Imagerie du microenvironnement matriciel tumoral : les héparanes mimétiques

par Stéphanie Duval

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie et de la Santé

Sous la direction de Denis Guilloteau.

Soutenue le 16-12-2014

à Tours , dans le cadre de École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec Imagerie et cerveau (Tours) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Christian Andres.

Le jury était composé de Johnny Vercouillie, Fernando Sineriz.

Les rapporteurs étaient Alain Faivre-Chauvet, Christophe Morin.


  • Résumé

    Les héparane sulfate protéoglycanes (HSPG) sont, comme l’ensemble des protéoglycanes (PG), constitués d’une partie protéique et d’un glycosaminoglycane (GAG), en l’occurrence l’héparane sulfate (HS) pour les HSPG. Ils font partie intégrante de la matrice extracellulaire (MEC). Les PG sont capables, par leurs GAG, de lier un certain nombre de partenaires tels que les facteurs de croissance, chemokines, cytokines ou enzymes. Ils régissent donc la biodisponibilité de nombreux médiateurs solubles et par conséquent leur activité biologique. Ils sont ainsi impliqués dans la régulation de nombreux processus tels que la prolifération, la différenciation, le remodelage tissulaire, l’angiogenèse... De plus, il a été démontré que la liaison de protéines possédant un site heparan binding (HB) avec l’HS des HSPG les protégent de la dégradation enzymatique. Cependant, les HSPG sont parmi les premiers composants de la MEC à être digérés par les héparanases cellulaires lors d’agressions tissulaires. Cette digestion rend les sites HB disponibles et les protéines sensibles à la dégradation protéolytique. C’est donc dans le but de protéger les HSBP (heparan sulfate binding protein) qu’a été développée la technologie des héparanes mimétiques (HM) qui vont se substituer aux HS dégradés sur les sites HB disponibles et protéger les protéines du milieu lésé. Ces HM, déjà utilisés comme agent thérapeutique de la MEC, sont désignés, dans cette utilisation, sous le sigle RGTA pour regenerating agent puisqu’ils augmentent la vitesse et la qualité de la réparation tissulaire, pouvant conduire à une véritable régénération des tissus. Lors du développement tumoral et métastatique, il a été démontré que l’activité enzymatique des héparanases est démultipliée, responsable d’une dégradation accrue des HS. Dans ce contexte, les HM vont pouvoir se fixer sur cette matrice lésée d’où l’idée de leur utilisation diagnostique en cancérologie. L’utilisation d’HM marqué (HM*) par un radioisotope tel que le fluor 18 (18F) et suivi par imagerie moléculaire TEP-Scan (tomographie par émission de positons associée au scanner) devrait permettre un marquage particulièrement efficace des matrices environnant les cellules tumorales et métastasées. Les HM* pourraient, en effet, cibler la MEC impliquée, par sa dégradation précoce, dans les processus de croissance et de dissémination tumorale et devenir un nouveau marqueur oncologique en imagerie moléculaire. A ce jour, parmi les différents marqueurs oncologiques étudiés, aucun ne s’adresse au compartiment matriciel. L’usage des HM* devrait ainsi permettre la détection des zones péri-tumorales et trouver une place dans le diagnostic précoce du cancer et son suivi thérapeutique.

  • Titre traduit

    Imaging of the tumor matrix microenvironment : heparan mimetics


  • Résumé

    Heparan sulfate proteoglycans (HSPG), like all proteoglycans (PG), consisting of a protein portion and a glycosaminoglycan (GAG), heparan sulphate (HS) for HSPG. They are part of the extracellular matrix (ECM). PG are able, through their GAG, to bind a number of partners such as growth factors, chemokines, cytokines or enzymes. They regulate the bioavailability of many soluble mediators and thus their biological activity. They are thus involved in the regulation of many processes such as proliferation, differentiation, tissue remodeling, angiogenesis... In addition, it was shown that the binding of proteins having a heparan binding site (HB) with HS of HSPG protect them from enzymatic degradation. However, HSPG are among the first components of the ECM to be digested by heparanase during cellular tissue damage. This digestion makes HB sites available and proteins are sensitive to proteolytic degradation. It is in order to protect the HSBP (heparan sulfate binding protein) that was developed technology heparan mimetics (HM) that will replace the degraded HS on available HB sites and protect proteins of middle injured. These HM, already used as a therapeutic agent of the ECM, are identified in this use under the symbol RGTA for regenerating agent because they increase the speed and quality of the tissue repair, potentially leading to a true tissue regeneration. During tumor development and metastasis, it has been shown that the enzymatic activity of heparanase is multiplied, leading to an increased degradation of HS. In this context, the HM will be able to fix this matrix injured hence the idea of their diagnostic use in oncology. Using labeled HM (HM*) with a radioisotope such as fluorine-18 (18F) and followed by molecular imaging PETScan (positon emission tomography with scanner associated) should allow a particularly efficient marking of the matrix surrounding metastatic and tumor cells. HM* could indeed target ECM involved, through its early degradation in the processes of tumor growth and tumor spread and become a new marker oncology in molecular imaging. To date, among the various studied cancer markers, none address the matrix compartment. The use of HM* should allow the detection of peri-tumor and find a place in the early diagnosis of cancer and the therapeutic monitoring.

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