Les thérapies ciblées utilisent des agents thérapeutiques qui interfèrent specifiquement avec les molécules nécessaires pour la croissance et la progression tumorale. Les chimiothérapies classiques sont toxiques pour les cellules qui se divisent rapidement du à leur interaction avec les cellules en division. Le premier but des thérapies ciblées est de combattre plus précisement les cellules cancereuses et ainsi éviter les effets indesirables.La thérapie anti-cancereuse utilisant les anticorps a été développé depuis environ 15 ans et est actuellement une des plus efficaces des thérapies ciblées. Dans certains cas des anticorps monoclonaux sont conjugués avec des isotopes radioactifs ou des toxines pour permettre une délivrance ciblée de ces derniers dans les cellules cancereuses. De plus en plus, pour remplacer les anticorps, les thérapies ciblées utilisent des peptides ou des acides nucleiques comme agent ciblant.Dans ce travail, nous avons utilisé des stratégies diverses de ciblage pour permettre l’internalisation de substance toxique (une toxine ou son gène) specifiquement dans les cellules cancereuses. Nous avons travaillé sur le modèle du glioblastome.Notre groupe a publié un article décrivant l’utilisation du domaine PDZ d’une proteine hCASK permettant la liaison a un biomarqueur surexprimé dans les cellules cancereuses. En effet, ce domaine PDZ est capable de se lier à la partie C-terminale de la proteine CD98. Le produit de fusion hCASK-PDZ a été génétiquement lié a une toxine (la saporine). Nous avons démontré une activité in vitro évidente de ce conjugué dans les cellules de glioblastome.Dans cette étude, nous avons utilisé d’autres agents ciblant une autre proteine surexprimée à la surface des cellules cancereuses: la nucléoline. Dans ce contexte, un aptamer et un pseudopetide se liant specifiquement à cette dernière ont été developpé et étudié.L’aptamer AS1411 (Antisoma, UK) est un agent ciblant la nucleolin approuvé par la FDA (food and drug administration). Il se lie à la nucleoline et est internalisé, perturbant ainsi l’interaction de cette dernière avec ses partenaires inhibant ainsi proliferation cellulaire.En parallèle, notre groupe a developpé un pseudopeptide, antagoniste de la nucleoline (Nucant, N6L). Il a été montré qu’il inhibe drastiquement la croissance tumorale dans le cancer du sein en induisant l’apoptose et il est actuellement en préparation pour une phase II d’essai clinique (IPP-204106). Nous avons démontré l’effet anti-proliferatif du N6L in vitro sur des cellules primaires de glioblastome.La surexpression de la nucleoline à la surface des cellules de glioblastomes couplée à la specificité de l’aptamere et du N6L pour cette deniere nous ont amené à vouloir augmenter leur efficacité d’action en les liant à une toxine. Le gène codant pour la saporine (proteine inhibitrice des ribosomes ) ou la saporine elle-meme a donc été lié à l’aptamere et au N6L.Nous avons donc dans ce travail etudié l’activité cytotoxique de l’aptamere et du N6L liés à la saporine. Les résultats obtenus sont evalués pour des futurs publications.Toutes les approches ciblées décrites, en dépit de certains problèmes, semblent prometteuses et nécessitent d'autres recherches, mais confirment que l'exploitation de cibles pour fournir des substances toxiques est l'avenir de la thérapie pour les formes cancéreuses difficiles à battre avec les thérapies conventionnelles. / Targeted cancer therapies are drugs designed to interfere with specific molecules necessary for tumor growth and progression. Traditional cytotoxic chemotherapies usually kill rapidly dividing cells in the body by interfering with cell division. A primary goal of targeted therapies is to fight cancer cells with more precision and potentially fewer side effects.Antibody-based therapy for cancer has become established over the past 15 years and is now one of the most successful and important targeted strategies. In some cases, monoclonal antibodies are conjugated to radio-isotopes or toxins (immunotoxin) to allow specific delivery of these cytotoxic agents to the intended cancer cell target. Furthermore thargeted therapies may be based also on the use of targeting molecues other than antibodies, such as peptides, growth factors, and also nucleic acids.Indeed, in this work we studyed a multi targeting strategy to deliver toxic substances (protein toxin or its gene) to cancer cells (glioblastoma).Our group published a paper describing the use of PDZ protein domain of hCASK (serine kinase calcium/calmodulin-dependent of MAGUK family) and to exploit the ability of this protein to bind to the C-terminus of hCD98 in the extracellular space. CD98 is an interesting target because it is overexpressed in different types of tumors (Giansanti F., 2015). hCASK-PDZ was genetically fused to the toxin saporin and this chimeric toxin proved to be active on glioblastoma cells in vitro.Other cell killing agents were designed to recognize and bind specifically nucleolin (NCL). This multifunctional protein is overexpressed on the surface of activated endothelial and tumor cells. In this context, compounds targeting NCL, such an aptamer, and a multivalent pseudopeptide, have been developed and investigated for cancer therapy.The aptamer against NCL, NCL-APT also known as AS1411 (Antisoma, UK), is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved NCL targeting agent. It binds to NCL on the cell surface, preferentially gets internalized, and inhibits cancer cell growth sparing normal cells (Bates PJ, 2009).In parallel, our group, recently developed a multivalent synthetic pseudopeptide N6L that selectively binds to nucleolin (Destouches D., 2011). N6L strongly inhibits breast cancer growth by inducing apoptosis of tumor cells and is currently in preparation for phase II clinical trials (IPP-204106). We demonstrated the anti-proliferative effect of N6L on human glioblastoma cells in primary culture prepared form post-surgical specimens (Benedetti E, 2015).The overexpression of NCL on glioblastoma cell surface and the recognized selectivity of AS1411 and N6L prompted us to study a way to increase the efficiency of these ligands binding them Saporin coding gene or the protein toxin Saporin-S6, a type 1 RIP (Ribosome-Inactivating Protein) widely studied because of its potential therapeutic application in a variety of human diseases as toxic moiety of a conjugate.The characterization of the toxic activity of AS1411 linked to saporin gene (APT-SAP) and of NCL linked to saporin protein (SAP-N6L) is therefore described. Both these researches are under evaluation for publication.All the described thargeted approaches, nothwithstanding some problems, look promising and need further research, but confirm the fact that exploiting targets to deliver toxic substances is the future of therapy for cancer forms that are difficult to beat with conventional therapies.

Le [18F]Fluoro-éthoxybenzovesamicol ([18F]FEOBV) a été identifié comme étant un des agents radioactifs les plus prometteurs pour l'imagerie du transporteur vésiculaire de l'acétylcholine en utilisant la tomographie par émission de positrons (TEP). Nous rapportons ici que cette approche est en mesure de détecter de subtiles pertes de terminaux cholinergiques, comme celles associés avec le vieillissement ou suivant la lésion partielle du noyau basal de Meynert (NBM). Vingt-et-un rats adultes ont été distribués également en trois groupes : 1) Rats âgés (18 mois); 2) Jeunes rats (3 mois); et 3) Rats avec une lésion unilatérale du NBM induite par une infusion locale de saporine-IgG 192. Pour les rats normaux et ceux avec lésion, la plus haute valeur de liaison du [18F]FEOBV a été observée dans le striatum, suivi de valeurs similaires dans le cortex frontal et le thalamus, puis de valeurs plus faibles pour les hippocampes et le cortex temporo-pariétal. Les rats avec lésion du NBM ont démontré une liaison de [18F]FEOBV diminuée principalement dans la partie ventrale du cortex frontal. Cette perte est plus importante du côté de la lésion, mais également présente dans la région homologue de l'hémisphère controlatéral. Le vieillissement a entraîné une diminution de liaison de [18F]FEOBV localisée dans les hippocampes. Le [18F]FEOBV semble être une marqueur très prometteur pour la quantification in vivo du transporteur vésiculaire de l'acétylcholine dans le cerveau; l'imagerie TEP avec cet agent permet la détection de réductions physiologique et pathologique de la densité des terminaisons cholinergiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tomographie par émission de positrons, transporteur vésiculaire de l'acétylcholine, neurodégénérescence, vieillissement, saporine-IgG 192, [18F]Fluoro-éthoxybenzovesamicol

La transformation des cellules normales de l’organisme en un phénotype malin est souvent accompagnée de changements dans leur antigénicité. L’antigène Tn (GalNac-O-Ser/Thréo) est un antigène (Ag) glycopeptidique spécifique des tumeurs et exprimé à la membrane plasmique des cellules cancéreuses dans la majorité des carcinomes humains ainsi que dans certaines tumeurs hématologiques, tandis qu’il n’est pas détecté dans les cellules normales. Il représente donc une cible potentielle très intéressante pour l’immunothérapie passive par anticorps, car il n’est pas détectable dans les cellules normales, mais est démasqué dans environ 90% des cancers épithéliaux du fait d’une dérégulation des processus de glycosylation. Les anticorps monoclonaux (AcM) spécifiques d’antigènes exprimés à la membrane des cellules tumorales ont une efficacité prouvée dans le traitement de certains cancers. Ces AcM thérapeutiques sont particulièrement intéressants pour le traitement des cancers du fait de leur forte spécificité pour les cellules tumorales et de leur faible toxicité pour les cellules normales, contrairement aux chimiothérapies conventionnelles, mais leur mécanisme d’action est encore mal connu. L’AcM Chi-Tn est un anticorps chimérique homme/souris capable de se fixer de façon spécifique à l’antigène tumoral Tn, alors qu’il ne se fixe pas sur les cellules normales. Cet AcM pourrait donc être envisagé comme agent thérapeutique dans le traitement des cancers épithéliaux par immunothérapie passive.Nous nous sommes intéressés à l’AcM Chi-Tn non couplé en vue d’analyser son mécanisme d’action et d’évaluer son efficacité thérapeutique in vivo. Nous avons montré que l’AcM Chi-Tn seul ne possède pas d’effet toxique direct sur les lignées de cellules tumorales Tn-positives in vitro. Cependant, en présence de macrophages, cet AcM est capable d’induire la lyse de ces cellules par un mécanisme d’ADCC. In vivo, l’AcM Chi-Tn, associé à la cyclophosphamide, induit le rejet d'une tumeur du sein dans plus de 80% des souris. Cette inhibition de la croissance tumorale est abolie chez les souris déficientes pour la chaine associée aux récepteurs RFc activateurs, suggérant in vivo un mécanisme d’ADCC. Par l’étude microscopique du microenvironnement tumoral, nous avons observé que les cellules tumorales forment in vivo des synapses avec des macrophages, des neutrophiles, mais aussi des lymphocytes B. Des expériences de survie in vivo chez des souris déficientes pour différentes populations cellulaires montrent que les lymphocytes T semblent nécessaires à la protection des souris par Chi-Tn contre la tumeur. Ainsi, ces résultats confirment le rôle des effecteurs exprimant des RFc activateurs, mais aussi le rôle indispensable de la réponse immune adaptative pour assurer l'effet thérapeutique des AcM.Nous nous sommes également intéressés à l’utilisation potentielle de l’AcM Chi-Tn comme vecteur d’agents cytotoxiques. In vivo, dans un modèle de tumeurs solides chez la souris, des expériences de biodistribution montrent que l’AcM Chi-Tn est capable de cibler spécifiquement les zones tumorales, ce qui en fait un anticorps potentiellement utilisable comme vecteur de molécules toxiques. L’internalisation du complexe anticorps/antigène cible est un pré-requis nécessaire à l’utilisation de l’anticorps conjugué. Nous avons montré in vitro que l’AcM Chi-Tn est internalisé dans les endosomes précoces et de recyclage pendant un temps relativement long, faisant de cet AcM un bon candidat pour être couplé à des agents cytotoxiques. Durant ma thèse, nous avons couplé l’AcM Chi-Tn à la toxine saporine ou à la molécule cytotoxique auristatine F, et nous avons montré in vitro que ces conjugués sont cytotoxiques sur des lignées cellulaires Tn-positives. / Pas de résumé en anglais

La transformation des cellules normales de l'organisme en un phénotype malin est souvent accompagnée de changements dans leur antigénicité. L'antigène Tn (GalNac-O-Ser/Thréo) est un antigène (Ag) glycopeptidique spécifique des tumeurs et exprimé à la membrane plasmique des cellules cancéreuses dans la majorité des carcinomes humains ainsi que dans certaines tumeurs hématologiques, tandis qu'il n'est pas détecté dans les cellules normales. Il représente donc une cible potentielle très intéressante pour l'immunothérapie passive par anticorps, car il n'est pas détectable dans les cellules normales, mais est démasqué dans environ 90% des cancers épithéliaux du fait d'une dérégulation des processus de glycosylation. Les anticorps monoclonaux (AcM) spécifiques d'antigènes exprimés à la membrane des cellules tumorales ont une efficacité prouvée dans le traitement de certains cancers. Ces AcM thérapeutiques sont particulièrement intéressants pour le traitement des cancers du fait de leur forte spécificité pour les cellules tumorales et de leur faible toxicité pour les cellules normales, contrairement aux chimiothérapies conventionnelles, mais leur mécanisme d'action est encore mal connu. L'AcM Chi-Tn est un anticorps chimérique homme/souris capable de se fixer de façon spécifique à l'antigène tumoral Tn, alors qu'il ne se fixe pas sur les cellules normales. Cet AcM pourrait donc être envisagé comme agent thérapeutique dans le traitement des cancers épithéliaux par immunothérapie passive.Nous nous sommes intéressés à l'AcM Chi-Tn non couplé en vue d'analyser son mécanisme d'action et d'évaluer son efficacité thérapeutique in vivo. Nous avons montré que l'AcM Chi-Tn seul ne possède pas d'effet toxique direct sur les lignées de cellules tumorales Tn-positives in vitro. Cependant, en présence de macrophages, cet AcM est capable d'induire la lyse de ces cellules par un mécanisme d'ADCC. In vivo, l'AcM Chi-Tn, associé à la cyclophosphamide, induit le rejet d'une tumeur du sein dans plus de 80% des souris. Cette inhibition de la croissance tumorale est abolie chez les souris déficientes pour la chaine associée aux récepteurs RFc activateurs, suggérant in vivo un mécanisme d'ADCC. Par l'étude microscopique du microenvironnement tumoral, nous avons observé que les cellules tumorales forment in vivo des synapses avec des macrophages, des neutrophiles, mais aussi des lymphocytes B. Des expériences de survie in vivo chez des souris déficientes pour différentes populations cellulaires montrent que les lymphocytes T semblent nécessaires à la protection des souris par Chi-Tn contre la tumeur. Ainsi, ces résultats confirment le rôle des effecteurs exprimant des RFc activateurs, mais aussi le rôle indispensable de la réponse immune adaptative pour assurer l'effet thérapeutique des AcM.Nous nous sommes également intéressés à l'utilisation potentielle de l'AcM Chi-Tn comme vecteur d'agents cytotoxiques. In vivo, dans un modèle de tumeurs solides chez la souris, des expériences de biodistribution montrent que l'AcM Chi-Tn est capable de cibler spécifiquement les zones tumorales, ce qui en fait un anticorps potentiellement utilisable comme vecteur de molécules toxiques. L'internalisation du complexe anticorps/antigène cible est un pré-requis nécessaire à l'utilisation de l'anticorps conjugué. Nous avons montré in vitro que l'AcM Chi-Tn est internalisé dans les endosomes précoces et de recyclage pendant un temps relativement long, faisant de cet AcM un bon candidat pour être couplé à des agents cytotoxiques. Durant ma thèse, nous avons couplé l'AcM Chi-Tn à la toxine saporine ou à la molécule cytotoxique auristatine F, et nous avons montré in vitro que ces conjugués sont cytotoxiques sur des lignées cellulaires Tn-positives.

Dans l'introduction, diverses voies de trafic intracellulaire et endocytose seront discutées. Je familiarise le lecteur avec des protéines inactivant les ribosomes, en mettant l'accent sur la structure, l'endocytose, et le trafic intracellulaire de la toxine bactérienne Shiga toxin (STX). STx et la ricine suivent la voie rétrograde pour exercer leur effet toxique sur les cellules. Ils sont respectivement, une menace maladie infectieuse pour la santé humaine et des outils potentiels pour le bioterrorisme pour lequel aucun antidote n’existe actuellement. D'un criblage à haut débit, Retro-1 et Retro-2 avaient déjà été identifiés comme de puissants inhibiteurs de la voie rétrograde à l'interface des endosomes précoces-TGN, et Retro-2 a été démontré pour protéger les souris contre la ricine. Parmi les facteurs de trafic analysés, seule la protéine SNARE syntaxine-5 a été ré- localisée dans les cellules traitées avec Rétro - 2. / In the introduction, various endocytic and intracellular trafficking pathways will be discussed. I acquaint the reader with ribosome-inactivating proteins, with emphasis on the structure, endocytosis, and intracellular trafficking of the bacterial toxin Shiga toxin (STx). STx and ricin follow the retrograde route to exert their toxic effect on cells. They are respectively, an infectious disease threat to human health and potential tools for bioterrorism for which no antidote currently exists. From a high throughput screening, Retro-1 and Retro-2 had previously been identified as potent inhibitors of the retrograde route at the early endosomes-TGN interface, and Retro-2 was demonstrated to protect mice against ricin. Of the trafficking factors analyzed, only the SNARE protein syntaxin-5 was re-localized in Retro-2 treated cells. Yet, whether syntaxin-5 is the direct target of Retro-2 and whether its re-localization was directly responsible for retrograde transport inhibition remained to be established.