Radiation-induced fibrosis : Characterization of the anti-fibrotic mechanisms displayed by pentoxifylline/vitamin E

par Saad Hamama

Thèse de doctorat en Oncologie, Pharmacologie et thérapeutiques

Sous la direction de Marie-Catherine VOZENIN-BROTONS et de Sylvie Delanian.

  • Titre traduit

    Fibrose radio-induite : Mécanismes moléculaires impliqués dans l’action anti-fibrosante exercée par l’association pentoxifylline-vitamine E


  • Résumé

    La fibrose radio-induite est une complication sévère et tardive de la radiothérapie. Plusieurs études cliniques ont montré que la combinaison pentoxifylline-vitamine E est un traitement sûr et efficace contre la fibrose. Cependant, les mécanismes moléculaires de son efficacité restent inexplorés. Nous avons montré l’efficacité de la combinaison pentoxifylline-vitamine E dans l’entéropathie radique dans une faisabilité clinique. En parallèle, en utilisant un modèle unique, in vitro, de cellules musculaires lisses intestinales primaires isolées des personnes atteintes de l’entéropathie radique, nous avons montré une synergie entre la pentoxifylline et l’analogue hydrophile de vitamine E (trolox) qui permet à l’association d’inhiber l’expression de TGF-β1 au niveau de l’ARN messager et de la protéine. Cette action inhibitrice intervient au niveau transcriptionnel et conduit à une inhibition conséquente des cibles de la voie de signalisation TGF-β1/Smad (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), alors qu’elle semble sans effet sur la voie de signalisation Rho/ROCK. Pour la première fois, dans ces cellules issues de l’entéropathie radique, nous avons montré une surexpression de miR-210 ; microRNA induit par l’hypoxie. L’association pentoxifylline-trolox inverse la surexpression de miR-210 aussi bien dans les conditions normoxique que dans les conditions hypoxiques. L’implication de miR-210 dans l’entéropathie radique n’a pas été préalablement étudiée, néanmoins nous avons montré qu’un inhibiteur de miR-210 diminue l’expression de Col Iα1 dans ce modèle. L’effet anti-fibrosant exercé par l’association pentoxifylline-vitamine E est partiellement induit par l’inhibition de la cascade TGF-β1. L’inhibition de miR-210 est un deuxième mécanisme potentiel nécessitant d’autres investigations. Cette étude renforce les essais clinique antérieurs en montrant in vitro une synergie entre pentoxifylline et vitamine E et permettant de proposer cette association en première ligne thérapeutique dans la fibrose radio-induite. De plus, miR-210 est proposé comme une possible cible thérapeutique pour traiter la fibrose radio-induite.


  • Résumé

    Radiation-induced fibrosis is a serious late complication of radiotherapy. Pentoxifylline-vitamin E has proven effective and safe in clinical trials as treatment of fibrosis, while the molecular mechanism of its activity is yet unexplored. We showed efficacy of Pentoxifylline-vitamin E combination in radiation-induced enteropathy in a small clinical study. In parallel, using a unique in vitro model of primary smooth muscle cells isolated from intestinal samples isolated from humans with radiation enteropathy we showed that pentoxifylline and the hydrophilic analogous of vitamin E (trolox) synergize to inhibit TGF-β1 protein and mRNA expression. This inhibitory action is mediated at the transcriptional level and leads to subsequent inhibition of TGF-β1/Smad targets (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), while it has no effect on the Rho/Rock pathway. We have also demonstrated, for the first time, an overexpression of the hypoxia-induced microRNA miR-210 in the fibrotic cells. Pentoxifylline-trolox combination could reverse this miR-210 overexpression in normoxic and hypoxic conditions. While miR-210 has not been previously shown to be involved in radiation-induced enteropathy, we showed that miR-210 inhibitor could reduce mRNA expression of Col Iα1. The anti-fibrotic effect of combined pentoxifylline-vitamin E is at least in part mediated by inhibition of the TGF-β1 cascade. MiR-210 inhibition is another mechanism which needs further investigations. This study strengthens previous clinical data showing pentoxifylline-vitamin E synergy and supports its use as a first-line treatment of radiation-induced fibrosis. Also, it suggests miR-210 as a new potential therapeutic target for the treatment of this complication.


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