L’autophagie et la thérapie photodynamique anticancéreuse

Aujourd’hui, le rôle exact de l’autophagie lors de traitements anticancéreux par PDT

reste incertain (223). En général dans le cadre de la PDT, l’autophagie est activée en réponse à

la production d’ERO qui endommagent les organelles (224). L’autophagie joue un rôle

concomitant à l’apoptose induite par la PDT mais son activité est dépendante du type cellulaire,

de la localisation du PS ainsi que de la quantité d’ERO produite. En effet, la localisation du PS

semble être un point clé du rôle de l’autophagie dans la PDT anticancéreuse du fait du faible

rayonnement des ERO produites. Il a été démontré que les PS localisés au niveau du RE ou la

mitochondrie induisent une autophagie inductrice de survie cellulaire par recyclage des

organites endommagés alors que les PS localisés au niveau des lysosomes ne permettent pas

l’induction du processus autophagique de fait du blocage de la fusion entre l’autophagosome et

le lysosome.

Lors des traitements par PDT, l’autophagie joue souvent un rôle de résistance à

l’apoptose. En effet, l’utilisation de la chlorophylline f comme PS induit l’apoptose et

l’autophagie dans des lignées de cancer de la vessie (225). Une inhibition de l’autophagie par

la 3-MA permet de potentialiser l’effet anticancéreux de la PDT.

Ludovic BRETIN | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2019 114 Licence CC BY-NC-ND 3.0

Ce phénomène de résistance induite par l’autophagie a été rapporté dans plusieurs études. C’est

le cas notamment lors de l’utilisation de l’aloé-émodine sur des cellules d’ostéosarcome humain

MG-63 dont l’effet anticancéreux est décuplé lors de l’utilisation d’inhibiteur de l’autophagie

comme la 3-MA ou la chloroquine (226). Il en est de même sur des cellules de CCR humain

SW620 traitées par la chlorine e6 (Ce6) où l’effet de la PDT est potentialisé par l’utilisation

d’inhibiteurs tels que la 3-MA ou la bafilomycine A1 (227). De plus, des PS comme la PpIX

sont capables d’augmenter l’expression des protéines de l’autophagie comme Atg3, Atg5, Atg7

et Atg12. L’inhibition de ces protéines par des inhibiteurs pharmacologiques ou par silencing

permet de décupler l’effet anticancéreux de la PpIX et de mettre en lumière le rôle protecteur

de l’autophagie vis-à-vis de l’apoptose (228). Il a également été démontré que certains PS

peuvent induire des photo-dommages sur de nombreuses protéines régulatrices de l'autophagie

sans pour autant inhiber la formation d’autophagosomes (229).

En revanche, il a été démontré que certains PS ciblant préférentiellement les lysosomes

pouvaient inhiber l’induction de l’autophagie. En effet, l’utilisation en PDT de la Npe6 et du

palladium WST11 permet d’induire des photo-dommages aux lysosomes inhibant ainsi le

processus autophagique (230). L’utilisation de la Npe6 en PDT n’inhibe pas la formation

d’autophagosomes mais, en absence de lysosome viable, les autophagosomes s’accumulent

dans la cellule et le processus autophagique ne peut pas être complété (231).

Dans le cadre de la PDT anticancéreuse, de par son rôle de résistance à l’apoptose,

l’autophagie semble être une cible de choix afin de décupler l’efficacité anticancéreuse des PS.

La combinaison de molécules pro-apoptotiques et anti-autophagiques associée aux bénéfices

de la PDT et des nanoparticules pourrait être une voie de recherche très intéressante pour le

développement des futures thérapies anticancéreuses.

Ludovic BRETIN | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2019 115 Licence CC BY-NC-ND 3.0

Ludovic BRETIN | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2019 116 Licence CC BY-NC-ND 3.0

Actuellement, le CCR est l’un des cancers les plus diagnostiqués dans le monde tous

sexes confondus et surtout le 2

cancer le plus mortel. Depuis la 2

moitié du XX

siècle,

la recherche a permis de développer des traitements plutôt très efficaces contre le CCR

notamment avec les chimiothérapies, les radiothérapies et les thérapies ciblées en complément

de la chirurgie. Cependant, malgré l’intérêt conséquent de ces traitements anticancéreux, de

nombreux effets secondaires subsistent chez les patients qui, de plus, développent depuis

quelques années de nombreuses résistances aux traitements conventionnels. Le développement

de nouvelles stratégies thérapeutiques anticancéreuses est donc nécessaire afin d’améliorer la

prise en charge de ces patients. Depuis maintenant plusieurs décennies, la thérapie laser pour le

traitement focal des cancers comme la PDT tente de se développer. Même si elle est autorisée

en clinique pour le traitement de certains cancers notamment pour les cancers dermatologiques,

en ce qui concerne le CCR, elle reste encore au stade d’innovation thérapeutique. La PDT se

présente comme une stratégie thérapeutique limitant fortement les effets secondaires

indésirables des traitements conventionnels par l’utilisation de PS non cytotoxiques en

l’absence de photoactivation. À l’inverse, une fois activés par la lumière, ils seront capables

d’induire des réactions chimiques oxydatives conduisant à la destruction de la tumeur. De plus,

la PDT par la diversité des PS, se présente également comme une nouvelle piste pour les

nombreux cas de récidive ou de résistance aux chimiothérapies actuelles. L’un des problèmes

majeurs des traitements conventionnels comme la chimiothérapie mais également de la PDT

est le mauvais ciblage des traitements envers les cellules tumorales. La nanomédecine, par

l’utilisation de nanoparticules, permet un ciblage préférentiel des sites tumoraux grâce à l’effet

EPR. De plus, la PDT utilisant des PS très hydrophobes, la biodistribution de ces derniers est

très compliquée dans les milieux physiologiques. La vectorisation des PS grâce à la

nanomédecine va permettre d’améliorer leur biodistribution. L’objectif de ce projet de thèse a

donc été d’étudier l’intérêt de la combinaison de la PDT avec la nanomédecine afin de mieux

traiter les CCR. Dans cette étude, le PS utilisé est la

5-(4-hydroxyphényl)-10,15,20-triphénylporphyrine (TPPOH). La TPPOH libre a ensuite été conjuguée avec le xylane afin de

limiter l’opsonisation hépatique formant la TPPOH-xylane (TPPOH-X). La TPPOH-X a

ensuite été greffée sur des nanoparticules de silice (SNPs) de 80 nm afin de former les

nanoparticules de silice recouvertes de la TPPOH-xylane (TPPOH-X SNPs).

Le but de ces travaux de recherche a été d’évaluer à la fois in vitro et in vivo l’effet de

ce nouveau PS nanovectorisé. Tout d’abord, l’objectif a été de déterminer l’efficacité

anticancéreuse par PDT avec la TPPOH libre et par combinaison PDT-nanomédecine avec les

TPPOH-X SNPs in vitro sur 3 lignées cellulaires de CCR humain. Ensuite, puisque la

nanomédecine permet d’améliorer la biodistribution des PS, la stratégie a été d’analyser si les

TPPOH-X SNPs possédaient une plus forte capacité à pénétrer dans les cellules par rapport à

la TPPOH libre. Par la suite, la démarche a été de comprendre par quel processus de mort

cellulaire les TPPOH-X SNPs entraînaient leur effet anticancéreux. Enfin et pour valider les

résultats obtenus, l’objectif a été d’étudier in vivo l’effet de la TPPOH libre et des TPPOH-X

SNPs sur le développement de tumeurs de CCR humain induites par xénogreffes sous-cutanées

sur des souris immunodéficientes. De plus, de par l’importance de la nanomédecine dans le

ciblage tumoral, une priorité finale a été de déterminer si les TPPOH-X SNPs se localisaient

préférentiellement au niveau tumoral par rapport à la TPPOH libre.

Ludovic BRETIN | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2019 117 Licence CC BY-NC-ND 3.0

Ludovic BRETIN | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2019 118 Licence CC BY-NC-ND 3.0