Synthèse de nanoparticules spécifiques pour le ciblage et l'imagerie de l'angiogenèse tumorale

N° d’ordre : 3939






THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES

Par Stéphanie DESHAYES

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : CHIMIE ORGANIQUE

SYNTHESE DE NANOPARTICULES SPECIFIQUES POUR LE
CIBLAGE ET L’IMAGERIE DE L’ANGIOGENESE
TUMORALE

Directeur de recherche : Professeur Gérard DELERIS




Soutenue le : 16 Décembre 2009

Devant la commission d’examen formée de :
Mme. JAMART Brigitte Professeur à l'Institut National Polytechnique de Lorraine Rapporteur
M. DESBRIERES Jacques Professeur à l’Université de Pau et des Pays de l’Adour Rapporteur
M. LECOMMANDOUX Sébastien Professeur à l’Université Bordeaux I Examinateur
M. MOENNER Michel Professeur à l’Université Bordeaux I Examinateur
M. DELERIS Gérard Professeur à l’Université Bordeaux II Directeur de
thèse
Mme. CLOCHARD Marie-Claude Chercheur au CEA de Saclay Co-directrice
de thèse
M. MAURIZOT Victor Chargé de recherche au CNRS Invité
Remerciements

Ce travail de thèse fait suite à une collaboration entre le Laboratoire des Solides
Irradiés (UMR 7642, laboratoire mixte CEA-CNRS-Ecole Polytechnique) du
Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) de Saclay et le groupe de Chimie Bio-
Organique (UMR 5084) intégré au laboratoire de Chimie Nucléaire Analytique et Bio-
environnementale (CNAB). Je tiens tout d’abord à adresser mes remerciements au
Professeur Gérard DELERIS, à Monsieur Guillaume PETITE et à Madame Marie-
Claude CLOCHARD pour avoir soutenu ce projet.
Je tiens à exprimer toute ma gratitude à mon directeur de thèse, le Professeur
Gérard DELERIS pour m’avoir accueillie au sein de son laboratoire, pour m’avoir
accordée toute sa confiance, pour son aide scientifique et pour la grande liberté qu’il a
su me laisser dans la gestion de ce projet.
Je tiens également à remercier Madame Marie-Claude CLOCHARD pour m’avoir
guidée tout au long de la thèse. Sa rigueur scientifique et ses remarquables
compétences ont permis l’accomplissement de ce travail et ont facilité la progression
de mes recherches. Ses qualités humaines ont rendu ces échanges très agréables.
Par ailleurs, mes sincères remerciements vont à Monsieur Victor MAURIZOT qui a
su m’encadrer et me prodiguer de précieux conseils, mais aussi pour son soutien
constant au cours de la thèse. Je souhaite lui témoigner toute ma gratitude pour ses
qualités scientifiques et pour sa bonne humeur qui ont contribué à un quotidien
captivant.
Je voudrais remercier toutes les personnes qui ont participé à mes travaux de
thèse et notamment, le Professeur Michel MOENNER pour sa considérable implication
dans l’étude biologique, Thomas BERTHELOT, Cécile BAUDIN, Stéphane ESNOUF
pour leur aide précieuse en RMN, RPE et pour les irradiations, ainsi que Didier
LAIREZ pour les expériences complexes de diffusion de neutrons. Remerciements

Je tiens à remercier vivement les membres de mon jury et tout particulièrement les
rapporteurs, le Professeur Brigitte JAMART et le Professeur Jacques DESBRIERES
pour leur lecture attentive de ce manuscrit et pour leurs remarques constructives et
pertinentes.
Ce projet de thèse n’aurait jamais pu voir le jour sans la collaboration de Jacques
SUSPERREGUI et Cyril RUBIO, anciens directeurs de la société COMIPSO, qui ont
permis de débloquer une situation délicate et d’amorcer le contrat avec le CEA.
Je tiens à mentionner le plaisir que j’ai eu à travailler au sein des différentes
équipes, avec des collègues qui ont su maintenir une très bonne ambiance et qui
m’ont supportée et épaulée pendant ces trois années. J’en remercie ici tous les
membres. Je passe une dédicace spéciale à Mouss qui a toujours été présent pour
rattraper mes « bêtises » et réparer toutes ces maudites machines, un petit mot de la
part de « Speedy » : c’est la dernière ligne droite, alors fonce ! Merci Mouss pour tes
secousses matinales, pour ton écoute et nos petites causettes. Un remerciement tout
particulier à Monsieur Arnaud pour ses encouragements, ses conseils avisés et ses
discussions musicales et cinématographiques, sans oublier la trituration longue et
fastidieuse des glomérules jusqu’au produit parfait. Enfin, merci Anis pour ta
franchise quelque peu cinglante mais juste, ta sympathie et bien sûr pour la vidéo !!!
Table des matières


Introduction générale.................................................................................................................. 5
I. Le voyage littéraire 7
I.1. Rôle de l’angiogenèse dans le développement tumoral ................................................... 8
I.2. La vectorisation d’agents anti-angiogéniques dans les thérapies anticancéreuses ........ 31
I.3. Les techniques d’imagerie de l’angiogenèse tumorale via les nanoparticules............... 51
I.4. Conclusion de ce voyage littéraire et objectifs .............................................................. 64
II. Le voyage scientifique .......................................................................... 65
II.1. Introduction................................................... 66
II.2. Conception et élaboration d’un nouveau vecteur polymère ......... 67
II.3. Synthèse de l’agent de ciblage anti-angiogénique ........................................................ 98
II.4. Synthèse d’agents d’imagerie ..................................................... 103
II.5. Fonctionnalisation des nanoparticules par « click » chemistry ................................... 114
II.6. Approche biologique .................................................................. 132
III. Le voyage empirique ........ 139
III.1. Instrumentation .......................................................................................................... 140
III.2. Synthèses ................... 145
III.3. Les tests biologiques ................................................................................................. 160
Conclusion et perspectives ..... 163
Annexes.. .................................... 167
Bibliographie............................................................................................. 185
Abréviations


AA Acide acrylique
aaAT Anti-angiogenic antithrombin
AAV Virus adéno-associés (adeno-associated virus)
ADN Acide désoxyribonucléique
Ang Angiopoïétine
APO Acide perfluorooctanoïque
ARNm Acide ribonucléique messager
BAE Cellules endothéliales d’aorte bovine
Boc tert-Butoxycarbonyle
CBO Chimie bio-organique
CE Cellules endothéliales
2-ClTrt 2-Chlorotrityle
COX Cyclo-oxygénase
CPP Peptides pénétrant les cellules (cell penetrating peptides)
DAC Acide 7-diéthylaminocoumarine-3-carboxylique
DDL Diffusion dynamique de la lumière
DDS Libération contrôlée de médicaments (drug delivery system)
DIEA N,N-Diisopropyléthylamine
DMEM Dulbecco's modified eagle medium
DMF Diméthylformamide
DNPA Diffusion de neutrons aux petits angles
DSC Calorimétrie différentielle à balayage (differential scanning calorimetry)
DSL Diffusion statique de la lumière
EDC 1-Ethyl-3-(3-diméthylaminopropyl) carbodiimide
EGF Facteur de croissance épidermique (epidermal growth factor)
EGM Endothelial growth medium
EPR Enhanced permeation and retention
ESI Electrospray ionization
~ 1 ~ Abréviations

FDA Food and drug administration
FGF Facteur de croissance du fibroblaste (fibroblast growth factor)
Flk-1 Fetal liver kinase-1
Flt Fms-like tyrosine kinase
Fmoc 9-Fluorénylméthoxycarbonyle
G-CSF Facteur stimulant les colonies de granulocytes (granulocyte colony-stimulating
factor)
GM-CSF Facteur stimulant les colonies de granulocytes-macrophages (granulocyte-
macrophage colony-stimulating factor)
HBTU O-(1H-benzotriazole-1-yl)-N,N,N’,N’-tétraméthyluronium hexafluorophosphate
HCMEC Cellules endothéliales de cerveau humain (human brain endothelial cell)
HGF-SF Facteur de croissance des hépatocytes (hepatocyte growth factor-scatter factor)
HIF-1 Facteur induit par l’hypoxie-1 (hypoxia inducible factor-1)
HOBt 1-Hydroxybenzotriazole
HPLC Chromatographie liquide haute performance (high-performance liquid
chromatography)
HPMA N-Hydroxypropyl méthacrylamide
HRMAS High-resolution magic angle spinning
HSV-1 Virus herpes simplex-1
HUVEC Cellules en