Aide au ciblage du microenvironnement tumoral par le développement d’un nano-système de détection et de traitement des tumeurs avec inhibition ciblée de l’héparanase

Tumor microenvironment targeting by the development of a nano-system for the detection and treatment of tumors by targeted inhibition of heparanase

• Auteur / Autrice : Oussama Achour
• Direction : Ingrid Arnaudin-Fruitier, Thierry Maugard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 07/07/2014
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMR 7266 / LIENSs
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Piot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ingrid Arnaudin-Fruitier, Thierry Maugard, Jean-Marie Piot, Philippe Michaud, Magali Remaud, Claudine Kiéda
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Michaud, Magali Remaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antiangiogéniques

Héparines de bas poids moléculaire

Cathepsine D

Thérapie moléculaire ciblée

Micro-environnement tumoral

Mots clés libres

Microenvironnement tumoral

Héparanase

Cathepsine D

Ciblage thérapeutique

Théranostique

Imagerie moléculaire

Héparine de bas poids moléculaire

Dépolymérisation radicalaire assistée par les ultrasons

Tumor microenvironment

Heparanase

Cathepsin D

Drug delivery

Theranostic

Molecular imaging

Low molecular weight heparin

Ultrasonic assisted radical depolymerization

Résumé

Le microenvironnement des cellules tumorales présente plusieurs particularités comme l'hypoxie, l'acidification du milieu extracellulaire et l'hypersécrétion d'enzymes hydrolytiques. Ces hydrolases, comme la cathepsine D et l'héparanase, interviennent dans les étapes de la progression tumorale et notamment l'angiogenèse. Cette thèse s'intègre dans un projet dont la finalité est de concevoir un nano-objet moléculaire enzymo-sensible qui réagirait d'une manière spécifique aux enzymes hypersécrétées dans le microenvironnement tumoral pour assurer de façon simultanée, une fonction de détection et de ciblage des tumeurs. La première partie de nos travaux a été consacrée à la conception et à la validation d'un lien peptidique intégrable dans l'objet moléculaire, sensible aux formes de la cathepsine D actives du microenvironnement tumoral de cancers mammaires. Cet objectif a été réalisé suite à l'étude cinétique de l'hydrolyse de 5 peptides par la cathepsine D mature et la pro-cathepsine D dans les conditions de pH du microenvironnement tumoral. Nous avons également étudié l'effet de l'hypoxie et de l'acidification du milieu extracellulaire sur la sécrétion des formes actives de la cathepsine D par la lignée tumorale de cancer mammaire MCF-7. Dans une deuxième partie, nous avons travaillé sur l'élaboration d'héparines de bas poids moléculaire pouvant assurer la fonction thérapeutique de l'objet moléculaire grâce à leur activité anti-angiogénique. Nous avons mis au point une méthode innovante pour la dépolymérisation de l'héparine qui consiste en une hydrolyse radicalaire par le péroxyde d'hydrogène assistée par les ultrasons. Cette technique permet la production d'oligosaccharides d'héparines caractérisées par des poids moléculaires et des degrés de sulfatation contrôlés. En fonction des conditions de dépolymérisation par cette technique, les héparines de bas poids moléculaires produites peuvent être utilisées comme anticoagulant ou anti-angiogénique.

Tumor microenvironment is characterized by several particularities such as hypoxia, extracellular media acidification and the hyper-secretion of hydrolytic enzymes. These hydrolases, such as cathepsin D and heparanase, are involved in many steps of tumor progression like angiogenesis. This thesis is a part of a project that aims to develop a ''smart'' molecular nano-object that specifically reacts to hyper-secreted enzymes in the tumor microenvironment for the simultaneous detection and targeting of tumor. The first part of our work concerned the design and the validation of a peptide that is sensitive to active forms of cathepsin D which is a protease, unregulated in many tumors microenvironment such as breast cancers. This objective has been achieved following the kinetic study of the hydrolysis of 5 peptides by mature cathepsin D and procathepsin D in the pH conditions of the tumor microenvironment. On the other hand, we studied the effect of hypoxia and the acidification of the extracellular medium on the secretion of active forms of cathepsin D by the breast cancer cell line MCF-7. In a second part, we worked on the development of low molecular weight heparins that may provide therapeutic function of the molecular object through their anti-angiogenic activity. We have developed an innovative method for the depolymerization of heparin that consists on a radical hydrogen peroxide hydrolysis assisted by ultrasound. This technique allows the production of heparins oligosaccharides characterized by controlled molecular weight and degree of sulfatation. Depending on the depolymerization conditions by this technique, the produced low molecular weight heparins can be used as an anticoagulant or anti-angiogenic.