Nanovectorisation ciblée de siARNs pour un effet spécifique et synergique à la chimiothérapie dans le traitement des cancers EGFR positifs

Active nanovectorization of siRNAs for a specific and synergistic activity with chemotherapy in the treatment of EGFR-positive cancers

• Auteur / Autrice : Phuoc Vinh Nguyen
• Direction : Émilie Allard-Vannier, Katel Hervé Aubert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Tours
• 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 : Patrick Saulnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Heuzé-Vourc'h
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascal Loyer, Stéphane Roux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thérapeutique

Cancer du sein triple négatif

Tests de toxicité in vivo

Chimioprotection

Nanomédicaments

Indium

Chimiothérapie

Poumon -- Cancer non à petites cellules

Petits ARN interférents

Thérapie moléculaire ciblée

Récepteurs du facteur de croissance épidermique

Nanovectorisation

Mots clés libres

Nanomédecine ciblée

SiARN

EGFR

ScFv humanisé

Cancer

Imagerie in vivo

Targeted nanomedicine

SiRNA

EGFR

Humanized scFv

Cancer

In vivo imaging

Résumé

Ces travaux de thèse portent sur la nanovectorisation ciblée de siARNs pour un effet spécifique et synergique à la chimiothérapie dans le traitement des cancers EGFR positifs. Trois objectifs ont été réalisés avec succès dont : i) l'optimisation d'une nanoplateforme pour une délivrance ciblée des siARNs dans les cancers surexprimant la protéine EGFR, ii) l'étude de l'activité synergique in vitro de notre nanomédecine ciblée en combinaison avec la chimiothérapie dans le cancer du poumon non à petites-cellules (CPNPC), et iii) le développement d'une méthode de marquage à l'Indium 111 de notre nanomédecine pour un suivi quantitatif in vivo. Tous ces travaux ont abouti à une nanomédecine ciblée (NM-scFv) pour l'administration systémique d'une taille d'environ 100 nm avec une charge de surface légèrement positive. In vitro, nos NMs-scFv présentent une excellente capacité de protection des siARNs et une meilleure internalisation dans deux types de cellules cancéreuses (MDA-MB-231 et H460-Luc) en comparaison aux NMs non-ciblées. De plus, une efficacité de transfection entre 62 et 68 % a été également obtenue pour différents types de siARNs utilisés dans ce travail, y compris les siARNs modèles (anti-GFP et anti-luciférase) et thérapeutique (anti-Bcl-xL). En particulier, notre NM-scFv anti-Bcl-xL a montré une inhibition efficace de l'oncoprotéine Bcl-xL, au niveau de l'ARNm et au niveau protéique. Cette inhibition s'est avérée avoir une activité synergique au cisplatine pour le traitement des cellules de CPNPC en condition in vitro. In vivo, une méthode de marquage à l'Indium 111 a été développée pour le suivi de cette NM-scFv par scintigraphie 3D. Couplée à l'imagerie de fluorescence, des études préliminaires de biodistribution de notre NM-scFv, à la fois qualitatives et quantitatives, ont été réalisées avec succès chez des souris saines. Un haut niveau de stabilité et de pureté in vivo du marquage à l'In 111 a été obtenu. De plus, l'imagerie de fluorescence a confirmé que les siARNs étaient bien complexés dans nos NMs-scFv tout au long de l'expérience, suggérant une bonne stabilité in vivo pour notre NM-scFv. Tous ces résultats montrent que notre NM-scFv représente un candidat potentiel pour la délivrance active des siARNs dans les cancers EGFR positifs en complémentarité avec des fonctionnalités d'agents d'imagerie.

This PhD work focuses on the active nanovectorization of siRNAs for a specific and synergistic effect with chemotherapy for the treatment of EGFR-positive cancers. To this end, three main objectives have been established and achieved in this work, including i) optimization of a nanoplatform for a better performance of siRNA delivery into cancer cells overexpressing the EGFR protein, ii) study of the synergistic anticancer activity between our targeted nanomedicine and chemotherapy in an in vitro cancer model of non-small cell lung cancer (NSCLC), and iii) development of an 111Indium-labeling method of our nanoplatform for in vivo quantitative analysis. Results of this PhD work led to a finalized targeted nanomedicine (NM-scFv) for systemic administration with a size around 100 nm and a slightly positive surface charge. In vitro, our NM-scFv presented a high-performance siRNA protection capacity, as well as a better internalization level into two types of cancer cells (MDA-MB-231 and H460-Luc) than its non-targeted counterpart. Furthermore, an efficient siRNA transfection level between 62% and 68% was achieved with our NM-scFv for different kinds of siRNAs used in this work, including both modeled (anti-GFP and anti-luciferase) and therapeutic (anti-Bcl-xL) ones. Especially, by using anti-Bcl-xL siRNAs as our therapeutic siRNA, a downregulation in this oncoprotein's expression was observed at both mRNA and protein levels. The Bcl-xL downregulation triggered by our NM-scFv was proven to provide an anticancer synergistic effect with cisplatin in the treatment of non-small lung cancer cells (H460). In vivo, an 111Indium-labeling method of our NM-scFv for in vivo nuclear imaging was successfully developed and validated. Coupled with in vivo fluorescence imaging, preliminary biodistribution studies, both qualitative and quantitative, were successfully performed in healthy mice with our finalized NM-scFv. On the one hand, a high level of in vivo stability and purity in radiolabeling with 111In was shown. On the other hand, fluorescence imaging results confirmed that siRNAs remained well protected in our NMs-scFv throughout in vivo experiments, suggesting a high in vivo stability level of the NM-scFv formulation. All aforementioned results have firmly shown that our NM-scFv is a highly potential candidate for an active delivery of siRNAs in EGFR-positive cancers with potent imaging functionalities.