Evaluation de l’efficacité de l’atovaquone encapsulée associée à des oligonucléotides antisens anti-ARNm de topoisomérase II chez Plasmodium falciparum

Evaluation of encapsulated atovaquone efficacity associated with antisense oligonucleotides anti mRNA of topoisomerase II in Plasmodium falciparum

• Auteur / Autrice : Soulaf Albouz
• Direction : Sandrine Cojean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 18/05/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomolécules : conception, isolement, synthèse (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Audrey Esclatine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Cojean, Audrey Esclatine, Stéphane Picot, Jérôme Clain, Sandrine Houzé, Elias Fattal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Picot, Jérôme Clain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligonucléotides

Nanomédecine

Plasmodium falciparum

Mots clés libres

Paludisme falciparum

Nanoemultion

Oligonucleotide antisense

Bitherapie

Résistance

Atovaquone

Malaria

Nanoemultion

Antisens oligonucleotides

Bitherapy

Resistance

Atovaquone

Résumé

Selon les estimations de l'OMS, le bilan mondial du paludisme a atteint 212 millions de cas et 429 000 décèsen 2015 (OMS, 2016). Cette gravité est principalement due à Plasmodium falciparum. A l’heure actuelle, P. falciparum présente des résistances à tous les antipaludiques donnés en monothérapie.Par conséquent, pour réduire le risque d’échec thérapeutique, l'OMS a recommandé depuis 2001 l’utilisation de bithérapie, notamment d'Artemisinin Combination Therapy (ACT), comme traitement de première intention.Les ACT sont composés essentiellement d’un dérivé d’artéminisine, à demi-vie courte et un autre antipaludique à demi-vie longue, connu en monothérapie.Le parasite a également montré des signes de résistance aux ACT, principalement en Asie du Sud-est, menaçant les programmes d’éradications contre le paludisme.La découverte de nouveaux composés à activité antipaludique ou de nouvelles procédures de traitement sont urgentes.La valorisation d’anciennes molécules est également au cœur des études afin d’améliorer notamment leur biodisponibilité et réverser les mécanismes de résistance du parasite. Ainsi, des études prouvent l’intérêt de l’utilisation de nanotechnologies pour l’amélioration de l’efficacité d’antipaludiques. L’atovaquone en est un exemple, cette modification a notamment permis d’améliorer sa biodisponibilité. Notre étude a porté sur une de ces formulations, de l’atovaquone encapsulée dans une nanoémulsion cationique (NE) appelée ATQ. Une deuxième génération a ensuite été testée par association d’oligonucléotides antisens anti-ARNm de topoisomérase II(AST) de P. falciparum. En effet, des stratégies antisens thérapeutiques font leur preuve en santé humaine et présentent un intérêt croissant en parasitologie. Les NE/AST ont montré une activité anti-palustre spécifique contre P. falciparum in vitro. Leur spécificité a permis d’aboutir à l’arrêt du cycle cellulaire et une forte diminution du taux d’ARNm de la topoisomérase II. Ce phénomène a montré être dépendant de l’action de la RNase H. Un effet synergique de ces NE/AST a également été montré en association avec la chloroquine, l’atovaquone et la dihydroartémisinine sur une souche sensible de P. falciparum et des souches résistantes aux antipaludiques précédemment cités.L’ATQ a également montré une forte efficacité sur une souche résistante à l’atovaquone d’un facteur 5. En présence d’ATQ, la mitochondrie a rapidement été altérée conduisant à une mort précoce du parasite. Un traitement à l’ATQ a abouti à la guérison de souris Swiss infectée par P. berghei après deux injections en i.v. en 5 jours. Enfin, l’ATQ/AST a montré une efficacité in vitro contre P. falciparum et P. berghei in vivo. Un test de cytoadhérance des hématies parasitées a des cellules endothéliales a révélé un fort pourvoir d’inhibition de la cytoadhérance de l’ATQ/AST.Un résultat prometteur dans le cadre de traitement du neuropaludisme.

According to the estimations of theWHO, in 2015, 212million cases ofmalariahave been reported(WHO,2016). These figuresmakemalariathe most deadlyparasitic diseasein the world, with429.000deaths per year. Some treatments against Plasmodium falciparum exist. However, no really good treatment option can be found in monotherapy due to the resistance emergency. Therefore To reduce the risk of resistance, WHO has recommended since 2001 combination therapies, which is basically an Artemisinin Combined Therapy (ACT), as first-line treatment. The main problem of commercialized bi-therapy is that they are composed of two molecules with individual resistance which leaded to the emergence of resistance to the latest ACTs such as a dihydroartemisinin /piperaquine combinationmainly in South-East Asia.Thus the use of new therapeutic combination strategy that can bypass the parasites' mechanisms of resistance is urgent to effectively treat malaria. As the pathway from drug discovery to drug commercialization is both long and very expensive, it is essential to develop ways to improve existing antimalarial treatments. In the first place it’s necessary to find a new antimalarial formulation based on an already commercialized drug to modify its biodisponibility and its mechanism of action in order to revert the resistance. In the second place its necessary to associate this formulation with a novel none commercialized antimalarial strategy such as the antisens oligonucleotides already usedinhumanhealth. In our lab we have developed nanoemulsions containing atovaquone and antisense oligonucleotides anti topoisomerase II against P. falciparum.Nanoemulsionsvectoringantisens oligonucleotidesandused againstP. falciparum topoisomerase II(NE/AST) showed encouraging anti-parasite killing results.Additionalresultshave showna synergistic in vitro effectwithantimalarial drugs(chloroquine, dihydroartemisinin and atovaquone) in sensitive and resistances strains. Moreover NE/ASTrestricted Topoisomerase II gene expression and blocked the cell cycle in G2/M phase leading to parasite’s death by mitophagy.As Drug delivery systemscan improve the efficacy ofcommon antimalarial drugs by delivering the drug to its target, while protecting it from degradation in biological environment and increasing its biodisponibility, our nanoemulsions containing atovaquone (ATQ) leaded to reversion of atovaquone resistance with 5 fold decrease in its IC50. Observations made with confocal microscopy have shown mitochondrial alteration after ATQ treatment.Our novel and original bi-therapy is focused on the association ofATQ with NE/AST (ATQ/AST).We obtained an IC50 8-fold lower than atovaquone’s IC50with total inhibition of parasites’ capacity to reinfect new red blood cells. A cytoadherence test of parasitized erythrocytes to endothelial cells revealed a strong capacity of cytoadherence inhibition of ATQ / AST, a promising result in the treatment of cerebral malaria.