Développement de nanovecteurs polymériques et lipidiques fonctionnalisés par des anticorps pour cibler des cellules cancéreuses

par Yali Wan

Thèse de doctorat en Biochimie

Sous la direction de Alain Brisson.

Le jury était composé de Sébastien Lecommandoux.

Les rapporteurs étaient Edurne Berra, Jean-Marie Devoisselle.


  • Résumé

    Ce travail, qui fait partie d’un projet européen, « NANOTHER », est focalisé sur la fonctionnalisation de nanoparticules polymériques et lipidiques fonctionnalisées par des anticorps Herceptine® pour cibler des cellules du cancer du sein HER2+. Deux stratégies de fonctionnalisation ont été étudiées : une a reposé sur l’utilisation de protéines de fusion, l’Anx5-ZZ, composée d’Annexine A5 et deux domaines Z homologues de la protéine A de Staphylococcus aureus qui peuvent se fixer des anticorps d’une manière orientée par leur fragment cristallisable ; l’autre a porté sur le couplage direct d’anticorps modifiés pour exposer des groupes sulfhydryles aux nanoparticules exposant des groupes maléimides.La première partie concerne le développement d’un agent de ciblage simplifié du complexe l’Anx5-ZZ-anticorps, à savoir l’Anx5-scFv (single-chain variable fragment). Puisque la cible n’avait pas été décidée au début de ce travail, deux scFvs ont été utilisé comme système modèle. L’expression de protéines de fusion a été essayée chez Escherichia Coli avec différentes constructions de protéines de fusion, différentes conditions d’expression et différentes souches bactériennes. Toutes les protéines sont soient agrégées soient non surexprimées.La deuxième partie consiste à fonctionnaliser les polymersomes par l’Herceptine® via l’Anx5-ZZ. D’abord, nous avons validé une méthode de modification de la surface de polymersome pour présenter des groupes maléimides. Ensuite, le couplage covalent de l’Anx5(SH)-ZZ aux polymersomes-maléimide a été réalisé et quantifié. Nous avons obtenu maximum 30 Anx5-ZZ par polymersome. Puis, la liaison d’affinité d’anticorps aux polymersomes-Anx5-ZZ a été caractérisée, réalisée et quantifiée. Pour 30 Anx5-ZZ par polymersome, nous avons 60 Herceptine® par polymersome. Cependant, l’efficacité de ciblage de ces systèmes est très faible.La troisième partie consiste à fonctionnaliser les liposomes par l’Herceptine® via couplage direct. Tout d’abord, la modification de l’Herceptine® pour présenter des groupes SH a été caractérisée et contrôlée. Ensuite, le couplage covalent d’Herceptine®-SH aux liposomes-maléimides a été réalisé et quantifié. L’étude de ciblage montre que les liposomes fonctionnalisés par une molécule d’Herceptine® sont capable de cibler les cellules HER2+.

  • Titre traduit

    Development of antibody functionalized polymeric and lipidic nanoparticles for targeting cancer cells


  • Résumé

    This work, which is part of a European project "NANOTHER", focus on the functionalization of polymeric and lipidic nanoparticles by Herceptin® to target HER2+ cancer cells. Two functionalization strategies were studied: one was based on the use of a fusion protein, Anx5-ZZ, composed of Annexin A5 and two Z domains which are homologous with the protein A of Staphylococcus aureus that can bind antibodies by their crystallizable fragment in a oriented way; the other focused on the direct coupling of modified antibodies exposing sulfhydryl groups to nanoparticles exposing maleimid groups.The first part concerns the development of a targeting agent simplified from the Anx5-ZZ-antibody complex, namely Anx5-scFv (single-chain variable fragment). Since the target had not been decided at the beginning of this work, two scFvs were used as model system. The expression of fusion proteins was tested in Escherichia coli with different fusion protein constructions, different expression conditions and different bacterial strains. All proteins are either aggregated or non-overexpressed.The second part is to functionalize the polymersomes by Herceptin® via Anx5-ZZ. First, we validated a method for modifying the surface of polymersome to expose maleimid groups. Then, the covalent coupling of Anx5(SH)-ZZ to polymersomes-maleimid was performed and quantified. We obtained maximum 30 Anx5-ZZ per polymersome. Then, the affinity binding of antibodies to polymersomes-Anx5-ZZ was characterized, performed and quantified. For 30 Anx5-ZZ per polymersome, we have 60 Herceptin® per polymersome. However, the targeting efficiency of this system is very low.The third part consists in functionalizing the liposomes by Herceptin® via direct coupling. Firstly, the modification of Herceptin® to expose SH groups was characterized and controlled. Then, the covalent coupling of Herceptin®-SH to liposomes exposing maleimid groups was performed and quantified. The targeting study shows that liposomes functionalized with one Herceptin® are able to target HER2+ cells.


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