L'endocytose spécifique des ligands marques de façon covalente : intérêt des récepteurs de l'histamine, du VIP et de la transferrine pour l'imagerie des cancers digestifs humains

par Annie Christine Prost

Thèse de doctorat en Biophysiqye, biologie humaine

Sous la direction de Christian Gespach.

Soutenue en 1999

à Paris 11 .

Le président du jury était Serge Askienazy.

Le jury était composé de Serge Askienazy, Jean-Marie Launay, Jacques Patrick Barbet, Claude Parmentier, Alain Prigent.

mots clés

• Marqueurs tumoraux
• Endocytose
• Imagerie pour le diagnostic
• Cancer
• Radiobiologie
• Cancer -- Thérapeutique
• Peptide vasoactif intestinal
• Transferrines
• Histamine

Résumé

En gardant pour objectif l'imagerie et la thérapeutique du cancer chez l'homme, nous avons investigué, par des méthodes biophysiques comportant• une étape de liaison spécifique du. 1251-ligand aux récepteurs membranaires (L-R), 3 systèmes ayant pour propriété commune l'internalisation des complexes L-R dans des lignées épithéliales dérivées de l'endoderme humain (HGT-1, HEp-2 et HT-29). Au début de notre étude, il n'existait pas de données sur les mécanismes de désensibilisation et d'internalisation des récepteurs H2 de l'histamine (R-H2) et du VIP (R-VIP). Nous avons mis en évidence le processus membranaire de désensibilisation des R-H2 des cellules gastriques HGT-1 et l'existence de R-VIP dans les cellules laryngées HEp-2. Le rôle éventuel des R-H2 ou des R-VIP dans la progression des tumeurs digestives n'était pas décrit à cette époque. Le cycle intracellulaire de la transferrine (Tf) couplée à son récepteur (R-Tf) et la libération du fer dans l'endosome était un système de transport connu d'un facteur nécessaire à la réplication de l'ADN. Selon notre hypothèse, la densité des R-Tf devait être un marqueur de la vitesse de croissance cellulaire ce que nous avons vérifié à l'aide de modèles de cancer colorectal. Nous avons démontré que les cellules non différenciées de la lignée HT-29 en culture ont une densité de R-Tf double de celle des cellules entérocytaires. La scintigraphie localise la tumeur HT-29 xénogreffée à la souris nude après l'injection de 131I-Tf humaine. Les tests réalisés sur des membranes préparées à partir de pièces d'exérèse de cancers humains montrent un nombre de sites R-Tf plus élevé dans le tissu cancéreux (T) que dans le tissu sain (N). Nos travaux dans. Les 3 systèmes L-R étudiés permettent de proposer leurs ligands marqués de façon covalente comme agents de contraste pour l'imagerie des cancers digestifs. La Tf est en outre une molécule vectrice vers le cancer colorectal (T/N ˜ 1 à 10) et les cancers à croissance rapide (T/N ˜ 20 dans un cas de sarcome du pancréas). Dès lors, nos données expérimentales seront replacées dans la perspective actuelle des stratégies de diagnostic et de thérapie des cancers.

Résumé

Biophysical methods including a specifie binding step of a 125I-ligand toits membrane receptor (L-R) allowed us to investigate 3 systems of L-R complexes that intemalize in epithelial cancer cells derived from the human endoderm (HGT-1, HEp-2 et HT-29). At the begining of our study, no data were available on the desensitization and internalisation ofH2 histamine receptors (R-H2) or VIP receptors (R-VIP). We have characterized the R-H2 desensitization mcess at the plasma membrane level in human HGT-1 gastric cancer cells and evidenced the expression of R-VIP in HEp-2 laryngeal cancer cells. The possible implication of R-H2 R- VIP in digestive tumors progression was unknown at that time. The intracellular cycle rra. Nsferrin (Tf) coupled to its receptor (R-Tf), and the subsequent iron delivery into the osome was a known transport system providing cells with a cofactor for DNA replication. Hypothesis was that cell R-Tf density might be a proliferation marker and we investigated this possibility using colorectal cancer models. We have demonstrated that R-Tf density was twice in undifferentiated than in enterocyte-like HT-29 cells in culture. Xenografted HT-29 tumor cells in the nude mouse was readily localized by (131)I-Tf scintigraphie imaging. Membranes prepared from human cancer surgical pieces showed higher R-Tf in tumor tissue (T) than in normal tissue (N). Our study in the 3 L-R systems described above allowed us to recommend their covalently labelled ligands as candidate contrast agents for digestive cancer imagjng. Tf is also a vector molecule targeting colorectal cancer (T/N - 1 to 10) and fast growing cancers (T/N - 20 in one case of pancreatic sarcoma). Thus, our experimental data might be useful in the development of additional strategies for cancer diagnosis and therapy.