Interactions moléculaires TSP1 : CD47 : identification de nouveaux antagonistes à visée thérapeutique

par Albin Jeanne

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Laurent Martiny.

Soutenue le 19-12-2013

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (MEDYC) Matrice Extra-cellulaire et DYnamique Cellulaire (laboratoire) .

Le président du jury était Hervé Prats.

Le jury était composé de Laurent Martiny, Dominique Bagnard, Stéphane Dedieu.

Les rapporteurs étaient Franck Carreiras, Andreas Bikfalvi.


  • Résumé

    La thrombospondine-1 (TSP-1) est une glycoprotéine multi-modulaire exprimée de façon ubiquitaire qui régule de nombreux processus pathophysiologiques tels que l'adhérence cellulaire, la prolifération, l'apoptose, l'inflammation et les réponses cardiovasculaires. La TSP-1 est reconnue comme un acteur moléculaire majeur au sein du microenvironnement tumoral et constitue une cible de choix pour le développement d'agents thérapeutiques anti- cancéreux. L'interaction de la TSP-1 avec le récepteur membranaire CD47 est largement rapportée comme étant impliquée dans la progression tumorale et la mise en place d'une résistance aux traitements chiomiothérapeutiques. De ce fait, nous avons cherché à identifier et à caractériser un agent moléculaire novateur se comportant comme antagoniste sélectif de l'interaction TSP-1:CD47. Des expériences de docking protéine-protéine et de simulation moléculaire ont été réalisées afin de concevoir un nouveau peptide dérivé du CD47, nommé TAX2. Le peptide TAX2 empêche l'interaction de la TSP-1 avec le CD47, comme cela a été confirmé par co-immunoprécipitation et test ELISA. De manière intéressante, le peptide TAX2 inhibe la migration des cellules endothéliales, la formation de structures multi- cellulaires de type capillaire ainsi que le développement de micro-vaisseaux à partir d'explants aortiques. De façon cohérente avec ces observations, nos résultats mettent en évidence que le peptide TAX2 promeut la liaison de la TSP-1 au sein de complexes moléculaires comprenant le récepteur CD36, et inhibe en conséquence la voie de signalisation associée au VEGF et au VEGFR2. Enfin, une approche d'imagerie multi-modale et multi-échelles combinant des marquages histologiques, l'analyse de la densité micro-vasculaire, des analyses d'imagerie de résonance magnétique et d'imagerie infra-rouge à transformée de Fourier, ainsi qu'un suivi longitudinal par micro-tomographie à rayons X a été conduite afin de quantifier l'angiographie tumorale in vivo. Les résultats obtenus chez la souris C57Bl/6 révèlent que des administrations intra-péritonéales du peptide TAX2 perturbent fortement le réseau vasculaire associé à la tumeur de mélanome et induisent une importante nécrose tumorale entrainant l'effondrement de la tumeur. De plus, nous avons démontré que le peptide TAX2 inhibe considérablement la dissémination métastatique sans affecter les organes sains. Nous avons donc identifié le premier antagoniste sélectif de l'interaction TSP-1:CD47 qui, en contournant le problème des molécules existantes ciblant aveuglément le CD47, présente des activités anti-angiogéniques, anti-tumorales et anti-métastatiques in vivo qui pourraient à terme fournir de nouvelles approches thérapeutiques en pathologie tumorale.

  • Titre traduit

    TSP-1 : CD47 molecular interactions : identification of new antagonists of therapeutical interest


  • Résumé

    Thrombospondin-1 (TSP-1) is a ubiquitously expressed multi-modular glycoprotein involved in many pathophysiological processes including regulation of cell adhesion, proliferation, apoptosis, inflammation and cardiovascular response. TSP-1 is recognized as a major molecular actor within tumor microenvironment and constitutes an exciting target for the development of useful therapeutic agents against tumorigenesis. TSP-1 binding to CD47 membrane receptors is widely reported to support tumor progression and may drive chemotherapeutic drug resistance. Thus, we sought to identify and characterize an innovative molecular agent acting as selective antagonist for TSP-1:CD47 interaction. Protein-protein docking and molecular dynamics simulations were conducted to design a novel CD47-derived peptide, called TAX2. TAX2 prevents TSP-1 binding to CD47, as revealed by ELISA binding assays and co-immunoprecipitation experiments. Interestingly, TAX2 inhibits endothelial cell migration, formation of multi-cellular capillary-like structures and sprouting of microvessels from aortic explants. Consistently, our data highlighted that TAX2 peptide promotes TSP-1 binding to CD36-containing complexes, leading to disruption of VEGF/VEGFR2 signaling. Furthermore, a multi-modal and multi-scale imaging approach was conducted combining histopathological staining, tumor-associated microvessel density, magnetic resonance imaging analysis, Fourier transform infrared imaging and micro-computed tomography monitoring for 3D quantification and longitudinal follow-up of tumor angiography in vivo. The results obtained from C57Bl/6 mice revealed that intraperitoneal administration of TAX2 highly disturbs melanoma tumor vascularization network, inducing an extensive tumor necrosis and subsequent tumor collapse. Furthermore, we demonstrated that TAX2 drastically inhibits the melanoma lung metastases dissemination without affecting healthy organs. Overall, we designed the first selective antagonist for TSP-1:CD47 interaction. By bypassing the problem of existing molecules blindly targeting CD47, we revealed that TAX2 exhibits anti- angiogenic, anti-tumor and anti-metastatic activities in vivo that could supply new innovative therapeutic approaches against malignant diseases.


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