La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l’action conjuguée d’un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l’oxygène. Dans le cadre d’un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l’effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d’un co-récepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d’ARN interférence visant à éteindre l’expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur-dépendante du conjugué. In vivo, l’accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l’endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l’accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d’augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide A?[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse. / Photodynamic therapy (PDT) is a treatment modality against small localized tumors, based on the combined action of a photosensitizer (PS), light and oxygen. A new method of PDT, the VTP (vascular targeted photodynamic therapy) was studied. The purpose of our strategy is to promote the anti-vascular effect of PDT by targeting the tumor vasculature. We studied the behaviour of the tetraphenylchlorine (TPC) conjugated, via the Ahx spacer, to a VEGF co-receptor (neuropilin-1) specific heptapeptide (ATWLPPR), in vitro and in vivo. A comparative study of TPC versus the conjugated PS, TPC-Ahx-ATWLPPR, allowed us to identify in vitro, using a technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1, a receptor-dependent uptake of the conjugate. In vivo, a preferential accumulation of TPC-Ahx-ATWLPPR in endothelial cells and its anti-vascular effect were demonstrated. A study of stability in vitro and in vivo of the conjugate was conducted. In vivo, the peptide sequence was degraded 4 h after intra-venous injection. Pharmacokinetics and tissue biodistribution studies of TPC-Ahx-ATWLPPR and its main degradation product, TPC-Ahx-A, was performed in bearing nude mice. The degradation process of the peptide is important in the organs of the reticulo-endothelial system, where the accumulation of the conjugate is majority. In order to improve in vivo stability of the targeting-peptide, new peptides were design and tested. The pseudopeptide A?[CH2NH] TWLPPR bound NRP-1, and after coupling with the PS, no degradation is observed in plasma in vivo 4 h after intra-venous injection.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l'action conjuguée d'un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l'oxygène. Dans le cadre d'un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l'effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d'un corécepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d'ARN interférence visant à éteindre l'expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur dépendante du conjugué. In vivo, l'accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l'endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l'accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d'augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide Aψ[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse.

La croissance d'une tumeur au-delà de quelques mm3 requiert la formation de son propre réseau vasculaire par angiogenèse ; la destruction de ces vaisseaux nourriciers pourrait conduire à une régression tumorale. L'angiogenèse est orchestrée par de nombreux facteurs de croissance, dont le VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l'action conjuguée d'un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l'oxygène. Outre des dommages cytotoxiques directs aux cellules tumorales, la PDT induit des dommages indirects, caractérisés par l'altération de la vascularisation tumorale et l'activation d'effecteurs immunitaires. <br />Un nouveau PS couplé à un heptapeptide (ATWLPPR) ciblant neuropiline-1, un co-récepteur du VEGF, a été synthétisé. Ce couplage ne modifie pas les propriétés photophysiques du PS.<br />Une étude in vitro sur cellules endothéliales de veine ombilicale humaine a montré une moindre cytotoxité à l'obscurité, une amélioration de l'incorporation intracellulaire et une meilleure activité photodynamique, suite au couplage du PS au peptide.<br />In vivo, chez des souris nude porteuses de gliomes malins humains, le PS conjugué s'accumule dans la tumeur à des taux supérieurs à ceux retrouvés dans la peau. En utilisant des conditions (dose de PS, fluence et irradiance lumineuses) optimisées par une approche de plan d'expériences, la PDT avec le PS couplé au peptide induit une réduction du flux sanguin pendant traitement, comparé au PS non couplé, une destruction des cellules endothéliales des vaisseaux sanguins, 24h après PDT, ainsi qu'un retard de croissance tumorale, statistiquement significatif comparé au PS non couplé.

La cornée est le tissu le plus densément innervé du corps humain. Cette innervation joue un rôle dans la régulation de la sécrétion du film lacrymal et exerce un rôle trophique direct sur l'épithélium cornéen. Les axones cornéens expriment différents types de récepteurs et répondent à des fonctions de mécano-nocicepteurs, de récepteurs au froid ou de récepteurs polymodaux. Nous avons pu identifier de nouvelles lignées de souris transgéniques et les utiliser pour caractériser ces différentes populations axonales. L'innervation cornéenne débute à E12.5 chez la souris et est régulée par les molécules de Slits et de Sémaphorines et leurs récepteurs Robo et Plexines/Neuropilines respectivement. Nous avons pu étudier le rôle de ces deux familles dans le développement de l'innervation cornéenne. Les mutants Slits et Robos présentent une réduction du nombre et de la taille des terminaisons axonales épithéliales cornéennes. A l'âge adulte, les mutants Robos présentent une dégénérescence précoce des terminaisons épithéliales. Les mutants plexine-A4 et Neuropiline-1 présentent à l'inverse une augmentation du nombre de divisions des troncs stromaux cornéens. A l'âge adulte les mutants Plexine-A4 retrouvent une organisation classique de l'innervation alors que les mutants Neuropiline-1 conservent la désorganisation de l'innervation cornéenne. Nous avons également étudié la régénération de l'innervation après lésions de grattage de l'épithélium cornéen. Nos résultats préliminaires semblent en faveur d'une augmentation de la régénération de l'innervation cornéenne chez les mutants Neuropiline-1. / The cornea is the most densely innervated tissue in the entire body. Corneal innervation plays a role in regulating the secretion of lacrimal film and exerts a direct trophic role on the corneal epithelium. Corneal axons express different types of sensory receptors ranging between mechano-, thermo-, and polymodal nociceptors. We identified transgenic mouse lines to characterize these different axonal populations. Corneal innervation begins at E12.5 in mice and is regulated by a range of axon guidance cues such as Slits and Semaphorins, which respond to their receptors Robo and Plexin/Neuropillin respectively. We studied the role of these two families in the development of corneal innervation. The Slits and Robos mutants show a reduction in the number and size of the corneal epithelial nerves endings. In adult, Robos mutants exhibit early degeneration of the epithelial nerves endings. Plexin-A4 and Neuropilin-1 mutants, on the other hand, show an increase in the number of divisions of the corneal stromal nerve trunks. In adult, Plexin-A4 mutants regain a classical organization of innervation whereas Neuropilin-1 mutants retain the disorganization of corneal innervation. Following a lesion, corneal innervation is able to regenerate, however the axons never regain their initial morphology or complexity. Due to the increased corneal innervation observed in the Neuropilin-1 mutants, we wondered whether the regeneration of innervation after scrapping lesions of the corneal epithelium could be enhanced in Neuropilin-1 loss of function. Our preliminary results support an increase in corneal innervation regeneration in Neuropilin-1 mutants.

De récents progrès dans la compréhension de la régulation de l'interaction moléculaire entre les lymphocytes T CD8 (LT CD8) et les cellules tumorales ont donné lieu à de nouvelles immunothérapies contre le cancer. En effet, les anticorps monoclonaux anti-CTLA-4 et anti-PD-1 (mAb), ciblant des récepteurs inhibiteurs à la surface des LT CD8, ont démontré des bénéfices de survie dans de nombreux cancers. Malheureusement, seule une partie des patients répond à ces traitements. Il est donc crucial de caractériser l'influence d'autres facteurs moléculaires régulant la migration et les activités fonctionnelles des LT CD8 afin d'améliorer les traitements actuels du cancer. Un candidat potentiel impliqué dans cette immunosuppression est le récepteur Neuropiline-1 (Nrp-1), qui a été initialement identifié dans le système nerveux. Nous avons identifié une large population de LT CD8 infiltrant le mélanome murin (lignée tumorale B16 greffée à des souris C57BL/6), qui exprime des niveaux élevés de Nrp-1. La présence de cette population augmente pendant la croissance tumorale, mais reste indétectable dans les organes lymphoïdes (rate et ganglion lymphatique drainant la tumeur). De plus, les LT CD8 infiltrant la tumeur exprimant Nrp-1 montre des caractéristiques d’épuisement. En parallèle, l’inhibition de la Nrp-1 avec un anticorps neutralisant augmente la capacité des LT CD8 à migrer, et à tuer les cellules tumorales autologues ex vivo. D’autre part, l’inhibition de la Nrp-1 in vivo agit en synergie avec la neutralisation du récepteur PD-1 pour le contrôle de la croissance tumorale et l’amélioration des fonctions effectrices des LT CD8. Nos résultats montrent donc comment le microenvironnement tumoral induit l'expression de la Nrp-1 sur les LT CD8 et comment ce récepteur neuronal peut participer à la régulation des fonctions effectrices des LT CD8 antitumoraux, avec de potentielles implications comme biomarqueur/cible pour une immunothérapie. / Recent advances in understanding the regulation of molecular interaction between CD8 T cell and tumor cells gave rise to novel cancer immunotherapies. Indeed, monoclonal antibodies against CTLA-4 and PD-1 (mAb), targeting inhibitory receptors on the surface of CD8 T cells, have demonstrated survival benefits in many cancers. Unfortunately, only a fraction of patients responds to these treatments. Therefore, it is crucial to characterize the influence of additional molecular factors regulating the migration and the functional activities of CD8 T cells, in order to improve current cancer treatments. A potential candidate involved in this immunosuppression function is the Neuropilin-1 (Nrp-1), which was originally identified in the nervous system. We identified a large subset of CD8 T cells infiltrating B16 melanoma (mouse model), which expresses high levels of Nrp-1. The frequency of Nrp-1+ CD8 T cells increased during tumor growth, but was undetectable in lymphoid organs (spleen and tumor-draining lymph node). Moreover, Nrp-1+ CD8 tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) displayed features of T cell exhaustion. Importantly, blocking of Nrp-1 with a neutralizing mAb, increases the capacity of CD8 T cells to migrate and to kill autologous tumor cells. In addition, the blockade of Nrp-1 in vivo acts synergistically with the neutralization of the inhibitory receptor PD-1 to control tumor growth and restore TIL function. Our findings show how the tumor microenvironment induces Nrp-1 expression on CD8 T cells and how this neuronal receptor may participate in regulating antitumor CD8 T cell response, with potential implications as a biomarker/target for immunotherapeutic intervention.

Pour améliorer la sélectivité cellulaire tumorale et/ou l'efficacité anti-tumorale de la thérapie photodynamique (PDT), des molécules actives (peptides, pseudopeptides, agent alkylant) ont été conjuguées à la molécule photo-activable. Dans une 1ère partie, l'effet vasculaire de la PDT a été favorisé par le ciblage de la vascularisation tumorale de phénotype angiogénique. Un photosensibilisateur de type chlorine a été couplé à un peptide ligand de neuropiline-1 (NRP-1) et a montré son efficacité anti-tumorale in vitro et in vivo en PDT. Cependant, la partie peptidique s'est avérée instable in vivo. Des pseudopeptides modifiés au niveau du site de clivage du peptide initial ont été synthétisés et testés in vitro, conjugués ou non à la chlorine. L'incorporation cellulaire de la chlorine a été améliorée après son couplage aux pseudopeptides. Une technique d'ARN interférence, visant à éteindre l'expression de NRP-1 dans les cellules MDA-MB-231, surexprimant NRP-1, a mis en évidence l'incorporation cellulaire récepteur-dépendante des conjugués et leur sélectivité cellulaire. Les pseudopeptides et conjugués se sont révélés affins pour NRP-1 et plus stables in vivo. Le ruthénium (Ru) s'affiche comme une molécule d'intérêt thérapeutique en oncologie. Dans une 2ème partie, nous avons appréhendé l'intérêt in vivo de coupler cet agent alkylant à des photosensibilisateurs de type porphyrine et chlorine. Les études d'efficacité in vivo sur un modèle de souris nude xénogreffées en ectopique avec des cellules de carcinome oral humain KB, ont été menées par une méthodologie de plans d'expérience. Deux conjugués [Ru(_6-p-PriC6H4Me)(5-(3-pyridyl)-10,15,20-triphenylporphyrin)Cl2, ou Rut1, et Ru4(_6-p-PriC6H4Me)4(5,10,15,20-tetra(3-pyridyl)porphyrin)Cl8, ou Rut4] efficaces in vitro ont été comparés in vivo. Le composé Rut4 est apparu comme le plus efficace. Des études de biodistribution par spectrofluorimétrie fibrée et de pharmacocinétique classique ont montré un intervalle drogue-lumière optimal de 24h. Néanmoins, malgré l'optimisation des modalités thérapeutiques, le couplage du Ru avec une molécule photo-activable (porphyrine ou chlorine) n'a pas conduit à une efficacité anti-tumorale significative in vivo / To improve tumor cells selectivity and/or photodynamic therapy (PDT) anti-tumor efficiency, active molecules (peptides, pseudopeptides, alkylating agents) have been conjugated to the photo-activable molecule. In a first part, vascular effect of PDT has been promoted by targeting the tumor vasculature with angiogenic phenotype. A chlorine-type photosensitizer have been coupled to a neuropilin-1 (NRP-1)-targeting peptide and has shown its in vitro and in vivo anti-tumor efficiency for PDT. However, the peptidic sequence has been degraded in vivo. Clivage site-modified pseudopeptides have been synthesized and tested in vitro, conjugated to TPC or not. Chlorine cellular uptake has been improved after coupling with pseudopeptides. A technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1 in MDA-MB-231, over-expressing NRP-1, has highlighted the receptor-dependent uptake of the conjugates and their cellular selectivity. Pseudopeptides and conjugates have shown their NRP-1 affinity and their in vivo stability. Ruthenium (Ru) is considered as an interest therapeutic molecule in oncology. In a second part, we have studied the in vivo interest of coupling an alkylating agent with porphyrine and chlorine-type photosensitizers. The in vivo efficiency studies on nude mice xenografted ectopically with KB cells have been carried using experimental design approach. Two in vitro efficient conjugates [Ru(_6-p-PriC6H4Me)(5-(3-pyridyl)-10,15,20-triphenylporphyrin)Cl2, or Rut1, and Ru4(_6-p-PriC6H4Me)4(5,10,15,20-tetra(3-pyridyl)porphyrin)Cl8, or Rut4] have been compared in vivo. Rut4 conjugate has appeared to be more efficient than Rut1. Biodistribution studies using fiber spectrofluorimeter and classic pharmacokinetic studies have shown an optimal drug-light interval of 24h. However, after PDT parameters optimization, the Ru coupling with a photo-activable molecule (porphyrin or chlorine) hasn?t shown any significant in vivo anti-tumor efficiency

Le médulloblastome (MB) est la plus fréquente des tumeurs cérébrales malignes pédiatriques qui représentent la première cause de mortalité par cancer chez l’enfant. Malgré les avancées des nouveaux traitements, les risques de récidive, séquelles et décès après traitement restent importants. Le récepteur de neuropiline-1 (NRP-1) a été récemment impliqué dans la progression tumorale des MBs et semble jouer un rôle important dans le phénotype des cellules souches cancéreuses (CSCs). Le ciblage de cette molécule pourrait ainsi présenter un intérêt thérapeutique dans le traitement des MBs. Nous avons sélectionné des cellules souches de MB capables de former des médullosphères (MS) à partir de 3 lignées cellulaires (DAOY, D283-Med et D341-Med). Ces modèles ont été caractérisés par l’expression de neuropilines (NRP-1 and NRP-2) et de marqueurs phénotypiques (CD133，CD15 et NF-M). Les résultats ont montré une augmentation significative de l’expression de NRP-1 par les cellules cultivées en médullosphères confortant notre stratégie de ciblage. L’impact du traitement de ces cellules par un composé innovant ciblant spécifiquement NRP-1, le MR438, a été ensuite évalué in vitro seul et association avec la radiothérapie notamment sur l’étude de la capacité d’auto-renouvellement des CSCs de MBs. Nous avons mis en évidence une diminution de la capacité d’autorenouvellement des cellules souches de MBs après exposition au MR438 avec une radiosensibilité augmentée pour les 3 modèles cellulaires. In vivo, le composé MR438 a été evalué sur des modèles de xénogreffes hétérotopiques chez la souris nude et montre un effet radiopotentialisant significatif pour les tumeurs issues de la lignée Daoy avec une tendance à la diminution de la progression tumorale pour les 2 autres lignées. De façon intéressante, le composé MR438 induit une diminution significative du nombre de cellules souches pour l’ensemble de nos modèles. Par conséquent, le composé semblerait induire les cellules souches vers un phénotype différencié au moins pour la lignée DAOY, même si les mécanismes n’ont pas pu être clairement élucidé. En conclusion, l’inhibition de NRP-1 via MR438 semble stimuler la différenciation des cellules souches cancéreuses pouvant à terme réduire la progression du MB et apporter un bénéfice en association avec la radiothérapie. L’evaluation du composé sur des modèles orthotopiques de MB permettrait d’obtenir des informations quant à son efficacité sur des modèles plus proche de la physiopathologie tenant compte de sa distribution au niveau cérébral / Medulloblastoma (MB) is the most common malignant pediatric brain tumors which is the leading cause of cancer death in children. Despite the progress of new treatments, the risk of recurrence, morbidity, and death after treatment remain important. The neuropilin-1 receptor (NRP-1) has recently been implicated in tumor progression of MBs, which seems to play an important role in the phenotype of cancer stem cells (CSCs). Targeting this molecule could thus present an interesting therapeutic value in the treatment of MB. We have selected cancer stem like cells of MBs in the form of medullospheres (MSs) from 3 cell lines (DAOY, D283-Med and Med-D341). These models were characterized by expression of neuropilins (NRP-1 and NRP-2) and phenotypic markers (CD133, CD15 and NF-M). Results showed a significant increase of the expression of NRP-1 by our CSCs models cultured in MSs that confirms our targeting strategy. The impact of the treatment of these cells with an innovative compound specifically targeting NRP-1, MR438, was then evaluated in vitro alone and in association with radiotherapy, especially on the study of the capacity for self-renewal. A decrease of self-renewal capacity for MB stem cells after exposition of MR438 with an increase of radiosensitivity for the 3 cell models in vitro was demonstrated. In vivo, MR438 was evaluated on heterotopic xenograft models in nude mice and showed a significant augmentation of radiosensitivity for DAOY tumors with a tendency to decrease tumor progression for the other 2 cell lines. Interestingly, the compound MR438 induced a significant decrease in the number of stem cells for all of our models. The compound appeared to induce CSCs to a differentiated phenotype at least for the DAOY cells, although mechanisms could not be clearly elucidated. In conclusion, inhibition of NRP-1 via MR438 seems to stimulate the differentiation of CSCs that may eventually reduce the progression of MB and bring a benefit in association with radiotherapy. Evaluation of this compound on orthotopic models of MB would provide information on its effectiveness on models closer to the physiopathology taking into account its distribution at the cerebral level

Ces travaux de thèse portent sur la conception, la synthèse et l'étude biologique de vecteurs peptidiques pour des applications en diagnostic et/ou thérapie du cancer.Nous avons utilisé des châssis cyclodécapeptidiques fonctionnalisés de façon chimiosélective par des éléments de ciblage et des effecteurs. Ces châssis, dotés de quatre ligands c[RGDfK], possèdent une forte affinité pour les récepteurs intégrine avB3 qui sont surexprimés dans de nombreux cancers et par les cellules endothéliales de l'environnement tumoral. Ils sont en revanche peu exprimés par les tissus sain. La présentation multivalente des ligands -RGD- permet également au châssis d'être internalisé par les cellules tumorales.Nous avons donc mis au point des molécules composées du châssis peptidique, de quatre ligands -RGD- pour le ciblage tumoral, et de différents effecteurs pour plusieurs applications. A travers de multiples collaborations, nous avons relié ce vecteur à un agent hautement toxique (cryptophycine), un photosensibilisateur (DHP), un peptide pro-apoptotique (BAX), un complexe de Gallium 68 (pour une étude clinique de phase I pour une application en imagerie TEP). Nous avons également greffé ces châssis présentant quatre motifs -RGD- à des polymères ou à des nanoparticules de silice, tous deux fluorescents.Le projet principal de cette thèse était la conception de vecteurs ciblant deux récepteurs tumoraux de manière simultanée. En plus de cibler l'intégrine avB3, nous avons ciblé le récepteur NRP1 qui est lui aussi surexprimé lors de l'angiogenèse tumorale. Nous avons exploité divers réactions chimiosélectives (oxime, cycloaddition de Huisgen, amidation) pour concevoir des vecteurs fluorescents ciblant l'un des deux récepteurs ou les deux à la fois. Des tests biologiques in vitro et in vivo ont été réalisés. Il s'avère que les composés à double ciblage permettent une très bonne détection de la tumeur, mais non supérieure à des composés à mono ciblage. En revanche, la réponse cellulaire déclenchée par les composés à double ciblage est unique, et totalement différente d'une co-injection. Nous avons plusieurs éléments qui tendent à prouver qu'un complexe NRP1-vecteur-Intégrine se formerait et resterait ancré au niveau de la membrane cellulaire, bloquant son internalisation. / This thesis work is about conception, synthesis and biological activities of peptide vectors for diagnostic and/or therapeutic applications against cancer.We used cyclodecapeptidic scaffolds chemoselectively handled with targeting elements and effectors. Those scaffolds presenting four c[RGDfK] ligands have a strong affinity for integrin avB3 receptors, wich are overexpressed in various cancers and by endothelial cells from the tumor surrounding. They are poorly expressed in healthy tissues. The multivalent presentation of -RGD- motifs higly increases the internalisation of the scaffold by tumor cells. Thus we developed molecules composed by four -RGD- motifs for tumor targeting, and different effectors for various applications. Thanks to multiple collaborations, we linked the vector to a highly cytotoxic compound (cryptophycine), a photosensitiser (DHP), a pro-apoptotic peptide (BAX), a DOTA complex (for 68-Ga complexation, for PET applications). We also grafted the cyclodecapeptide bearing four -RGD- motifs to polymers or silica nanoparticles, both fluorescent.The main project of this thesis was the conception of dual targeting vectors. Our objective was to simultaneously target two receptors overexpressed in the tumor periphery. Beside the targeting of avB3, we decided to target the NRP1 receptor, which is also overexpressed during tumor angiogenesis. We exploited various chemoselective reactions (oxime, huisgen cycloaddition, peptide coupling) to synthesise fluorescent vectors targeting one of the two receptors, or both. In vitro and in vivo biological experiments were realised. We discovered that dual targeting compounds allow a really good tumor detection, but inferior to mono targeting ones. Nevertheless, the cellular answer triggered by dual targeting compounds is totally different from those obtained with other compounds, including co-injection. We found different elements that tend to show that a NRP1-vector-integrin could be formed, and would be blocked inside the cellular membrane, resulting in its internalisation's blocking.

Le domaine transmembranaire des récepteurs membranaires est aujourd’hui considéré comme essentiel dans l’activation et la régulation des voies de signalisation sous-jacentes. Ceci est tout particulièrement le cas pour neuropiline-1 et -2 (NRP1/2), et ErbB2, trois récepteurs impliqués dans la croissance tumorale. Notre laboratoire a initialement démontré qu’un peptide ciblant le domaine transmembrane du récepteur NRP1, bloque l’oligomérisation de ce récepteur et provoque ainsi l’inhibition de la prolifération/migration des cellules tumorales et l’angiogenèse in vivo. L’objectif principal de ce travail de thèse était d’élargir cette stratégie aux récepteurs membranaires NRP2 et ErbB2, et ce, dans le contexte du cancer du sein. Mes travaux montrent que ces peptides inhibent la pousse tumorale et les métastases associées dans différents modèles de cancer du sein. Les effets anti-tumoraux peuvent s’expliquer par les propriétés anti-angiogéniques et anti-prolifératives des peptides démontrées in vitro et in vivo. J’ai également disséqué le mécanisme d’action du peptide ErbB2 et montré que le peptide inhibiteur de NRP2 induit des effets secondaires rédhibitoires (promotion des métastases osseuses). Dans l’ensemble, mes recherches valident le potentiel thérapeutique de cette stratégie peptidique et renforce l’idée d’un développement clinique de ces composés. D’une terre inconnue à une terre d’espoir, le cœur de la membrane est incontestablement une nouvelle source d’inspiration pour le développement des médicaments de demain. / The role of transmembrane domains (TMD) in membrane receptor activation and regulation is nowadays appearing as a key step of cell signaling. This has been indeed evaluated for neuropilin-1 and -2 (NRP1/2) and ErbB2 receptors, three membrane receptors whose signaling has clearly been implicated in tumorigenesis. Our team had demonstrated that a synthetic peptide blocking the transmembrane domain of NRP1 blocked NRP1-dependent signaling leading to the inhibition of glioma cell proliferation/migration and tumor associated angiogenesis in vivo. The major goal of this thesis project was to extend this novel strategy to NRP2 and ErbB2 in the breast cancer context. Thus, I was able to demonstrate for the first time that the use of peptides, inhibiting the TMD of these receptors, was able to inhibit tumor growth and related metastases in vivo, in three different breast cancer mouse models that I have developed in the laboratory. These results were supported by in vitro experiments demonstrating anti-proliferative and anti-angiogenic properties of these peptides. Besides, I was able to dissect the mechanism of action of the peptide targeting ErbB2 receptor in vitro and in vivo, and I provided data excluding NRP2 as a target because of an unexpected promotion of bone metastasis. Altogether, my data offer convincing evidences to further develop MTP-ErbB2 and MTP-NRP1 peptides as novel therapeutic compounds for patients suffering metastatic cancers. From terra incognita to the exploration of a world of hope, the heart of the membrane is becoming a new promising estate for drug design.