extracts was then performed either by Laser Desorption/Ionization or Electrospray Ionization coupled with Mass Spectrometry (TOF and FTICR). Finally, their behavior in cellular medium (bladder cancer) was investigated in terms of dark cytotoxicity, intracellular accumulation of photoactive compounds, phototoxicity and characterization of compounds absorbed by cells