Thèse soutenue

Synthèse, analyse structurale et biologique de systèmes biomimétiques organisés

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Auteur / Autrice : Lubomir Vezenkov
Direction : Jean MartinezMuriel Amblard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 14/01/2011
Etablissement(s) : Montpellier 1 en cotutelle avec Università degli studi di Napoli Federico II
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Martinez, Carla Caruso, Claudia Crestini, Gilles Subra
Rapporteur / Rapporteuse : Giovanni Natile, Nadia Patino

Résumé

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Le passage des médicaments a travers la membrane cellulaire représente souvent une limitation majeur dans un grand nombre de thérapies (anti-cancéreuse, anti-virale par exemple). Des peptides vecteurs connus comme les CPPs (cell penetrating peptides) ont été utilises avec succès pour introduire a l’intérieur des cellules diverses molécules (protéines, peptides, siRNA, quantum dots) et présentent un fort potentiel dans l'adressage de médicaments. Parmi les différents CPPs décrits dans la littérature la plupart sont des peptides basiques ou amphiphiles.Nous nous sommes intéressés a l'utilisation d’oligomères non charges construits a partir de motifs contraints mimes de dipeptides comme vecteurs de pénétration cellulaire. L'internalisation cellulaire et leur localisation ont été établies a l'aide de dérivés fluorescents par microscopie confocale. L' étude de pénétration cellulaire par mesure de fluorescence a montre que des oligomères de (3S)-amino-5-carbonylmethyl-2,3-dihydro-1,5-benzothiazepine-4(5H)-one] (DBT) sont aussi puissants que les oligomères d'arginine (oligoArg), vecteurs de référence. Par microscopie confocale nous avons montré que ces composés sont internalisés dans les lysosomes. L’efficacité d'internalisation de nos composés a été confirmé par une méthode de quantification par spectrométrie de masse MALDI-TOF développée dans notre groupe. Cette méthode repose sur l'utilisation conjointe d'un marqueur UV-absorbant dérivé de l'acide alfa-cyano-4-hydoxycinnamique (HCCA) et d'une matrice MALDI adaptée. Un effet important de discrimination spectrale est obtenu, permettant une amplification du signal de la molécule d' intérêt dans un mélange complexe. Ainsi les faibles concentrations internalisées peuvent être détectées. Grâce a cette technique et l'utilisation d'un étalon deutéré, nous avons calculé la concentration intracellulaire de deux CPP de référence l'octa-arginine et la pénétratine. Nous avons aussi étudier l’internalisation de petits oligomères construits a partir d'acide 2-aminomethyl-phenyl-acetique (AMPA). Par microscopie confocal nous avons constaté que ces petits oligomères sont internalisés par voie endo-lysosomale.L’efficacité de la pénétration cellulaire de ces petits oligomères aromatiques (oligoAMPA et oligoDBT) offre une nouvelle classe de vecteurs qui ont la particularité d’être non-cationiques et hydrophobes. De tels composés pourraient être utilisés pour la délivrance de médicaments dans le traitement des maladies comme le cancer, les maladies lysosomales ou la maladie d'Alzheimer. Afin de montrer que cette nouvelle classe de vecteurs est capable d'internaliser des composés biologiquement actifs, nous les avons associés a un inhibiteur puissant de la Cathepsine D (CD) la pepstatine. CD est une endopeptidase lysosomale qui dans des conditions normales est localisée dans les endosomes et les lysosomes. Pour certains cancers, la CD est surexprimée et secrétée a l’extérieur de la cellule. La CD est probablement impliquée dans la prolifération des cellules cancéreuses par l'activation de certains facteurs de croissances dans les endosomes. La pepstatine est une inhibiteur puissant de la CD. Cependant son efficacité thérapeutique potentielle est limitée par une faible capacité de pénétration des membranes cellulaires et une faible solubilité nécessitant de fortes doses pour l'inactivation de la CD in vitro et in vivo. Afin d’améliorer son efficacité et sa biodisponibilité, des conjugues de la pepstatine avec nos vecteurs de pénétration cellulaire, oligo (AMPA)4 et (DBT)4, et une partie solubilisante ont été développés. Certains de ces bioconjugués ont montre une toxicité élevée (IC50 = 2.10-6) in vitro sur différentes lignées cellulaires tumorales. Des tests in vivo sur des souris sont prévus pour le futur.