No description available.

La Tomographie par Emission de Positons (TEP) est une modalité d’imagerie médicale en pleine expansion depuis une quinzaine d’années. En oncologie, la TEP au 18F-fluorodésoxyglucose (FDG) est devenue un outil essentiel pour la prise en charge des patients souffrant de cancer. Cependant il ne permet pas la détection et le suivi de tous les cancers, de nombreux radiotraceurs sont donc développés, plus ciblés et plus spécifiques que les analogues des substrats métaboliques. Durant ce travail de doctorat, la première étude TEP a été réalisée avec du 68Ga-DOTATOC dans un modèle préclinique de neuroblastome (NB) humain. Cette tumeur, qui présente des analogies avec les tumeurs neuroendocrines, exprime fréquemment des récepteurs de type 2 de la somatostatine (SSTR2). Nous avons comparé, le FDG au 68Ga-DOTATOC dans 3 modèles murins de différents NB humains, exprimant les SSTR2 avec une densité différente. La deuxième étude a comparé et évalué le FDG et un 68Ga-RGD, ligand des intégrines, sur des modèles murins de glioblastome (GB) humain surexpriment l’intégrine αvβ3. L’évaluation s’est faite dans le suivi de 4 groupes d’animaux traités ou non avec un anti-angiogénique et/ou une chimiothérapie. La troisième étude a comparé et évalué le 68Ga-RGD et le 18F-RGD-K5 dans un modèle murin, associant GB humain et carcinome pulmonaire humain, lors du suivi d’un traitement anti-angiogénique. Le 68Ga-DOTATOC et le FDG ont tous deux permis de visualiser les 3 différents modèles de NB. La fixation du FDG s’est avérée corrélée à celle du 68Ga-DOTATOC et, ex vivo, à l’expression des SSTR2 et du Ki-67. Le 68Ga-RGD, contrairement au FDG, a permis de discriminer les groupes répondeurs après 6 jours de traitement. Bien que les résultats soient concordants entre le 68Ga-RGD et le 18F-RGD-K5, celui-ci a permis une meilleure visualisation et un meilleur suivi sous traitement des GB. / Positron Emission Tomography (PET), a modality of functional medical imaging, has been developing for about 15 years. In oncology, 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) PET has become a main tool for cancer diagnosis. However, FDG cannot detect and monitor all types of cancer. Thus research is continuing, exploring new applications for other documented tracers and developing more specific and targeted tracers than analogues of metabolic substrates. The first study of this doctorate was done with 68Ga-DOTATOC PET in preclinical model of neuroblastoma (NB), which share some biologic properties with neuroendocrine tumours, frequently expressing somatostatin receptors subtype 2 (SSTR2). Our aim was to compare FDG and 68Ga-DOTATOC PET in 3 different mouse models of human NB that express SSTR2 at different levels. The second study compared FDG and 68Ga-RGD, a ligand of integrins, in a mouse model of human glioblastoma (GB) that overexpresses αvβ3 integrin. Both tracers have been evaluated in monitoring 4 groups of animals untreated or treated with an anti-angiogenic agent and/or chemotherapy. The third study compared the 18F-RGD-K5 and 68Ga-RGD in a mouse model bearing human GB and pulmonary carcinoma, which has a low expression of αvβ3 integrin. The potential of those tracers for monitoring an anti-angiogenic treatment was subsequently studied. Both 68Ga-DOTATOC and FDG allowed visualizing the different models of NB. There was a correlation between tumour uptake of FDG and of 68Ga-DOTATOC and, ex vivo, with SSTR2 and Ki-67. 68Ga-RGD, unlike FDG, discriminated responders after 6 days of treatment. Results with 18F-RGD-K5 and 68Ga-RGD were concordant, but 18F-RGD-K5 was more efficient than 68Ga-RGD for visualization and treatment monitoring GB.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη της απεικόνισης και ποσοτικοποίησής της με χρήση τεχνικών μοριακής απεικόνισης. Ένα νέο κυκλικό πεπτιδικό παράγωγο RGDfK (Arg-Gly-Asp-D‐Phe–Lys), το cRGDfK-Orn3-CGG, αξιολογήθηκε ως νέο μοριακό μέσο στόχευσης του καρκίνου μέσω της ειδικής στόχευσης των υποδοχέων ιντεγκρίνης ανβ3 που υπερεκφράζονται κατά την αγγειογένεση. Το νέο πεπτιδικό παράγωγο φέρει τον περιφερειακό υποκαταστάτη CGG (Cys-Gly-Gly), κατάλληλο για την επισήμανση με σύμπλοκα του πεντασθενούς 99mTc(V) καθώς και για την σύζευξη με νανοσωματίδια. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκαν σιδηρομαγνητικά νανοσωματίδια (10±2 nm) συζευγμένα με το νέο παράγωγο RGD, κατάλληλα τόσο για SPECT/MRI απεικόνιση όσο και για υπερθερμία. Ειδικότερα, αξιολογήθηκαν ως νέα μοριακά μέσα απεικόνισης: 99mΤc-RGD (cRGDfK-Orn3-CGG), 99mΤc-NPs και 99mΤc-NPs-RGD, αναφορικά με τα ραδιοχημικά, ραδιοβιολιγικά και in vivo απεικονιστικά χαρακτηριστικά τους. Τα επισημασμένα παράγωγα λήφθηκαν σε υψηλές αποδόσεις και παρουσίασαν ικανοποιητική σταθερότητα in vitro: α) με την πάροδο του χρόνου, β) σε παρουσία περίσσειας ανταγωνιστών για το 99mTc, γ) σε παρουσία ανθρωπίνου πλάσματος ή ορού. Η μελέτη της in vivo συμπεριφοράς, αλλά και η βιοκατανομή των νέων παραγώγων πραγματοποιήθηκε σε φυσιολογικούς μύες και σε παθολογικά πρότυπα καρκίνου τύπου γλοιοβλαστώματος U87MG. Η αξιολόγηση της χωροχρονικής κατανομής της αγγειογένεσης κατέδειξε μέγιστη στόχευση στις ιντεγκρίνες ανβ3 σε ποσοστό 11,60±3,05 % ID/g για το παράγωγο 99mTc-RGD και 9,01±0,19 ID/g για τα στοχευμένα νανοσωματίδια 99mTc-NPs-RGD. Το 99mTc-RGD σχεδιάστηκε κατάλληλα ώστε να αποβάλλεται από τον οργανισμό μέσω του ουροποιητικού συστήματος, με την προσθήκη του υδρόφιλου μορίου ορνιθίνης (Orn3) στη δομή του. Ενώ, τα 99mTc-NPs αποβάλλονται κυρίως μέσω του ηπατοχολικού συστήματος, τα στοχευμένα 99mTc-NPs-RGD παρουσιάζουν χαμηλότερη πρόσληψη στο ήπαρ και υψηλότερη πρόσληψη στους νεφρούς, η οποία μπορεί να αποδοθεί στην πρόσδεση του RGD παραγώγου στην επιφάνεια των NPs. Ικανοποιητικές απεικονίσεις των όγκων ελήφθησαν και με τα επισημασμένα παράγωγα 99mTc-RGD και 99mΤc-NPs. Τέλος, η in vivo αξιολόγηση της θερμικής απόκρισης των NPs ανέδειξε ικανοποιητικά αποτελέσματα, με αντικαρκινική δράση σε πειραματόζωο που φέρει U87MG όγκο. Τα παραπάνω αρχικά αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι τα στοχευμένα νανοσωματίδια είναι πολλά υποσχόμενα στο πεδίο της μοριακής απεικόνισης για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χωροχρονικής κατανομής της αγγειογένεσης με στόχο τη διάγνωση αλλά και τη θεραπευτική προσέγγιση. / The aim of the present project is the in vivo evaluation of quantitative monitoring of angiogenesis making use of the molecular imaging methodology. A new cyclic RGDfK (Arg-Gly-Asp-D‐Phe–Lys) derivative, namely the cRGDfK-Orn3-CGG, was evaluated as eventually promising in early tumor detection through specifically targeting integrin ανβ3 receptors, overexpressed in angiogenesis. This new peptide, availing the 99mTc-chelating moiety CGG (Cys-Gly-Gly), is appropriately designed for 99mTc-labeling, as well as consequent conjugation onto nanoparticles. Specifically, RGD-conjugated iron oxide nanoparticles (10±2 nm) have been developed appropriately for SPECT/MRI imaging and hyperthermia treatment. Particularly, they were evaluated as tumor imaging agents: 99mΤc-RGD (cRGDfK-Orn3-CGG), 99mΤc-NPs and 99mΤc-NPs-RGD. The new derivatives were examined with regard to their radiochemical, radiobiological and imaging characteristics. It has been demonstrated that they were obtained in high radiochemical yield and presented high in vitro stability being examined: a) at different time-points, b) in the presence of an excess of antagonist moites for 99mTc, c) in human plasma or serum. The in vivo study and the biodistribution evaluation of radiolabeled products were assessed in normal mice and in pathological models (scid mice) bearing experimental U87MG glioblastoma tumors. Τhe quantitative evaluation of angiogenesis spatial distribution confirmed high specific binding of the 99mTc-RGD peptides to ανβ3 integrins, with significantly high tumor uptake 11.60±3.06 % ID/g, while targeting with 99mTc-NPs-RGD demonstrates high tumor uptake 9.01±0.19 ID/g. The 99mTc-RGD was appropriately designed to have urine excretion due to the ornithine (Orn3) linker, while the 99mTc-NPs exhibits hepatobiliary excretion, compared to 99mTc-NPs-RGD, which exhibit lower values of liver uptake with a significantly higher kidney uptake, which can be attributed to the attachment of the RGD derivative on the surface of NPs. Satisfactory tumor images were obtained with the radiolabeled derivatives 99mTc-RGD and 99mΤc-NPs. Finally, the in vivo heating efficiency experiment showed that hyperthermia induction with the aid of iron oxide NPs was feasible, resulting to anti-tumor effect in a U87MG tumor-bearing mouse. The above preliminary results indicate that targeted iron oxide NPs are promising candidates for the quantitative monitoring of angiogenesis for molecular imaging and potential cancer therapy.

Les sphéroïdes multicellulaires tumoraux (SMT) constituent un outil prometteur dans le domaine de l’étude biologique des tumeurs. Le but de la thèse était de développer une technique de la formation de SMT et de démontrer la disponibilité de ces sphéroïdes comme modèle in vitro 3D pour tester l’efficacité de principes actifs anticancéreux ainsi que celle de formulations de délivrance de médicaments. L'effet d’auto-assemblage de cellules induit par une addition des peptides RGD cycliques a été étudié pour 16 lignées cellulaires de différentes origines. Le peptide cyclique RGDfK et sa modification avec le cation triphenylphosphonium (TPP) ont permis de mettre en évidence l’induction de formation de sphéroïdes. Les sphéroïdes ont été employés comme modèles pour évaluer la cytotoxicité de principes actifs antitumoraux (doxorubicine, curcumine, temozolomide) et un certain nombre de formulations nano- et micrométriques (microréservoirs, nano-émulsions et micelles). / Multicellular tumor spheroids (MTS) are a promising tool in tumor biology. The aim of the Thesis was to develop a novel highly reproducible technique for MTS formation, and to demonstrate the availability of these spheroids as 3D in vitro model to test anticancer drugs and drug delivery vehicles. Cell self-assembly effect induced by an addition of cyclic RGD-peptides directly to monolayer cultures was studied for 16 cell lines of various origin. Cyclo-RGDfK peptide and its modification with triphenylphosphonium cation (TPP) were found to induce spheroid formation. The spheroids were used as a model to evaluate the cytotoxicity of antitumor drugs (doxorubicin, curcumin, temozolomide) and a number of nano- and micro- formulations (microcontainers, nano-emulsions and micelles).

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Insulin-like Growth Factor I (IGF-I) is a growth factor that stimulates both mitogenic and anabolic responses in articular chondrocytes. While it has been shown that exogenous IGF-I can regulate chondrocyte integrins, little is known regarding regulatory effects of IGF-I produced from a transiently expressed plasmid based adeno-associated virus (pAAV) vector. Because chondrocytes are using cellular machinery to overexpress IGF-I, it is of interest to see whether or not pAAV IGF-I will significantly upregulate or downregulate chondrocyte integrins. Additionally, it is of interest to know whether chondrocyte adhesion through integrins will have any regulatory effects on the production of IGF-I from the transgene. Therefore, this study will ascertain if pAAV IGF-I will have similar effects that exogenous IGF-I has on integrin regulation and if integrin silencing mechanisms will affect the production of IGF-I from the transgene. To test these hypotheses, adult articular chondrocytes were doubly transfected with the pAAV vector for IGF-I and short interference ribonucleic acid (siRNA) for integrins beta 1 and alpha V. Gene products were monitored at the transcriptional levels using quantitative real time polymerase chain reactions (qPCR) and IGF-I protein production was monitored at the translational level using enzyme linked immunoabsorbant assays (ELISAs). Adult articular chondrocytes doubly transfected were encapsulated in a three dimensional hydrogel system to simulate an in vivo environment. Samples were collected for analysis at days 2, 4, and 6 post encapsulation. Results show that IGF-I treatment with the pAAV vector does not cause significant changes in the transcriptional regulation of the beta 1 integrin in a three dimensional hydrogel system. The pAAV IGF-I vector did not cause significant regulatory changes on integrin alpha V at any time point during the experiment. Additionally, by knocking down the expression levels of integrins by using siRNA, it was shown that integrin knockdown does not have a significant regulatory effect on transcriptional or translational expression levels of IGF-I from the pAAV vector.