Synthèse, études physico-chimiques et biologiques de conjugués oestradiol - rose bengale pour la thérapie photodynamique anticancéreuse

par Jad Chemali

Thèse de doctorat en Chimie, biologie, santé

Sous la direction de Jean-Pierre Souchard.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .

mots clés

• Rose Bengale
• Activité photocytotoxique
• Conjugués oestradiol-rose bengale
• Pénétration cellulaire
• Thérapie photodynamique
• Lipophilie
• Mcf-7
• Miroscopie confocale
• Estradiol
• Cancer -- Photochimiothérapie

Résumé

La photothérapie dynamique (PDT) est un traitement thérapeutique anticancéreux basé sur la libération d'espèces oxygénées réactives par un photosensibilisateur en présence de lumière et d'oxygène. Pour augmenter l'activité photocytotoxique des photosensibilisateurs, la vectorisation active du Rose Bengale par le ciblage du récepteur nucléaire de l'oestradiol a été réalisée. Pour parvenir à cet objectif, la dérivatisation de l'oestradiol en position 17 bêta à l'aide d'anhydride succinique a été optimisée en un premier temps, en fonction des solvants et de la température. En un second temps, la fixation du Rose Bengale au 17 hémisuccinate d'oestradiol par l'intermédiaire d'un bras espaceur , le dioxadodécanodiamine, via la formation de liaisons amides, a été effectuée en comparant l'efficacité des activateurs de fonction acide, benzotriazolyl-N-oxytris-(diméthylamino)phosphonium (BOP), dicyclocarbodiimide (DCC), N-(3-diméthylaminopropyl)-N'-éthylcarbodiimide (EDC) et 1-hydroxybenzotriazole (HOBT). En un troisième temps le bras espaceur, dioxadodécanodiamine (16 Angstrom) a été substitué par quatre bras de longueurs différentes ; 7,4; 30; 38 et 76 Angstrom. Les propriétés physicochimiques (absorbtion UV-visible, fluorescence, génération d'oxygène singulet) des 5 conjugués ont été caractérisés, l'activité photocytotoxique, ainsi que la pénétration cellulaire vis à vis de cellules cancéreuses mammaire (MCF-7) ont été étudiées. La longueur et la lipophilie du bras espaceur sont des facteurs limitant à l'activité photocytotoxique. Le conjugué E-RB (16 Angstrom) présente une activité photocytotoxique 13 fois supérieur à celle du Rose Bengale seul, le conjugué E-RB (7,4 Angstrom) est 6 fois supérieur au Rose Bengale seul en terme d'activité photocytotoxique, les conjugués E-RB (30 Angstrom) et E-RB (38 Angstrom) sont 2,5 fois supérieur au Rose Bengale seul, le conjugué E-RB (70 Angstrom) a une activité photocytotoxique similaire au Rose Bengale. Les images réalisées en microscopie confocale ont montré que le conjugués E-RB (16 Angstrom) se trouve a l'intérieur du noyau des cellules MCF-7. Les autres conjugués, tout comme le Rose Bengale sont exclus très rapidement des cellules cancéreuses.

Titre traduit

Synthesis, physiochemical and biological studies of estradiol-rose bengal conjugates for anticancer photodynamic therapy

Résumé

Photodynamic therapy (PDT) is an anti-cancer therapeutic treatment based on the release of reactive species oxygenated by a photosensitizer in the presence of light and oxygen. To increase the photocytotoxic activity of the photosensitizer, the active vectorization of the Rose Bengal by targeting the nuclear receptor of estradiol was carried out. To achieve this objective, the derivatisation of the estradiol in position 17 beta using succinic anhydride was optimized in the first time according to solvents and temperature. In the second time, the fixing of the Rose Bengal to the 17 estradiol hémisuccinate via an arm spacer, the dioxadodécanodiamine, via the formation of bonds amides, was carried out by comparing the effectiveness of the activators of acid function benzotriazolyl-N-oxytris-(diméthylamino) phosphonium (BOP), dicyclocarbodiimide (DCC), N (3-diméthylaminopropyl)-éthylcarbodiimide (EDC) and 1-hydroxybenzotriazole (HOBT). In the third time the arm spacer, dioxadodécanodiamine which measures 16 Angstrom was substituted by four different arms length, 7. 4; 30; 38 and 76 Angstrom, the physicochemical properties (UV-visible absorbtion, fluorescence, generation of singulet oxygen) of the 5 conjugates were characterized. The photocytotoxic activity, as well as the cellular penetration towards human breast cancer cells (MCF-7) of the different conjugates were studied. The length and the lipophilicity of the arm spacer are limiting factors to the photocytotoxic activity. The E-RB (16 Angstrom) conjugate show a photocytotoxic activity 13 times superior to that of the Rose Bengal, the E-RB (7,4 Angstrom) conjugate is 6 times superior to the Rose Bengal in term of photocytotoxic activity, the E-RB (30 Angstrom) and E-RB (38 Angstrom) conjugates are 2. 5 times superior to the Rose Bengal, the E-RB (70 Angstrom) conjugates has a photocytotoxic activity similar to Rose Bengal. The images carried out in confocal microscopy showed that the E-RB (16 Angstrom) conjugate targets the nucleus of the human breast cancer cells (MCF-7). The others conjugates, just like Rose Bengal are excluded very quickly from the cancer cells.