Le récepteur de facteur de croissance épidermique (EGFR) est une cible commune de thérapie anticancéreuse. Aujourd'hui, la recherche de nouvelles molécules inhibitrices de ce récepteur se tourne vers des substances naturelles. Un des composés naturels les plus prometteurs qui ont montré une activité anti-EGFR est la curcumine, un polyphénol présent dans les rhizomes de Curcuma longa. Il y a de nombreux rapports décrivant son effet sur l'activité kinase du récepteur, le rendement d'autophosphorylation, le niveau d'expression et les processus liés à la fonction EGFR comme la prolifération cellulaire. Néanmoins, l'ensemble des mécanismes d’intercation de la curcumine avec l'de l'EGFR n’est pas entièrement élucidée. Nous avons démontré que le mode d'action de la curcumine est double. La curcumine est capable d'inhiber partiellement, mais directement l'activité enzymatique du domaine intracellulaire de l'EGFR. Mais le travail présenté attire l'attention sur le rôle de l'environnement de la membrane de l'EGFR au niveau d'action de la curcumine. Nous avons montré que l'insertion de curcumine dans la membrane plasmique aboutit à sa rigidification et par conséquent la limitation de la diffusion du récepteur. Le suivi de particules à l'unité analyses a confirmé que le coefficient de diffusion de l'EGFR dans la membrane des cellules cancéreuses diminué de manière significative en présence de la curcumine, susceptibles d'influencer la dimérisation du récepteur et l'activation tour à tour. / Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is a common target of anticancer therapy. Nowadays the search for new molecules inhibiting this receptor is turning towards natural substances. One of the most promising natural compounds that have shown an anti-EGFR activity is curcumin, the polyphenol found in the rhizomes of Curcuma longa. There are numerous reports describing its effect on the receptor kinase activity, the autophosphorylation yield, the expression level and the processes related to EGFR function like cell proliferation. Nevertheless, the entire mechanism of how curcumin interact with the EGFR is not fully elucidated. We demonstrated that the mode of action of curcumin is dual. Curcumin is able to inhibit directly but partially the enzymatic activity of the EGFR intracellular domain. But the presented work brings attention to the role of the EGFR membrane environment at the curcumin action level. We showed that the curcumin insertion in plasma membrane leads to its rigidification and as a consequence to limitation of the receptor diffusion. Single particle tracking analyses confirmed that the diffusion coefficient of EGFR in the cancer cell membrane significantly decreased in the presence of the curcumin, which might influence the receptor dimerization and in turns its activation.

Aujourd'hui, le cancer est devenu un problème majeur de santé publique avec 12,7 millions de nouveaux cas de cancer et 7,6 millions de décès enregistrés en 2008. Même si le nombre des personnes qui guérissent augmente, les décès sont toujours importants. Les raisons, malgré un diagnostic précoce et correct, sont l'absence de traitements efficaces et l'émergence des résistances à la thérapie anticancéreuse. C'est pourquoi les chercheurs s'intéressent aux nouvelles approches pour développer des traitements puissants et sélectifs pour vaincre le cancer. Dans notre première approche, nous avons développé une série de dérivés de composés naturels appelés aurones. Les aurones jouent un rôle important dans la pigmentation jaune lumineuse de certaines fleurs et certains fruits et montrent des nombreuses activités biologiques. Nous avons combiné le motif benzofuranone des aurones avec d'autres motifs de la coumarine et chromone inspirées par la nature. Ces nouveaux composés montrent une activité anticancéreuse prometteuse, car ils sont capables de bloquer le cycle cellulaire dans les cellules cancéreuses K562 et peuvent y induire l'apoptose. Ils sont donc un motif intéressant pour un développement ultérieur de recherches. Ensuite nous avons concentré notre attention sur un objectif épigénétique. Les méthyltransférases d'ADN sont considérées comme une cible intéressante en oncologie. L'usage d'inhibiteurs spécifiques de la méthyltransferase d'ADN (DNMTi) pourrait réactiver les gènes suppresseurs de tumeurs et induire la reprogrammation des cellules cancéreuses, conduisant à l'arrêt de leur prolifération et finalement à leur mort. Nous avons amélioré le composé connu SGI1027 par modification de la structure. Nous avons obtenu des nouveaux inhibiteurs de la méthyltransferase d'ADN non- nucléosidiques, plus puissants et plus sélectifs que le composé principal. L'activité anti-cancéreuse de nos composés quinoléiniques et pyrimidiniques est testée sur différentes lignées cellulaires de cancer indiquant leur future utilisation possible dans un traitement anti-cancéreux puissant et sélectif. Une troisième série d'analogues de curcuminoïdes à base de coumarine a été préparée et testée pour sa capacité potentielle à moduler la voie TNF-alpha induit par NF-kB dans les cellules cancéreuses K562. Cependant, nous n'avons pas été capable de montrer l'implication de la voie ciblée jusqu'à maintenant. Des études complémentaires et plus approfondies doivent être menées afin d'estimer les propriétés biologiques de ces composés dans la participation éventuelle à différentes voies / Today, cancer is becoming a major public health problem with 12.7 million new cancer cases and 7.6 million cancer deaths registered in 2008. Although the number of people cured of cancer is increasing, people still die because of cancer. The reasons, besides an early and correct diagnosis, are the lack of effective treatments and the emergence of drug-resistant cancers. Therefore, researchers are interested in new approaches to develop potent and selective therapies to fight cancer. To start with, we developed a series of natural compound derivatives related to aurones. Aurones play an important role in the bright yellow pigmentation of some flowers and fruits exhibiting a strong and broad variety of biological activities. We combined the benzofuranone motif of the aurone with other coumarin and chromone motifs inspired by nature. These new compounds displayed spromising anticancer activity because they are able to block the cell cycle in K562 cancer cells and are able to induce apoptosis being an interesting scaffold for further development. Secondly, we focused on an epigenetic target. DNA methyltransferases are considered as an interesting target in Oncology. The use of specific inhibitors of DNMT (DNMTi) might reactivate tumor suppressor genes and induce the reprogramming of cancer cells, leading to their proliferation arrest and ultimately to their death. We improved the known compound SGI1027 through structure modification leading to novel non-nucleoside DNMT inhibitors, more potent and more selective than the lead compound. The anticancer activity of our quinoline and pyrimidine based compounds - tested in different cancer cell lines - suggests their use as possible potent and selective future cancer therapy. A third series of coumarin-based curcuminoid analogues were prepared and tested for their potential ability to modulate the TNF-alpha induced NF-kB pathway in K562 cancer cells. However we were not able to demonstrate the involvement of the targeted pathway so far. Complementary and deeper investigations need to be conducted in order to elicit deeper biological properties of these compounds with the possible involvement of different pathways

La bêta-lapachone (b-lap) est une substance active présentant des activités trypanocides, anti-infectieuses et anticancéreuses, avec une sélectivité thérapeutique. Cependant, en raison de sa faible hydrosolubilité et de sa toxicité, b-lap n'est pas encore appliquée en clinique. Nous avons étudié son encapsulation dans des vésicules phospholipidiques, complexée ou non par des cyclodextrines. Nous avons d'abord analysé l'interaction de b-lap avec des excipients lipidiques par des mesures de pression de surface, DSC et SAXS. Elles ont montré que blap est insérée dans les bicouches lipidiques, proche des têtes polaires avec une solubilité maximale d'environ 3,5 mol%. Les résultats expérimentaux ont été confirmés par des simulations de dynamique moléculaire. Le taux d'encapsulation (ER%) de b-lap dans les liposomes s’est avéré en accord avec sa solubilité maximale dans les lipides. Des complexes b-lap:cyclodextrines ont été formés et incorporés dans le coeur aqueux de liposomes déjà chargés en b-lap. Des ER% plus élevés ont été obtenus, mais avec une efficacité d'encapsulation plus faible. Des tests in vitro sur des lignées cellulaires épithéliales et tumorales de prostate ont démontré la cytotoxicité élevée de b-lap, sans différence toutefois entre b-lap libre et formulée, ni entre les cellules normales et les cellules cancéreuses. / Beta-lapachone (b-lap) is a potential drug with trypanocidal, anti-infectious and anticancer activities with reported selectivity of effects. However, due to its poor water solubility and toxicity, b-lap is not yet applied in therapeutics. We have studied the encapsulation of b-lap in conventional phospholipid vesicles and in-cyclodextrin-in-liposomes. We first analyzed the interaction of b-lap with lipid excipients by surface pressure measurements, DSC and SAXS. They showed that b-lap inserts in lipid bilayers close to polar head groups with a maximum solubility of about 3.5 mol%. The experimental results were supported by molecular dynamics simulations. Encapsulation rates (ER%) of b-lap in liposomes were consistent with b-lap maximal solubility in lipids. B-lap:cyclodextrin complexes were formed and entrapped in the aqueous core of blap-loaded liposomes. Higher ER% were obtained, but with lower encapsulation efficiency. In vitro tests on prostate epithelial and tumor cell lines demonstrated the high cytotoxicity of b-lap, however, without difference between formulated and free b-lap, nor between normal and cancer cells.

Les agents pharmacologiques ciblant la dynamique des microtubules (MTs) sont très utilisés en chimiothérapie des cancers agressifs. Le paclitaxel (PTX) est utilisé depuis des décennies et donne de bons résultats pour le traitement des tumeurs solides. Plusieurs inconvénients, notamment ses effets secondaires et la résistance de certains cancers limitent cependant l'efficacité de ce médicament. Dans le but d'identifier de nouveaux composés pharmacologiques qui sensibilisent les cellules au PTX, nous avons recherché, parmi une collection de 8000 molécules, celles capables de sensibiliser des cellules cancéreuses à une dose non toxique de PTX. Nous avons ainsi sélectionné un composé de la famille des carbazoles : Carba1. Dans les cellules, l’association carba1/PTX a un effet cytotoxique supérieur à la somme des effets de carba1 et de PTX, quand ces molécules sont appliquées séparément, indiquant un effet synergique. De plus, des analyses approfondies de différents phénotypes ont permis de montrer que l'administration de carba1 avait pour conséquence d'amplifier des effets du PTX.À fortes doses, carba1 entraine un blocage des cellules en prométaphase mais n’altère pas le réseau microtubulaire, ni en interphase ni en mitose. En revanche, in vitro, carba1 cible la tubuline en se fixant sur le site colchicine, provoquant un retard et une diminution de la polymérisation des MTs. En plus de la tubuline, des études génétiques réalisées sur la levure suggèrent que carba1 a d'autres cibles dont CENP-E, kinésine essentielle à l’alignement des chromosomes au cours de la mitose.Des études menées sur un modèle de cancer mammaire murin agressif (allogreffes) ont révélé que carba1 seul et carba1/PTX ne présentaient aucune toxicité. De plus, les effets anti-tumoraux et anti-métastatiques de la combinaison carba1/PTX sur ces modèles se sont montrés encourageants, bien que des mises au point, notamment sur la posologie sont encore à prévoir. Carba1 est une molécule nouvelle, avec des applications jusque-là inconnues. C’est pourquoi une déclaration d’invention, en vue d'un dépôt de brevet, a été soumise au CNRS. / Microtubules (MTs) targeting agents are a powerful weapon in the war against aggressive cancers. Paclitaxel (PTX) has been used successfully for the treatment of solid tumors for decades. Several features, including side-effects and resistance of some cancers make this drug not always effective. With the aim to identify new chemical compounds that sensitize cells to paclitaxel we screened a library of 8,000 compounds, to select those not toxic for cell cultures when applied alone, that become toxic when applied in combination with a non-toxic dose of paclitaxel. This lead to the selection of a carbazole derivative: carba1. In cells, the carba1/PTX combination has a greater cytotoxic effect than the addition of the effects of each drug assayed separately, indicating a synergistic effect. In addition, in-depth phenotypic analyzes indicate that the administration of carba1 amplify the effects of PTX.High doses of carba1 induce a cell blockade in prometaphase, but do not alter the MT network in interphase or mitosis. In contrast, in vitro, carba1 targets the tubulin colchicine binding site, causing a delay and a decrease in MT polymerization. Genetic studies conducted on yeast indicated other potential additional targets including CENP-E, an essential kinesin for chromosome alignment during mitosis.Studies conducted on a preclinical mouse model of aggressive breast cancer (orthotopic grafts) revealed that carba1 alone and carba1/PTX showed no toxicity. In addition, the anti-tumor and anti-metastatic effects of the carba1/PTX combination on these models have been encouraging, but an optimization of the posology is still needed. Carba1 is a new molecule, with previously unknown applications. This is why a declaration of invention, with a view to filing a patent, has been submitted to the CNRS.

Les cellules de la lignée d'hépatome HepaRG sont des progéniteurs bipotents capables de se différencier à confluence en cellules biliaires et en hépatocytes exprimant un large éventail de fonctions spécifiques du foie notamment plusieurs enzymes clés de détoxication. Ce système cellulaire constitue un modèle unique pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires régissant le processus de différenciation du progéniteur hépatique vers l'hépatocyte ou encore certains aspects de régulation du cycle cellulaire de l'hépatocyte. Par ailleurs, il offre un modèle cellulaire alternatif aux cultures primaires d'hépatocytes humains pour des applications en pharmacotoxicologie. Cependant, ces cellules expriment un niveau relativement limité d'un important cytochrome P450, le CYP2E1, restreignant leur utilisation pour les études de toxicologie des drogues métabolisées par cette voie. Nous avions comme objectif d'établir des protocoles efficaces de transfection afin d'augmenter l'expression du CYP2E1 dans les cellules HepaRG. Des protocoles de transfection efficaces ont été établis en utilisant l'électroporation et des lipides cationiques appartenant aux lipophosphonates et lipophosphoramidates. Ces approches nous ont permis d'augmenter significativement le niveau d'expression et d'activité du CYP2E1 dans les cellules HepaRG différenciées ouvrant de nouvelles perspectives pour des études de métabolisme et de toxicité des drogues dépendantes du CYP2E1. La mise au point de ces protocoles de transfection a été mise à profit pour aborder d'autres applications notamment la répression par siARN de l'expression du récepteur aux amines aromatiques hétérocycliques AhR. Nous avons pu par électroporation dans des cellules HepaRG différenciées démontrer que AhR est au moins en partie responsable de l'induction des CYP1A1 et 1A2 par les amines aromatiques hétérocycliques PhIP et MeIQx. Toujours en utilisant un protocole d'électroporation, nous avons également établi une lignée HepaRG recombinante exprimant de façon constitutive l'hepcidine en fusion avec la Green Fluorescent Protein (GFP). Cette lignée constitue un nouvel outil d'étude du processus de maturation et de sécrétion de l'hepcidine un régulateur hormonal central du métabolisme du fer. Enfin, dans une dernière partie du travail, nous avons abordé un nouveau type de vectorisation : des nanoparticules synthétisées à partir de poly-acide malique dans le but d'encapsuler des principes actifs anticancéreux pour des applications potentielles dans le ciblage du carcinome hépatocellulaire. Une première étape a consisté à étudier la toxicité in vitro de ces particules sur plusieurs lignées cellulaires puis d'évaluer leur potentiel d'encapsulation de principe actif en utilisant la doxorubicine comme molécule de référence.