Développement et caractérisation de Nanofitines thérapeutiques à visée osseuse : preuve de concept avec le ciblage de RANKL

Development and characterization of bone targeting therapeutic Nanofitins : a proof of concept through RANKL targeting

• Auteur / Autrice : Nathalie Renema
• Direction : Dominique Heymann, Olivier Kitten, Benjamin Ory
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomolécules pharmacologie thérapeutique
• Date : Soutenance le 24/11/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sarcomes Osseux et Remodelage des Tissus Calcifiés (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : David Magne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Lowe, Catherine Boisson-Vidal, Claudine Blin-Wakkach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ostéogenèse

Tissu osseux

Ostéoporose

RANKL

Mots clés libres

Nanofitines

Molécules d'affinité

Résorption osseuse

Résumé

Le tissu osseux est une structure dynamique en perpétuel remaniement. Ce remaniement appelé remodelage osseux est le résultat de l’activité des deux principales cellules de l’os : les ostéoclastes qui sont responsables de la résorption de la matrice osseuse et les ostéoblastes qui la synthétisent. La cytokine RANKL (Receptor Activator of NFkB Ligand) membre de la famille du TNF (Tumor Necrosis Factor) joue un rôle essentiel dans la formation, l’activation et la survie des ostéoclastes par sa liaison à son récepteur membranaire RANK. Son ciblage spécifique est un axe de recherche majeur dans le développement de nouvelles thérapies pour le traitement des pertes osseuses telle que l’ostéoporose. Une nouvelle classe de molécules d’affinité, les Nanofitines® (NF) sont développées par la Société Affilogic. Les Nanofitines sont des protéines artificielles dérivées de la protéine de liaison à l'ADN Sac7d, de Sulfolobus acidocaldarius, ayant la capacité de se lier sélectivement à diverses cibles. Ce travail de collaboration, visait à générer des NF ciblant RANKL, étudier leur effet inhibiteur in vitro sur l’ostéoclastogénèse et déterminer leur intérêt thérapeutique potentiel pour prévenir la perte osseuse dans un modèle pré-clinique. Nous avons pu révéler un effet inhibiteur sur l’ostéoclastogénèse et de l’activité des ostéoclastes in vitro ainsi qu’un effet sur la perte osseuse dans un modèle animal révélé par des études histomorphométriques. De plus, l’analyse histologique des différents organes a permis d’écarter tous signes de toxicité. Ce travail sert donc de preuve de concept de l’utilisation de Nanofitines® pour le ciblage de molécules ayant un intérêt ostéo-articulaire.

Bone tissue is a dynamic structure undergoing constant remodeling. This bone remodeling is the result of the activity of the two main bone cells: the osteoclasts that are responsible for the resorption of the bone matrix and the osteoblasts that synthesize it. The cytokine RANKL (Receptor Activator of NFkB Ligand), a member of the TNF (Tumor Necrosis Factor) family, plays an essential role in the formation, activation and survival of osteoclasts by binding to its membrane receptor RANK. Its specific targeting is a major research focus in the development of novel therapies for the treatment of bone loss such as osteoporosis. A new class of affinity molecules, Nanofitins® (NF) are developed by Affilogic. Nanofitins® are artificial proteins derived from the Sac7d DNA binding protein, isolated from Sulfolobus acidocaldarius, that have the ability to bind selectively to various various targets. This collaborative work aimed to generate NF targeting RANKL, study their in vitro inhibitory effect on osteoclastogenesis and determine their potential therapeutic interest in a pre-clinical model of osteoporosis. We have shown an inhibitory effect on osteoclastogenesis and osteoclast activity in vitro, as well as an effect on bone loss in an animal model revealed by histomorphometric studies. In addition, histological analysis of the different organs ruled out any signs of toxicity. Taken together, these results demonstrated that Nanofitins® can be used as efficient in vitro antagonists of RANKL and prove to be effective in preserving bone in vivo.