Effets anti-métastatiques de nouveaux m-bromobenzyl bisphosphonates non azotés et caractérisation de nouvelles lignées invasives issues d’un adénocarcinome métastatique de sein (MDA-MB-231)

New symmetrically esterified m-bromobenzyl non-aminobisphosphonates inhibited breast cancer growth and metastases and characterisation of the tumour growth, angiogenesis and metastasis formation of MDA-MB-231 invasive subpopulations

• Auteur / Autrice : Mohamed Abdelkarim
• Direction : Michel Crépin, Mélanie Di Benedetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adénocarcinome

Diphosphonates

Métastases

Cancer du sein

Résumé

La progression métastatique est la cause majeure de mortalité liée au cancer. L’approfondissement des connaissances sur la formation des métastases permet d’améliorer les traitements existants et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. La première partie de ce travail nous a permis de démontrer l’efficacité d’une nouvelle génération de bisphosphonates (BPs) non azotés avec un groupement bromo-benzyl au niveau de leur chaine latérale et avec ou sans alkylation des groupements phosphonates (BP7033Br et BP7033Br ALK). Ces deux BPs sont capables, in vitro, d’inhiber la prolifération, la motilité et l’invasion des cellules de cancer du sein MDA-MB-231. De plus, ils sont capables d’inhiber, in vivo, la croissance et l’angiogenèse tumorale chez la souris athymique. Seul le BP7033Br ALK est capable d’inhiber la formation des métastases osseuses et extra-osseuses dans un modèle de progression métastatique utilisant un système d’imagerie par bioluminescence IVIS (xenogen). Ce résultat montre que l’estérification des groupements phosphonates améliore les propriétés des BPs notamment au niveau des tissues extra-osseux et permet d’envisager de nouvelles applications thérapeutiques. La deuxième partie a permis d’établir et de caractériser, in vitro et in vivo, deux nouvelles lignées cellulaires INV (invasive) et REF (référence) ayant des capacités invasives différentes. Les cellules INV sont 4 fois plus invasives que les cellules REF. Dans cette étude nous avons montré, in vitro, que les cellules INV prolifèrent moins rapidement, qu’elles sont plus résistantes à l’apoptose et qu’elles expriment plus du facteur angiogéniques et ses récepteurs (VEGF, VEGFR2 et NRP1). In vivo, les cellules INV sont capables de développer des tumeurs sous-cutanées, plus volumineuses et plus angiogéniques par rapport aux cellules REF. En injectant ces deux lignées en intracardiaque, nous avons montré que les cellules INV forment plus de sites métastatiques par rapport aux cellules REF et diminue la survie des souris. L’ensemble de ce travail montre d’une part l’intérêt de l’estérification des groupements phosphonates pour cibler des métastases autres qu’osseuses, et d’autre part le rôle important du phénotype invasif d’une lignée de cancer de sein métastatique, dans la progression tumorale.

The metastatic progression is the main cause of death in cancer. Increasing our knowledge of the molecular and cellular mechanism of the formation of metastasis possibly allow to identify new treatments. In the first part of this work, we developed two new bisphosphonates (m-Bromobenzyl non-aminobisphosphonates; “BP7033Br” and symmetrically esterified with hydrophobic 4-methoxphenyl; “BP7033Br ALK”) in order to develp new strategy to overcome BPs hydrophilicity by masking the phosphonic acid through organic protecting groups and introducing hydrophobic functions in the side chain. We have demonstrated that BP7033Br and BP7033Br ALK inhibited, in vitro, the proliferation, motility and invasion of MDA-MB-231 breast cancer cells. Although both compounds inhibited tumor growth without side effects, only the BP7033Br ALK abrogated D3H2LN cell-induced metastases formation. In the second part of this work, we have isolated two invasive subpopulations from MDA-MB-231 cells using Matrigel coated Boyden chambers. We showed that very invasive cells designed INV cells, were 4-fold and 3-fold more invasive and motile than non invasive ones (REF cells), respectively. INV cells were less adhesive than REF cells to endothelial cells or to the major ECM component, fibronectin. Although INV subpopulation cells grew 2-fold slower than REF cells in vitro, tumors from INV cells xenografted in nude mice presented higher volume and more angiogenesis. This angiogenesis phenotypic difference was associated with a more important expression in VEGF, NRP-1 and VEGFR2 receptors. In addition, we showed that INV cells were more resistant to doxorubicin treatment as well as to growth factors starvation. INV cells when injected into blood circulation of nude mice induced more metastasis sites as compared to REF ones and dramatically diminished of about 80% the mice survival. Transcriptomic analysis of INV and REF cells showed modulation of genes expression involved in adhesion and resistance to apoptosis. In conclusion, invasive phenotype was sufficient to induce metastasis formation correlated with poor endothelial and ECM adhesion, survival and angiogenesis abilities.