Elaboration d’une nouvelle plateforme de développement de traceurs in vivo : application à l’imagerie de la néoangiogenèse tumorale

Development of a new structure for in vivo tracers synthesis : application to tumor neoangiogenesis imaging

• Auteur / Autrice : Olivier Martinage
• Direction : Christophe Dugave
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 08/10/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Innovation Thérapeutique : du Fondamental à l'Appliqué (Châtenay-Malabry, Haut-de-Seine ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de Chimie Bio-Organique et de Marquage
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Mahy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Dugave, Jean-Pierre Mahy, Eric Franck Benoist, Nicolas Noiret
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Eric Franck Benoist, Nicolas Noiret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs tumoraux

Mots clés libres

Imagerie moléculaire

Technétium

Chimie combinatoire

Chimie-click

Criblage

Stabilité

Molecular imaging

Technetium

Combinatorial chemistry

Click-chemistry

Screening

Stability

Résumé

L’imagerie moléculaire est aujourd’hui un outil non-invasif essentiel pour le diagnostic de nombreuses pathologies. Les traceurs technétiés sont actuellement les plus répandus car le 99mTc est facilement disponible, abordable et présente des caractéristiques idéales pour l’imagerie. Néanmoins, le développement de traceurs efficaces nécessite un long et coûteux processus d’optimisation souvent empirique. Dans ce contexte, nous avons entrepris le développement d’une plateforme technétiée conçue pour présenter au sein de sa structure de nombreux sites potentiels de fonctionnalisation et compatible avec une approche combinatoire.Dans un premier temps, un ensemble de 12 ligands N3X (X = N, O, S) a été préparé. Chacun d’entre eux présente dans sa structure un motif triazole introduit par chimie-click et intervenant dans la complexation du métal par un de ses atomes d’azote. Nous avons ensuite évalué l’aptitude de ces ligands à chélater le cœur oxotechnétium dans des conditions douces (5 min, température ambiante) compatible avec une utilisation en milieu hospitalier. Le complexe TriaS-99mTc a été formé quantitativement et sa stabilité en plasma murin a été étudiée. Il s’est révélé stable à plus de 90% dans le plasma murin après 6h d’incubation. L’étude in vivo de ce complexe a par la suite révélé une élimination efficace du milieu circulant par la voie urinaire avec une dégradation minoritaire.A titre d’illustration, nous avons ensuite engagé la structure TriaS dans deux approches distinctes pour le développement de traceurs de la néoangiogenèse tumorale en ciblant l’intégrine αvβ3. D’une part, dans le cadre d’une approche intégrée, plusieurs complexes fonctionnalisés, mimes de RGD, ont été obtenus. Dans chaque cas, l’adjonction de groupements fonctionnels n’a pas affecté l’efficacité de la chélation. En outre la stabilité en plasma est maintenue à un niveau très correct. D’autre part, nous avons développé une approche bifonctionnelle dans laquelle le motif c(RGDfK) joue le rôle de molécule ciblante. Dans ce cas, un motif variable (ici un PEG) peut être introduit par chimie combinatoire pour moduler la solubilité, la biodistribution, et l’excrétion des traceurs.

Molecular imaging is an essential non-invasive tool usable for diagnosis and characterisation of many diseases. Technetium-based tracers are the most popular ones due to disponibility, cost and radiochemical properties of 99mTc. Nevertheless, effective tracers development requires a long, expensive, and mainly empirical optimisation process. This context prompted us tu carry on the development of a new technetium structure which exhibits lots of potential functionalisation spots compatible with a combinatorial approach. We synthesised 12 N3X (X = N, O, S) different ligands. Each of them includes a triazole moiety, (formed via a click-chemistry reaction), which is involved in the metal complexation that implies one of its nitrogen atoms. Then we evaluated their ability to readily form oxotechnetium complexes in conditions that are compatible with medical use in hospital. One complex was formed in quantitative yields and its stability in mice plasma was investigated. A complex called TriaS-99mTc, stable to more than 90% after 6h incubation, was selected. In vivo study of TriaS-99mTc revealed an efficient blood clearance via the urinary excretion pathway with very low degradation. As an application, we used this structure for the development of tracers that target integrin αvβ3, a known biomarker of tumor neoangiogenesis. First, we synthesised functionnalised TriaS-based integrated complexes. Fonctionnal modification of TriaS by addition of side chains and substituents did not affect its ability to chelate oxotechnetium quantitatively. In addition, its stability in mice plasma was satisfactory. We also developped a bifonctionnal approach using c(RGDfK) peptide as the targeting biomolecule. In this way, a variable moiety (herein a PEG moiety) can be inserted in the structure through click-chemistry in order to modulate tracers solubility, biodistribution and excretion.