Suivi thérapeutique d'un traitement par photothérapie dynamique sur des modèles murins de rétinoblastome

Therapeutic Follow-up of Photodynamic Therapy Treatment of Retinoblastoma Murine Models

• Auteur / Autrice : Stéphanie Lemaitre
• Direction : Carole Thomas, Nathalie Cassoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 27/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et modélisation pour la biologie du cancer (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Deprez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Thomas, Nathalie Cassoux, Eric Deprez, Slavica Krantic, Isabelle Audo, Evelyne Sage, Laurent Théodore
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Slavica Krantic, Isabelle Audo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Photothérapie dynamique

Chimiothérapie anticancéreuse

Souris de laboratoire

Rétinoblastome

Mots clés libres

Rétinoblastome

Photothérapie dynamique

Modèles murins

Retinoblastoma

Photodynamic therapy

Mouse models

Résumé

Le rétinoblastome est la tumeur intraoculaire primitive la plus fréquente de l’enfant. Les traitements actuels du rétinoblastome sont associés à de nombreux effets secondaires. De nouvelles approches thérapeutiques (telles que la photothérapie dynamique [PDT] ou les injections intra-vitréennes [IVT] de chimiothérapies) doivent donc être évaluées sur des modèles animaux, en vue d’une éventuelle application clinique.Dans cette thèse nous avons tout d’abord caractérisé un modèle murin obtenu par xénogreffe orthotopique de cellules issues de rétinoblastomes humains. Nous avons montré que la croissance tumorale intraoculaire est possible dans des lignées de souris immunodéficientes (Swiss-nude et SCID [severe combined immunodeficiency]) et dans une lignée immunocompétente (B6Albino). En raison du taux de prise tumorale insuffisant (entre 28.4% et 68.8% selon les lignées de souris utilisées) et des complications oculaires liées à l’injection orthotopique de cellules tumorales (cataracte, décollement de rétine chronique), les tests thérapeutiques (PDT et IVT de chimiothérapies) ont ensuite été réalisés sur un modèle murin transgénique de rétinoblastome (LHBetaTag).En vue du traitement par PDT, une étude de biodistribution par IRM (imagerie par résonance magnétique) du photosensibilisateur (PS, DEG-mannose) couplé au manganèse et une étude par dosage du PS ont été réalisées. Elles ont toutes les deux montré que l’illumination de la tumeur doit être réalisée 24 à 48h après l’administration intra-péritonéale du PS (ce qui correspond au « drug-to-light interval » du traitement par PDT). En utilisant ces paramètres, le traitement par PDT a été efficace sur les tumeurs rétiniennes des souris LHBetaTag. Au niveau de la zone traitée par PDT, il y a ainsi eu 91.7% de cicatrices choriorétiniennes en OCT (optical coherence tomography) pour un « drug-to-light interval » de 24h et 100% de cicatrices choriorétiniennes pour un « drug-to-light interval » de 48h. La rétine non tumorale située en dehors de la zone traitée par PDT avait un aspect normal en histologie, ce qui est en faveur d’une absence de toxicité rétinienne de la PDT sur les tissus sains. Le traitement par laser seul n’a pas eu d’effet anti-tumoral.Des traitements par IVT de chimiothérapies ont aussi été évalués sur les tumeurs rétiniennes des souris LHBetaTag. Les molécules utilisées ont été le melphalan, le carboplatine et le topotecan, administrées en mono ou en bithérapie. Nous avons montré que 4 IVT hebdomadaires de carboplatine à la dose de 1.5 µg ont la meilleure efficacité anti-tumorale (83.3% d’yeux sans masse tumorale en histologie) pour une toxicité rétinienne faible (21.4% d’yeux où il y a eu une diminution de l’épaisseur de la rétine non tumorale en OCT au cours du suivi in vivo). Le carboplatine semble donc être une alternative intéressante au melphalan, qui est actuellement la molécule la plus utilisée en clinique pour les IVT dans le rétinoblastome mais qui est associé à une toxicité rétinienne importante.En conclusion, ces études précliniques réalisées sur un modèle murin de rétinoblastome (LHBetaTag) montrent que la PDT est envisageable pour le traitement des tumeurs rétiniennes dans le rétinoblastome humain. Les IVT de carboplatine sont une perspective pour le traitement des flocons intra-vitréens dans cette maladie. Des évaluations fonctionnelles (électrorétinogramme, étude du réflexe optocinétique) devront cependant être réalisées chez la souris avant un éventuel passage en clinique afin de mieux caractériser une éventuelle toxicité rétinienne de ces traitements.

Retinoblastoma is the most common primary intraocular malignancy in children. Current retinoblastoma treatments have many adverse effects. New therapeutic approaches (like photodynamic therapy [PDT] or intravitreal injections [IVT] of chemotherapy) must therefore be evaluated on animal models, before a clinical application.In this thesis we first characterized an orthotopic xenograft murine model obtained with human retinoblastoma cells. We showed that intraocular tumor growth can be achieved in immunodeficient mouse strains (Swiss-nude and SCID [severe combined immunodeficiency]) and in an immunocompetent strain (B6Albino). Due to insufficient tumor engraftment rates (between 28.4 and 68.8% depending on the mouse strains) and to ocular complications after the injection of tumor cells (cataract, chronic retinal detachment) the treatments (PDT and IVT of chemotherapy) were performed on a transgenic retinoblastoma mouse model (LHBetaTag).In order to perform PDT, an MRI study (magnetic resonance imaging) of the photosensitizer (PS, DEG-mannose) coupled with manganese and a biodistribution study based on the dosage of the PS were performed. Both studies showed that the illumination of the tumor should be performed between 24 and 48h after the intraperitoneal injection of the PS (which corresponds to the “drug-to-light interval” of PDT). Using these parameters, PDT was effective on the retinal tumors of LHBetaTag mice. In the area treated with PDT we found 91.7% chorioretinal scars on OCT (optical coherence tomography) with a “drug-to-light interval” of 24h, and 100% chorioretinal scars with a “drug-to-light interval” of 48h. The retina outside the treated area had a normal aspect on histology, showing that PDT is not toxic on healthy tissues. Laser treatment alone had no anti-tumor effect.IVT of chemotherapy were also performed in LHBetaTag mice. We used melphalan, carboplatin and topotecan, alone or in association. We showed that 4 weekly IVT of carboplatin at the dose of 1.5 µg had the best anti-tumor effect (83.3% of eyes had no tumor mass on histology) and little retinal toxicity (21.4% of eyes had diminished retinal thickness on OCT). Carboplatin seems an interesting alternative to melphalan which is currently the most commonly used chemotherapy for IVT (but has a retinal toxicity).In conclusion, these preclinical studies on a retinoblastoma mouse model (LHBetaTag) show that PDT could be used to treat retinal tumors in human retinoblastoma. IVT of carboplatin could be used to treat vitreous seeds in this disease. Functional tests (electroretinogram, optokinetic reflex) should be performed in mice in order to evaluate more precisely the retinal toxicity of these treatments.