Thèse soutenue

Approche thérapeutique ciblant la matrice extracellulaire et l'hypoxie en cancérologie. Preuve de concept dans le chondrosarcome
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Auteur / Autrice : Aurelien Voissiere
Direction : Elisabeth MiotFrançoise Degoul
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
Date : Soutenance le 21/12/2016
Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Imagerie Moléculaire et Thérapie Vectorisée (Clermont-Ferrand)
Jury : Président / Présidente : Françoise Redini
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Monboisse, Sylvain Bohic, Bernadette Limbourg-Bouchon, Alain Le Pape, Caroline Peyrode

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Ce travail de thèse s’intègre dans la stratégie développée et brevetée par l’UMR 990 INSERM/UdA, qui consiste à exploiter l’affinité d’un vecteur ammonium quaternaire chargé positivement pour les protéoglycanes, afin d’acheminer des agents de diagnostic et/ou de thérapie, pour la prise en charge du chondrosarcome. Du fait de son abondante matrice extracellulaire de nature chondrogénique, de sa faible vascularisation et de son environnement hypoxique, le chondrosarcome est une tumeur chimio- et radio-résistante. Le seul traitement efficace à ce jour reste la chirurgie qui possède un taux de survie à 10 ans de seulement 21% en cas de rechute et dans les formes les plus graves. Dans ce contexte, une prodrogue cytotoxique activable en hypoxie dérivée du cyclophosphamide, de type nitroimidazole (8-QA) et possédant un ammonium quaternaire, a été développée et évaluée in vitro et in vivo, comparativement à son équivalent non « quaternisé » (8) et à un équivalent « quaternisé » mais non activable en hypoxie (10-QA). In vitro, les études par résonance plasmonique de surface (SPR) ont montré que les deux prodrogues « quaternisées », 8-QA et 10-QA possédaient une affinité plus importante pour l’agrécane que la prodrogue 8 ne possédant pas le vecteur ammonium quaternaire. Par la suite, nous avons développé un modèle de culture en 3 dimensions (sphéroïdes) des cellules de chondrosarcome humain HEMC-SS qui reproduit le microenvironnement hypoxique et riche en protéoglycanes retrouvé dans les tumeurs du cartilage in vivo. Les molécules activables en hypoxie 8-QA et 8 ont une activité cytotoxique supérieure en situation d’hypoxie qu’en normoxie, avec une résistance aux traitements augmentée pour le modèle de sphéroïde comparativement aux cellules cultivées en 2-D. In vivo, sur un modèle de xénogreffe de cellules de chondrosarcome humain HEMC-SS implantées sur des souris SCID, modèle préalablement caractérisé en terme d’hypoxie (imagerie photoacoustique, échographie de contraste, Doppler) et de protéoglycanes, la molécule 8-QA entraine (i) une inhibition significative de la croissance tumorale de 62,1%, alors que la molécule 8 et la molécule 10-QA n’ont aucune activité in vivo ; (ii) une diminution des effets indésirables, améliorant ainsi l’index thérapeutique. La caractérisation de l’activité antitumorale sur les tumeurs prélevées a mis en évidence une diminution de l’activité mitotique, une augmentation de l’apoptose (p53S15) et une diminution de la prolifération (PCNA) pour les échantillons traités avec la molécule 8-QA. De plus les études d’immunohistochimie ont montré que cette molécule entraine une augmentation des dommages à l’ADN (marquage γH2Ax) retrouvés majoritairement dans les régions hypoxiques (marquage au pimonidazole). La dernière partie de ce travail de thèse a consisté à optimiser, chez des souris NUDE, de nouveaux modèles in vivo de chondrosarcome humain exprimant à la fois un environnement hypoxique et une matrice extracellulaire riche en protéoglycanes pour affiner la caractérisation de l’activité anticancéreuse de la molécule 8-QA. Pour cela nous avons développé un modèle de xénogreffe de sphéroïdes HEMC-SS implantés en situation sous cutanée et un modèle orthotopique de cellules de chondrosarcome humain HEMC-SS implantées en position paratibiale. Après caractérisation, les premiers résultats d’efficacité antitumorale sur ces deux modèles ont confirmé une activité prometteuse de la molécule 8-QA. En conclusion, ces travaux de thèse auront permis de démontrer que l’exploitation des caractéristiques phénotypiques du chondrosarcome par une approche bi-spécifique est une stratégie prometteuse pour la prise en charge thérapeutique de cette pathologie, certes rare mais redoutable. Il a également contribué à montrer l’importance de l’interaction des cellules tumorales avec leur environnement pour la réponse aux traitements de chimiothérapie.