Combinaison de siRNA et médicaments anticancéreux pour une approche efficace du traitement du cancer du sein HER2+

Combination of siRNA and anti-cancer drugs as an efficient approach for HER2+ breast cancer therapy

• Auteur / Autrice : Sahar Eljack
• Direction : Émilie Allard-Vannier, Areeg Faggad, Stéphanie David
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Sciences physico-chimiques et ingénierie appliquée à la santé
• Date : Soutenance le 16/11/2022
• Etablissement(s) : Tours en cotutelle avec University of Gezira (Wad Medani, Sudan)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomédicaments et Nanosondes (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Aurélie Malzert-Fréon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Blasco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Saulnier, Christophe Blanquart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lapatinib

Émulsions cationiques (pharmacie)

Nanocapsules

Encapsulation (chimie)

Survivine

Thérapie moléculaire ciblée

Cancer du sein

Gène HER-2

Doxorubicine

Petits ARN interférents

Mots clés libres

SiRNA

HER2+

Nanoparticules à base de lipides

Cancer de sein

Lapatinib

Doxorubicine

Nanovecteurs ciblés

SiRNA

HER2+

Lipid-based Nanoparticles

Breast cancer

Lapatinib

Doxorubicin

Survivin

Targeted nanocarrier

Résumé

Le cancer du sein HER2+ est considéré comme un type de cancer du sein agressif, avec un mauvais pronostic et des risques accrus de métastases. La découverte des thérapies ciblant HER2 a été révolutionnaire pour améliorer la prise en charge de la maladie, mais certaines limites sont toujours présentes, comme la résistance et la toxicité des traitements. Une approche combinée utilisant de petits ARN interférents (siARN) avec l'anticancéreux Doxorubicine (DOX) ou l'inhibiteur de tyrosine kinase Lapatinib (LAPA) a été étudiée comme approche innovante pour le traitement du cancer du HER2+. La séquence de siARN est dirigée contre l'une des protéines inhibitrices de l'apoptose, la Survivine. La première approche utilise des nanovecteurs de siARN magnétiques furtifs ciblés (nommés TS-MSN) en combinaison avec la DOX non vectorisée. Les TS-MSN régulent à la baisse l'expression de la protéine survivine avec une efficacité élevée, jusqu'à 89%. De plus, l'ARN messager de la survivine a également été inhibé d'environ 50%, comme l'a confirmé la qRT-PCR. Les cellules de cancer mammaire HER2+ (SK-BR-3) prétraitées avec les TS-MSN anti-Survivine pendant 24h suivi d'un traitement à base de DOX pendant 48h ont réduit significativement la viabilité cellulaire (environ 75%) par rapport aux cellules non traitées ou traitées avec chaque thérapie seule (environ 20% pour TS-MSN anti-survivine et 40% pour DOX) (valeurs P <0,05). Dans la deuxième approche, des nanoparticules à base de lipides (nommées LBNP) ont été développées pour encapsuler le LAPA au cœur du nanosystème et pour complexer les siARN anti-Survivine à leur surface. Afin de réaliser cela, un tensioactif solubilisant (Labrasol®) a été ajouté à la formulation des nanocapsules lipidiques (LNC) et leur surface a été modifiée avec un polymère cationique de chitosan. Les LBNPs développées peuvent véhiculer des concentrations élevées en siARNs thérapeutiques (4,6 µM) et en lapatinib (~ 10 mM) et possèdent des caractéristiques physicochimiques appropriées pour une évaluation in vitro. La taille des LBNP co-chargées est inférieure à 150 nm, le PDI est inférieur à 0,1, indiquant une grande homogénéité de la dispersion, et leur charge de surface est légèrement positive (+ 20 mV). De plus, les LBNP sont stables sur le plan physicochimique jusqu'à 28 jours. Les LBNP ont été rapidement internalisés par les cellules SK-BR-3 puisque de la fluorescence intracellulaire est observée après 4h d'incubation. Les LBNP véhiculant siSurvivin + LAPA (IC50 76,81 ± 12,3 nM) ont un effet cytotoxique synergique significatif par rapport aux LBNP véhiculant siCtrl + LAPA (IC50 99,7 ± 12,8) (valeur P <0,05). Toutes ces découvertes ont confirmé l'efficacité potentielle des deux combinaisons testées dans le cancer du sein HER2+. Des optimisations supplémentaires sur les nanoplateformes et les protocoles de traitement doivent être menées pour confirmer ces synergies et reproduire la même efficacité dans un modèle in vivo.Mots-clés : HER2+, cancer du sein, nanovecteur ciblé, siRNA, Survivine, nanoparticules à base de lipides, Lapatinib, Doxorubicine

HER2+ breast cancer is considered as an aggressive type of breast cancer, with a poor prognosis and increasing chances of metastasis. The discovery of HER2-targeted therapies was revolutionary in enhancing the management of the disease, but some limitations are still present, like resistance and toxicity of the treatment. A combinational approach using siRNA with either cytotoxic drug Doxorubicin (DOX) or tyrosine kinase inhibitor Lapatinib (LAPA) was studied as an approach for HER2+ treatment. The siRNA sequence was directed against one of the apoptosis inhibitor proteins, Survivin. The first approach utilized targeted stealth magnetic siRNA nanovectors (TS-MSN) in combination with non-vectorized DOX. TS-MSN could downregulate Survivin protein expression with high efficacy, up to 89%. Furthermore, Survivin mRNA expression was also inhibited by approximately 50%, as confirmed by qRT-PCR. The SK-BR-3, HER2+ cells, pretreated with TS-MSN anti-Survivin for 24h followed by a DOX treatment for 48h reduced the cell viability significantly (about 75%) compared to untreated cells or cells treated with each therapy alone (about 20% for TS-MSN anti-Survivin and 40% for DOX) (P values <0.05). In the second approach, lipid-based nanoparticles (LBNP) were developed to encapsulate LAPA in the core and to complex siSurvivin at the surface. Therefore, a solubility enhancer (Labrasol®) was added to the lipid nanocapsules (LNC) formula, and their surface was modified with cationic chitosan polymer. The developed co-loaded LBNP had a high payload of therapeutics siRNA (4.6µM) and Lapatinib (~10mM) and suitable physicochemical characteristics for in vitro evaluation. The size of the co-loaded LBNP was less than 150nm, PDI was less than 0.1, indicating high homogeneity, and their surface charge was slightly positive (+20mV). Furthermore, LBNP was physicochemical stable for up to 28days. LBNP were rapidly uptaken by SK-BR-3 cells within 4h. The siSurvivin+LAPA_LBNP (IC50 76.81±12.3nM) had a significant synergistic cytotoxic effect compared to siCtrl+LAPA_LBNP (IC50 99.7±12.8) (P value <0.05). All these findings confirmed the potential efficacy of both combinational modalities for in vitro application in HER2+ breast cancer. Further optimizations on nanoplatforms and treatment protocols should be carried out to confirm these synergies and to reproduce the same efficacy in the in vivo model of HER2+ breast cancer.