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Chapitre  I   :   Bibliographie

III. Présentation  des  travaux  de  thèse

1.   Travaux  préliminaires

Dans les années 90 a été développé un châssis cyclodécapeptidique

88

de séquence

c(-Pro-Gly-Lys-Lys-Lys-)2. Ces châssis sont inspirés de ceux mis au point par M. Mutter

89

à la

fin des années 1980 alors appelés TASP (Template-Assembled Synthetic Protein) dans le but

de mimer les propriétés fonctionnelles des protéines. Les motifs structuraux d’intérêt sont

organisés dans l’espace sur le gabarit afin de mimer une partie de la protéine. Dans notre cas,

le greffage des différents motifs se fait par les chaînes latérales des lysines qui sont orientées

de part et d’autres du plan moyen de la molécule (Schéma 25).

A) B)

Schéma 25 : A) Modélisation moléculaire du cyclodécapeptide, B) Schéma du châssis moléculaire

présentant les deux faces distinctes (en rouge, les ligands -RGD-, en gris, une molécule de détection, une

molécule thérapeutique ou un groupement précurseur au greffage sur une surface).

On distingue ainsi une face d’adressage (arbitrairement, la face supérieure) qui peut

présenter, de façon multivalente, l’élément de reconnaissance et une face effectrice

(arbitrairement, la face inférieure) qui permet de greffer une molécule de détection

62

,

                                                                                                               

88

Dumy, P. ; Eggleston, I.M. ; Cervigni, S. ; Sila, U. ; Sun, X. ; Mutter, M.A. Tetrahedron Lett. 1995, 36,

1255-1258.

cytotoxique ou dans notre cas un groupe précurseur à l’ancrage sur une surface. Tous les

résidus lysine peuvent être remplacés par des résidus alanine afin de faire varier le nombre de

groupes fonctionnels. Ces châssis moléculaires ont abouti au laboratoire à la synthèse de

différentes molécules présentant des sucres

90,91

, des acides nucléiques

92

, de petites

molécules

93

ou des peptides

94

permettant ainsi de les tester dans diverses applications.

95

Dans

nos études, la face d’adressage présente un ligand peptidique cyclique de séquence -RGDfK-

(- arginine - glycine - acide aspartique - D-phénylalanine - lysine -) qui se lie de façon

spécifique à l’intégrine α

V

β

3. Lors des tests d’adhésion cellulaire, des contrôles seront

effectués avec des vecteurs présentant la séquence -RβADfK-, l’introduction d’une β-alanine

dans la structure permet d’obtenir un peptide n’ayant plus d’affinité pour l’intégrine α

V

β

3.7

Au laboratoire, de nombreux travaux ont permis de mettre au point puis d’améliorer la

synthèse de la molécule cyclodécapeptidique présentant le ligand RGD.

62,96,97,

Afin de

montrer l’impact biologique de la multivalence de ce composé, des tests de compétitivité et

d’inhibition ont été réalisés sur des composés présentant 1, 2, 3, 4 ou 16 ligands cycliques

-RGD-.

98

C’est le cyclodécapeptide présentant quatre ligands qui s’est révélé le plus efficace.

Différents tests biologiques in vitro et in vivo ont ensuite été effectués permettant de valider la

pertinence de ce châssis dans plusieurs applications. Les paragraphes suivants développent

quelques résultats obtenus avec ce type de molécule.

b. Utilisation en détection et en thérapie

Le greffage de fluorochrome comme la fluorescéine ou la FITC sur le cyclodécapeptide

a permis de montrer que la présentation de quatre ligands -RGD- provoquait l’internalisation

des vecteurs dans les cellules.

62,99

La Figure 10 compare la fluorescence de cellules mises en

                                                                                                               

90

Dulery, V. ; Uhlich, N.A. ; Maillard, N. ; Fluxa, V.S. ; Garcia, J. ; Dumy, P. ; Renaudet, O. ; Raymond, J.L. ;

Darbre, T. Org. Biomol. Chem.2008, 6, 4134-4141.

91

Wilczewski, M. ; Van der Heyden, A. ; Renaudet, O. ; Dumy, P. ; Coche-Guérente, L. ; Labbé, P. Org.

Biomol. Chem.2008, 6, 1114-1122.

92

Murat, P. ; Cressend, D. ; Spinelli, N. ; Van der Heyden, A. ; Labbé, P. ; Dumy, P. ; Defrancq, E. Chem. Bio.

Chem.2008, 9, 2588-2591.

93

Dolphin, G.T. ; Chierici, S. ; Ouberai, M. ; Dumy, P. ; Garcia, J. Chem. Bio. Chem.2008, 9, 952-963.

94

Boturyn, D. ; Dumy, P. Tetrahedron Lett.2001, 42, 2787-2790.

95

Boturyn, D. ; Defrancq, E. ; Dolphin, G.T. ; Garcia, J. ; Labbé, P. ; Renaudet, O. ; Dumy, P. J. Pept. Sci.2008,

14, 224-240.

96

Garanger, E. Thèse de l’Université Joseph Fourier, 2005, Conception, synthèse et caractérisation de nouveaux

systèmes de guidage et de vectorisation pour la cancérologie.

97

Foillard, S. Thèse de l’Université Joseph Fourier, 2008, Synthèse de nouveaux vecteurs peptidiques pour la

thérapie anti-cancéreuse et l’imagerie tumorale.

98

Garanger, E. ; Boturyn, D. ; Coll, J.L. ; Favrot, M.C. ; Dumy, P. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 1958-1965.

culture en présence de différentes molécules et permet de montrer l’internalisation du

composé cyclodécapeptidique présentant quatre ligands -RGD-.

Figure 10 : Les cellules surexprimant l’intégrine α

V

β

3

sont incubées trente minutes à 37°C avec la

molécule à tester. Les endosomes sont révélé en fluorescence rouge, la FITC est révélé en fluorescence

verte. La colocalisation de la FITC et des endosomes est donc révélée en jaune, uniquement dans le cas du

cyclodécapeptide présentant quatre ligands -RGD- révélant ainsi son internalisation.

99

Le greffage avec la Cyanine 5 a permis de confirmer l’internalisation du vecteur dans

les cellules in vivo.

100

Les tests sur des souris ont montré une concentration importante et

majoritaire de la molécule au niveau des tumeurs induites. Cette molécule

(Cy5-cyclodécapeptide-(cRGD)4) est actuellement en phase de tests cliniques pour l’aide à

chirurgie dans les procédures d’ablation tumorale. Les différents résultats d’imagerie ainsi

obtenus confirment l’efficacité de ciblage cellulaire du vecteur cyclodécapeptidique.

99

Par ailleurs, des peptides connus pour provoquer l’apoptose, ont été greffés sur le

cyclodécapeptide présentant le ligand -RGD- de façon multivalente. Il a alors été montré que

les vecteurs libéraient la drogue dans les cellules induisant ainsi la mort cellulaire.

101,102

Ces

tests, effectués in vivo et in vitro, montrent la pertinence de l’utilisation du cyclodécapeptide

en thérapeutique.

                                                                                                               

100

Razkin, J. ; Josserand, V. ; Jin, Z.H. ; Dumy, P. ; Favrot, M.C. ; Coll, J.L. ; Texier, I. ChemMedChem2006, 1,

1069-1072.

101

Foillard, S. ; Jin, Z. ; Garanger, E. ; Boturyn, D. ; Favrot, M.-C. ; Coll, J.-L. ; Dumy, P. ChemBioChem2008,

9, 2326-2332.

c. Immobilisation sur des supports solides, étude de l’adhésion cellulaire

Deux approches d’immobilisation des cyclodécapeptides sur des surfaces solides ont

déjà été réalisées au laboratoire.

D’une part, la synthèse de ligand -RGD- sur des billes de résine a été réalisée et

l’adhésion cellulaire a été évaluée directement sur ce support par microscopie optique.

103

Figure 11 : Tests d’adhésion cellulaire (cellules surexprimant l’intégrine α

V

β

3

) sur des billes de résine

greffées à différentes densités avec le cyclodécapeptide présentant 1 ou 4 ligands -RGD-.

103

A 0,2 mmol par gramme de résine (Figure 11, photos supérieures), la quantité de cellules

adhérentes sur le cyclodécapeptide présentant un ligand -RGD- est similaire à celle sur le

cyclodécapeptide présentant quatre ligands -RGD-. L’effet de multivalence de la molécule est

visible à très faible densité de greffage sur la surface (Figure 11, photos inférieures). La

problématique de cette approche était l’étude d’un ligand multivalent sur un support

multivalent qui a donc nécessité de travailler à faible densité pour visualiser l’effet de

multivalence de la molécule. Des tests supplémentaires effectués avec des cellules

surexprimant l’intégrine α

V

β

1 (non reconnaissante de la séquence -RGD-) montrent que le

contrôle de la densité de greffage est également nécessaire pour garantir la sélectivité de

l’adhésion cellulaire. En adaptant le ligand, ce système pourrait être utilisé pour détecter

différents types cellulaires dans des échantillons biologiques (application en diagnostique par

exemple).

                                                                                                               

D’autre part, l’immobilisation sur des surfaces de transducteurs a été envisagée afin

d’évaluer les propriétés de reconnaissance de ligands par des techniques physico-chimiques

en ayant une surface parfaitement contrôlée. Des études préliminaires en QCM-D ont été

réalisées en immobilisant, via des groupements thiol ou disulfure sur la face inférieure, des

cyclodécapeptides présentant quatre ligands -RGD-

104

ou quatre ferrocène + quatre ligands

-RGD-

105

(Schéma 26).

Schéma 26 : Molécules préalablement étudiées au laboratoire par des tests d’adhésion cellulaire suivi par

QCM-D. Les molécules sont greffées directement sur des surfaces d’or via la fonction thiol.

Cette méthode d’immobilisation s’est avérée non adaptée pour l’étude de l’adhésion

cellulaire puisque la monocouche formée par les cyclodécapeptides n’est pas assez dense pour

empêcher l’adhésion non spécifique des cellules sur l’or.