Elaboration et caractérisation d’agents de contraste IRM pour le ciblage des intégrines αvβ3.

Elaboration and characterisation of MRI contrast agents targeting αvβ3

• Auteur / Autrice : Julie Bolley
• Direction : Marc Lecouvey, Laurence Motte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie biomolécule
• Date : Soutenance le 29/01/2014
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomateriaux et Polymeres de Specialité / LBPS
• Jury : Président / Présidente : Daniel Scherman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Bégin-Colin, Claire Wilhelm

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intégrines

Néovascularisation

Imagerie

Imagerie par résonance magnétique

Oxydes de fer

Nanoparticules

Mots clés libres

IRM

MRI

Résumé

L’imagerie de l’angiogénèse tumorale représente actuellement un domaine majeur de la recherche pour la détection précoce des cancers et le développement de nouveaux traitements des tumeurs. Les cellules endothéliales des néovaisseaux formés surexpriment l’intégrine αvβ₃, qui se lie sélectivement aux peptides contenant la séquence Arg-Gly-Asp (RGD). Le processus angiogénique joue également un rôle dans le développement d’autres pathologies telles les maladies cardiovasculaires. Le but de ce projet est ainsi de concevoir un agent de contraste bimodal (IRM et fluorescence) ciblant les intégrines αvβ₃ pour une détection précoce de l’angiogénèse. Des nanoparticules superparamagnétiques d’oxyde de fer ont été fonctionnalisées en surface par des agents complexants de type cathécol ou bisphosphonate présentant des fonctions réactives terminales, acide carboxylique ou alcyne. L’efficacité du couplage de diverses molécules (fluorophores, PEG, RGD) par chimie des carbodiimides ou par chimie click (réactions de Huisgen ou thiol-yne) a été comparée. La stabilité des différentes sondes dans le sérum et leur potentiel en tant qu’agent de contraste IRM a été évalué. L’affinité vis-à-vis des intégrines a été étudiée par résonance plasmonique de surface et par dosage de liaisons sur support solide en présence d’un compétiteur radioactif. Dans le but d’optimiser les propriétés d’agents de contraste IRM, une étude de l’influence de la taille et de la forme des nanoparticules a été réalisée. Les premières évaluations in vitro et in vivo des nanoplateformes ont été entreprises. Parallèlement, une nanoplateforme théranostique, alliant diagnostic et thérapie, a été envisagée.

The molecular imaging of tumor angiogenesis currently represents a major field of research for the diagnostic and the development of new treatment strategy of solid tumors. Endothelial cells from tumor neovessels overexpress the αvβ₃ integrins, which selectively bind to Arg- Gly-Asp (RGD)-containing peptides. The angiogenic process plays a key role during the development of other pathologies like cardiovascular diseases. So, the aim of this project is to design a bimodal contrast agent (MRI and fluorescence) targeting αvβ₃ integrins for early angiogenesis detection. Superpamagnetic iron oxide nanoparticles were surface functionalized with cathecol and bisphosphonate as anchoring agents and bearing carboxylic acid or alkyne functions as terminal end groups. We compared the efficiency of conjugation of three different types of molecules (fluorophores, PEG and RGD peptides) using carbodiimide coupling and click chemistry (Huisgen and thio-yne reactions). The stability of the various nanoplatforms and their uses as MRI contrast agents were evaluated. The affinity towards integrins was evidenced by surface plasmon resonance and solid-phase receptor-binding assay with a radioactive competitor ligand. With the aim to improve MRI properties, nanoparticles differing by their size and shape were synthesized and the magnetic properties were studied. The first in vitro and in vivo experiments were performed. In parallel, a theranostic nanoplatform, with both properties of diagnostic and therapy, has been considered.