Contrôle spatio-temporel de la formation de NO et imagerie tumorale par excitation biphotonique de nanodéclencheurs – TRIGNOSTUMOR

Les vaisseaux sanguins d'une tumeur véhiculent non seulement les nutriments mais également les composés anti-cancéreux lors d'une chimiothérapie. Ces vaisseaux tumoraux ne parviennent généralement pas à fournir l'oxygène et les nutriments nécessaires au métabolisme tumoral. Une des conséquences de ces anomalies vasculaires est une hypoxie fréquente et un abaissement du pH de la tumeur. Ces phénomènes limitent l'efficacité et réduisent la pénétration des agents anti-tumoraux au sein de la tumeur. Notre objectif est d'appliquer de nouveaux outils moléculaires pour induire de façon spatialement et temporellement contrôlée une vasodilatation NO-dépendante au sein d'une tumeur solide. Cet afflux sanguin précisément localisé sera obtenu juste avant le traitement par chimiothérapie. La conséquence attendue est une augmentation de l'efficacité des drogues anti-tumorales utilisées alors à plus faibles doses. Par ailleurs, les risques d'angiogénèse et de métastase devraient être minimal car le pré-traitement est précisément contrôlé et localisé à la tumeur. L'oxyde nitrique (NO) est une molécule dont les propriétés radicalaires sont responsables de son activité de médiateur physiologique et à la fois de sa toxicité. Le NO est produit par les NO-synthases (NOS) participant à la régulation physiologique des systèmes nerveux et cardiovasculaires et sont induites dans la réponse immunitaire. Le NO est impliqué dans des processus de signalisation cellulaire par l'intermédiaire de son effecteur principal, la guanylate cyclase. Le NO participe également à des réactions avec d'autres espèces radicalaires pour former des espèces réactives (ROS et RNS) impliquées dans plusieurs pathologies, dont les maladies neuro-dégénératives, le diabète et les cancers. Ces rôles du NO peuvent être régulés à différents niveaux, par l'environnement rédox, les cascades de phosphorylations, les interactions NOS-protéines, la disponibilité des substrat et cofacteurs. Dans ce projet, nous utilisons la capacité de la NO-synthase endothéliale (eNOS) à induire une vasodilatation des vaisseaux de la tumeur. La formation de NO sera déclenchée par une impulsion laser grâce à de nouveaux outils moléculaires, des nanodéclencheurs NT. Ces outils permettent de déclencher de façon sélective et de synchroniser la catalyse de eNOS. Le design des nanodéclencheurs repose sur la combinaison d'un motif de reconnaissance du site de fixation du NADPH et d'un système chromophorique adressable par excitation biphotonique et permettant d'initier la catalyse enzymatique via un transfert d'électron photo-induit à la flavine FAD de eNOS. En concevant des nanodéclencheurs avec des sections efficaces à deux photons bien supérieures à celles des chromophores endogènes (Flavines, NAD(P)H..), l'initiation de la catalyse de eNOS est rendue possible en utilisant une excitation biphotonique par un laser femtoseconde. L'arrêt de l'excitation cessera la formation de NO et donc la vasodilatation sera contrôlée et localisée précisément à la tumeur, minimisant les risques d'angiogénèse et métastase. De plus, la présence de NT dans les cellules et tissus peut être suivie grâce à sa fluorescence. Ces outils nanodéclencheurs seront aussi utilisés pour l'imagerie par microscopie des cellules et tissus tumoraux. Par ce fait, les outils nanodéclencheurs permettent un suivi du pré-traitement et de l'effet de la chimiothérapie par imagerie à deux photons. Les nanodéclencheurs sont donc des outils innovants pour une excitation sélective et non-dommageable pour synchroniser les eNOS de la tumeur. La réactivité et la sélectivité de ces outils seront optimisées d'un point de vue structural par docking in silico puis par synthèse chimique. L'approche sera validée par des études biochimiques, spectroscopiques et imagerie dans un continuum allant de l'enzyme purifiée en solution, au niveau cellulaire et tissulaire jusqu'à l'animal, des souris nude portant une tumeur. L'approche nanodéclencheur devrait apporter une amé