La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement du cancer qui utilise la combinaison d'un photosensibilisant, de la lumière et d'oxygène moléculaire. L'application de nanosubstances liposomales pour délivrer les photosensibilisants dans la tumeur est devenu un sujet important de la recherche en PDT.La présente étude porte sur les formulations liposomales conventionnelles et stériquement stabilisées de photosensibilisant mTHPC, Foslip® et Fospeg®, dans le but de déterminer les paramètres pour l'optimisation de la PDT liposomale. La caractérisation du comportement in vitro de la mTHPC liposomale a été étudiée, particulièrement sa localisation, l'état d'agrégation et les propriétés photophysiques des drogues dans les liposomes. Nous avons démontré l'état monomérique de la mTHPC dans les vésicules lipidiques et une localisation partielle du mTHPC dans Fospeg® dans la partie PEG des liposomes, alors que la majeure partie est liée à la bicouche lipidique. Nous avons ensuite étudié les cinétiques de relargage des drogues, le mode de liaison aux protéines et la destruction des liposomes dans le sérum. Dans ce but, une méthodologie basée sur la fluorescence pour estimer le relargage de la mTHPC à la fois in vitro et in vivo a été développée. Le relargage de la mTHPC des liposomes PEGylés a été retardé par rapport aux liposomes conventionnels et la destruction des liposomes a été considérablement diminuée. La connaissance de tous ces paramètres permet de mieux prédire le taux de relargage de la drogue, les paramètres pharmacologiques et l'effet tumoricide in vivo. Le traitement PDT pourrait être plus avantageux avec le Fospeg® comparé à la mTHPC incorporée dans les liposomes conventionnels / Photodynamic therapy (PDT) is a photochemical-based modality of cancer treatment that uses a combination of a photosensitizer, light and molecular oxygen. Application of liposomal nanocarriers to deliver photosensitizers to tumor targets has become a major direction of PDT research. The present study investigates conventional and sterically stabilized liposomal formulations of the photosensitizer mTHPC, Foslip® and Fospeg®, with a view to determine the parameters for optimizing liposomal PDT. The characterization of in vitro behaviour of liposomal mTHPC was conducted, with an emphasis on drug localization, aggregation state and photophysical properties of the compounds in liposomes. We demonstrated the monomeric state of mTHPC in lipid vesicles and a partial localisation of mTHPC in Fospeg® in a PEG shell, while the main part was bound to the lipid bilayer. We further studied the drug release kinetics and binding pattern to serum proteins and the destruction of liposomes in serum. With this aim, a fluorescence-based methodology of estimating mTHPC release both in vitro and in vivo was developed, as well as an in vitro assay to characterize liposome destruction. The release of mTHPC from PEGylated liposomes was delayed compared with conventional liposomes along with greatly diminished liposome destruction. Knowledge of these parameters allows to better predict the drug release rate, pharmacological parameters and in vivo tumoricidal effect. The PDT treatment could be more advantageous with Fospeg® compared to mTHPC embedded in conventional liposomes

La thérapie photodynamique (PDT) est un traitement minimalement invasif basé sur une approche photochimique. Ce traitement est prometteur en oncologie et pour d’autres pathologies. La plupart des drogues utilisées en PDT (photosensibilisateurs) y compris le PS de seconde génération, la méta-tétra (hydroxyphényl)chlorine (mTHPC), sont hautement hydrophobiques et nécessitent un système de transport. Pour améliorer la solubilité de la mTHPC et ses propriétés pharmacocinétiques, les dérivés des β-cyclodextrines (β-CDs) ont été proposés. L’étude présente a analysé l’effet des β-CDs sur le comportement de la mTHPC à différentes étapes de sa distribution in vitro et in vivo. L’interaction de la mTHPC avec les β-CDs conduit à la formation de complexes d’inclusion qui abolissent complètement son agrégation après introduction dans le sérum. Il a été démontré que les β-CDs ont un effet lié à la concentration sur le processus de distribution de la mTHPC dans le sérum sanguin et les cultures cellulaires in vitro. L’étude in vivo confirme le fait que l’utilisation de β-CDs permet de modifier les processus de distribution de la mTHPC chez les animaux porteurs de tumeurs, ce qui se traduit par un taux moins élevé d’accumulation du PS dans la peau et les muscles, ainsi qu’une accumulation plus élevée du PS dans la tumeur. En conclusion, l’application des dérivés β-CDs peut ouvrir de nouvelles possibilités pour modifier et contrôler la biodistribution et les pharmacocinétiques de la mTHPC au cours de la PDT / Photodynamic therapy (PDT) is a minimally invasive photochemical treatment with a promising clinical track record for oncological and some other diseases. Most PDT-drugs (photosensitizers) including a second-generation PS meta-tetra(hydroxyphenyl)chorin (mTHPC) are highly hydrophobic and require delivery systems. To improve mTHPC solubility and pharmacokinetic properties, β-cyclodextrins (β-CDs) derivatives were proposed. The present study investigates the effect of β-CDs on mTHPC behavior at various stages of its distribution in vitro and in vivo. Interaction of mTHPC with β-CDs leads to the formation of inclusion complexes that completely abolishes its aggregation after introduction into serum. It was demonstrated that the β-CDs have a concentration-dependent effect on the process of mTHPC distribution in blood serum and cellular cultures in vitro. In vivo study confirms the fact that the use of β-CDs allows modifying mTHPC distribution processes in tumor bearing animals that is reflected in the decreased level of PS accumulation in skin and muscles, as well as in the increased PS accumulation in tumor. In conclusion, application of β-CD derivatives can open up new possibilities to modify and control biodistribution and pharmacokinetics of mTHPC in the course of PDT

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement du cancer qui utilise la combinaison d'un photosensibilisant, de la lumière et d'oxygène moléculaire. L'application de nanosubstances liposomales pour délivrer les photosensibilisants dans la tumeur est devenu un sujet important de la recherche en PDT. La présente étude porte sur les formulations liposomales conventionnelles et stériquement stabilisées de photosensibilisant mTHPC, Foslip® et Fospeg®, dans le but de déterminer les paramètres pour l'optimisation de la PDT liposomale. La caractérisation du comportement in vitro de la mTHPC liposomale a été étudiée, particulièrement sa localisation, l'état d'agrégation et les propriétés photophysiques des drogues dans les liposomes. Nous avons démontré l'état monomérique de la mTHPC dans les vésicules lipidiques et une localisation partielle du mTHPC dans Fospeg® dans la partie PEG des liposomes, alors que la majeure partie est liée à la bicouche lipidique. Nous avons ensuite étudié les cinétiques de relargage des drogues, le mode de liaison aux protéines et la destruction des liposomes dans le sérum. Dans ce but, une méthodologie basée sur la fluorescence pour estimer le relargage de la mTHPC à la fois in vitro et in vivo a été développée, ainsi que d'un essai in vitro pour caractériser la destruction des liposomes. Le relargage de la mTHPC des liposomes PEGylés a été retardé par rapport aux liposomes conventionnels et la destruction des liposomes a été considérablement diminuée. La connaissance de tous ces paramètres permet de mieux prédire le taux de relargage de la drogue, les paramètres pharmacologiques et l'effet tumoricide in vivo. Le traitement PDT pourrait être plus avantageux avec le Fospeg® comparé à la mTHPC incorporée dans les liposomes conventionnels.

L'éventail thérapeutique utilisé en chimiothérapie antitumorale fait appel à des molécules ayant un indice thérapeutique limité dû à leur faible sélectivité d'action. C'est pourquoi nous développons au laboratoire de nouvelles approches pour guider la conception d'agents antitumoraux plus sélectifs. Cette approche s'intègre dans un design rationnel de ligands de l'ADN qui inhibent l'activité de liaison à l'ADN de facteurs de transcription afin de réguler l'expression de certains gènes.<br />Les dérivés DB, retenus pour cette étude, sont des molécules synthétisées par les Prs David Boykin et David Wilson (Atlanta) qui se fixent sur des séquences spécifiques dans le petit sillon de l'ADN. Ainsi, le composé diphényl-furane DB75 se lie en monomère à des séquences riches en paires de bases AT, alors que le dérivé phényl-furane-benzimidazole DB293 reconnaît la séquence 5'-ATGA en dimère. Cette reconnaissance «séquence-spécifique» pourrait cibler spécifiquement des interactions ADN-facteurs de transcription impliquées dans la régulation des gènes et la prolifération cellulaire.<br />Dans cette optique notre travail a été de déterminer la spécificité d'interaction à l'ADN de nouvelles molécules et d'en évaluer leur distribution cellulaire afin de pouvoir, dans un second temps, étudier la modulation de la liaison à l'ADN de facteur de transcription après fixation des dérivés.<br />Ainsi, nous nous sommes tout d'abord intéressés à la distribution cellulaire des composés DB dérivant du DB75 et du DB293 afin de déterminer s'ils pénètrent efficacement dans la cellule et se dirigent vers l'ADN nucléaire. Les résultats obtenus valident ceux publiés précédemment (Lansiaux et al., 2002a, 2002b) et montrent le faible impact des modifications du corps polycyclique sur la distribution des composés DB. Ainsi, les composés diphényl-furanes substitués sur le cycle furane, pénètrent efficacement dans le noyau alors que seules certaines substitutions sur les groupements phényles empêchent la molécule de pénétrer dans le noyau. Les conséquences cellulaires sont surprenantes puisque ces derniers composés présentent une très bonne cytotoxicité. Dans un second temps, nous avons étudié la spécificité et l'affinité de ces dérivés pour l'ADN. Nous avons ainsi découvert de nouveaux ligands des sites riches en paires de bases AT et des séquences ATGA qui ont permis de compléter nos connaissances des relations structure/affinité de ces composés.<br />Afin de déterminer si cette famille de ligands peut moduler sélectivement l'activité de liaison à l'ADN de facteurs de transcription, un criblage en mode compétitif de l'activité de 54 facteurs de transcription a été réalisé avec le DB293. Pour cela nous avons utilisé une approche innovante basée sur le principe des macroarrays : les membranes Transignal/Protein/DNA array I. Nous avons mis en évidence l'inhibition de la fixation de Pit-1 et Brn-3, deux facteurs de transcription à domaine POU dont les sites consensus contiennent un site riche en paires de bases AT et la séquence 5'-ATGA. Cependant, la seule présence d'un site 5'-ATGA ne prévient pas l'inhibition de l'activité de liaison à l'ADN par le DB293 puisque le facteur de transcription IRF-1 présentant aussi un site 5'-ATGA dans son site consensus n'est pas inhibé par le DB293. Nous avons montré que le DB293 interagit en dimère aux séquences 5'-ATGA des sites consensus Brn-3 et Pit-1 mais pas sur celui de IRF-1.<br />En parallèle, un ciblage de facteurs de transcription associés de manière privilégiée à un cancer donné et se liant au même type de séquence que les composés DB a orienté notre étude sur le complexe de transcription PBX/HoxA9. Ce complexe protéique se lie à une séquence nucléotidique à la fois riche en paire de base AT et contenant un site ATGA. Les membres de ce complexe sont sur-exprimés ou transloqués dans bon nombre de leucémies aiguës myéloïdes, lymphoïdes ou de syndromes myéloprolifératifs. Des tests d'interaction protéine/ADN nous ont permis de sélectionner des composés empêchant la fixation de HoxA9 sur sa séquence ADN cible. Les premiers résultats prometteurs dans la cellule montrent une toxicité induite par nos dérivés sur des cellules dont la prolifération est dépendante de l'activité de HoxA9 alors que cette toxicité est moindre dans des cellules n'exprimant pas HoxA9. Des tests clonogéniques effectués sur des cellules de moelle osseuse transformées par HoxA9 montrent un effet antiprolifératif du composé sélectionné qui est plus important sur les progéniteurs les moins engagés dans les voies de différentiation hématopoïétique.<br /><br />De plus, le criblage de nouvelles séries de molécules dicationiques a permis d'identifier 3 nouveaux composés, les dérivés DB1255, DB1242 et RT-29 qui se lient à des séquences originales riches en paires de base GC. Il s'avère que le composé DB1255 inhibe efficacement la fixation du facteur de transcription Erg sur son site consensus EBS.<br /><br />Cette étude montre pour la première fois l'inhibition de la fixation de facteurs de transcription par les composés DB et ouvre ainsi de nombreuses pistes prometteuses dans l'inhibition spécifiques de facteurs de transcription impliquées dans des processus de tumorogenèse.