Résumé destiné à un large public
Le cancer est avant tout un disfonctionnement cellulaire multifactoriel dont l'origine n'a pas encore été clairement établie. La vie d'une cellule est gérée par un programme génétique appelé ADN (acide desoxyribonucléique) qui contient non seulement toute l'information nécessaire à sa survie (nutrition, croissance, entretien et reproduction) mais aussi à sa mort. Inévitablement toute cellule est vouée à une mort certaine connue sous le nom d'apoptose ou encore de mort cellulaire programmée qui se déclenche à un moment bien précis. En temps normal, toute cellule "malade" ou non saine est amenée à s'autodétruire par apoptose, ou le cas échéant elle est éliminée par le système de défense de l'organisme. Malheureusement certaines cellules échappent à ce double contrôle et constituent un potentiel point de départ pour le développement d'un cancer.
Une cellule cancéreuse affiche plusieurs anomalies comparée à une cellule normale. Ces anomalies se traduisent entre autre par une sur-expression (un surnombre) du récepteur de l'EGF (pour epidermal growth factor receptor ou récepteur de l'hormone de croissance). Cette sur- expression de récepteurs ainsi que leur activation favorisent l'apparition d'un ensemble de caractères typiques du processus cancérigène, à savoir : la croissance et la prolifération tumorales, l'accroissement du potentiel invasif et colonisateur vers d'autres tissus (les métastases), la formation de nouveaux capillaires sanguins nécessaires à l'apport nutritionnel de la tumeur (l'angiogenèse) et la résistance à l'apoptose. Ainsi, le récepteur de l'EGF constitue une cible intéressante pour le traitement du cancer.
Depuis plus de vingt ans, le récepteur de l'EGF a fait l'objet de nombreuses investigations. Jusqu'à présent toutes les stratégies mises en place contre le récepteur de l'EGF consistaient à inhiber (bloquer) le récepteur par différents moyens, pour l'empêcher de favoriser le développement ou la progression du cancer. Contrairement à l'ensemble des précédents travaux, notre équipe vient de mettre au point une toute nouvelle stratégie contre le récepteur EGF. Plutôt que de le bloquer, nous avons testé l'hypothèse d'une activation massive du récepteur dans le but de générer une réponse aberrante à l'intérieur même de la cellule et de l'entraîner à l'apoptose. Pour cela une molécule originale composée de 5 (pepta) monomères (éléments) qui en se polymérisant (s'assemblant) constituent un corps (body) a été développée. Chaque monomère est doté d'un ligand EGF à son extrémité d'où le nom de peptabody-EGF. Schématiquement, le p- EGF peut être assimilé à un bras (body) suivi d'une main avec 5 doigts (pepta) présentant chacun un ligand EGF à leur extrémité. Cette nouvelle molécule a montré sa capacité à lier les récepteurs de l'EGF sur-exprimés à la surface des cellules cancéreuses et induire la mort de ces cellules par apoptose.
Les travaux de cette thèse ont été divisés en deux étapes. La première étape a été consacrée à la mise au point de la stratégie du peptabody-EGF à savoir la construction et la production de la molécule. Ensuite, son efficacité a été testée sur une lignée cellulaire cancéreuse comparée à une normale. Lors de la deuxième étape, le peptabody-EGF a été utilisé contre 3 lignées cellulaires du cancer de la prostate, 2 lignées du cancer de la vessie et 2 lignées cancéreuses de la peau sur lesquelles il a prouvé son efficacité à induire la mort de ces cellules cancéreuses en culture.
Nous avons démontré pour la première fois qu'il est possible d'induire la mort de cellules cancéreuses qui sur-expriment le récepteur EGF suite à l'application d'un ligand multimérique, le peptabody-EGF. Les résultats obtenus avec cette nouvelle molécule sont très intéressant et prometteurs d'autant plus que le peptabody-EGF est une protéine complètement humanisée. La stratégie du peptabody-EGF est une première dans le domaine de la lutte contre le cancer et pourrait constituer une nouvelle génération de molécule anti-cancer.
Résumé
L'epidermal growth factor receptor (EGFR connu sous le nom de erbB1 ou encore HER1) est le premier membre de la famille des récepteurs tyrosine kinase de type I. Cette famille comprend 3 autres membres : neu/erbB2/HER2, erbB3/HER3 et erbB4/HER4. D'une part erbB1 intervient dans le contrôle de la croissance et de la prolifération des cellules normales, d'autre part il est décrit comme étant sur-exprimé dans un grand nombre de tumeurs. Cette sur-expression est le plus souvent associée à un mauvais pronostic et un caractère agressif de la tumeur. Des anticorps monoclonaux anti-erbB1 ainsi que des inhibiteurs de tyrosine kinase ont été développés dans le but de bloquer ce récepteur. Différents mécanismes d'action ont été attribués à ce type d'anticorps, tels que l'inhibition de la croissance et de la prolifération, l'activation de l'apoptose et la stimulation du système immunitaire.
Alors que la plupart des stratégies anti-erbB1 développées jusqu'ici consistaient à bloquer le récepteur, nous proposons une toute nouvelle approche. Nous avons testé l'hypothèse d'une activation massive du récepteur dans le but de générer une réponse aberrante à l'intérieur même de la cellule tumorale et de déclencher l'apoptose. À partir d'un modèle de molécule multimérique, nous avons développé une protéine originale entièrement humanisée, appelée peptabody-EGF. Le peptabody-EGF est composé de 5 monomères identiques possédant chacun un domaine d'oligomérisation (COMP), un fragment semi-rigide (hinge) et un ligand globulaire (.EGF). La fabrication du peptabody-EGF comprend sa construction, sa production dans un système bactérien E. coli, sa purification sous forme de monomères insolubles, son repliement et son assemblage sous forme de pentamère, selon un protocole que nous avons spécialement conçut. Une fois assemblé, le peptabody-EGF présente une grande stabilité et un fort potentiel de liaison à erbB1. Son application sur des cellules cancéreuses sur-exprimant erbB 1 provoque un fort effet anti-prolifératif tandis que les cellules non-cancéreuses exprimant un niveau "normal" de récepteurs sont à peine affectées. Les cellules cancéreuses traitées avec le peptabody-EGF dévoilent les caractéristiques typiques de cellules apoptotiques. Les expériences que nous avons menées in vitro ont montré que l'apoptose induite par le peptabody-EGF est très rapide et plus efficace que l'action du Mab-425, un anticorps monoclonal anti-erbB1 utilisé en clinique comme agent thérapeutique. Le peptabody-EGF a aussi prouvé son efficacité sur différentes lignées cancéreuses de la prostate, la vessie et la peau.
En conclusion, le peptabody-EGF possède un grand potentiel thérapeutique et pourrait remplacer les anticorps monoclonaux dans la lutte contre le récepteur erbB1, ouvrant ainsi une nouvelle voie dans le domaine de l'oncologie.
Summary
The epidermal growth factor receptor (also known as the erbB 1 or HER-1) is the first member of the tyrosine kinase type one family which includes three other members, erbB2/new/HER2, erbB3/HER3 and erbB4/HER4. ErbB1 plays a central role in cell life by controlling process as growth and proliferation. Also, it is commonly overexpressed in a number of epithelial malignancies and its upregulation is often associated with an aggressive phenotype of tumors and poor prognosis. Thus, targeting of erbB1 represents a very promising challenge in oncology. Potential anti-tumor agents such as monoclonal antibody (Mabs) or inhibitors of tyrosine kinase have been raised against this receptor to block its activity. Various putative mechanism of action were proposed for such antibodies including decreased proliferation, induction of apoptosis, stimulation of the immunological response against targeted cancer cells or combinations thereof. While most of anti-erbB strategies developed until now are based on receptor blockade, we suggest here an original approach to target erbB1 which consists of a massive activation of EGF receptor generating aberrant intracellular signaling and thus leading to cell death by apoptosis. For this purpose, a recombinant molecule with high avidity for EGFR has been developed. Using a multimeric protein model, we have developed an original protein named peptabody-EGF which is composed by five identical monomers containing an oligomeric domain (COMP) followed with a semi-rigid region (hinge) and a globular ligand (EGF) at their C-terminal. Making of this pentameric protein includes expression in bacterial system, purification as insoluble form and subsequent refolding to generate pentamers. When assembled by our protocol, peptabody-EGF exhibits tremendous binding properties as well as high stability. Binding of the peptabody-EGF on cancer cells overexpressing erbB1 provokes a strong antiproliferative action whereas cell expressing constitutively levels of the targeted receptor were barely affected. Peptabody-EGF treated cancer cells exhibit typical characteristics of apoptosis which is induced very efficiently and quickly. In vitro experiments demonstrated a significant higher binding activity for peptabody-EGF than for the therapeutic monoclonal anti-erbB 1 antibody Mab-425. Furthermore, the antitumor action of peptabody-EGF is greatly superior to that observed for this therapeutic antibody. In addition, the peptabody-EGF concept has shown suitability for various prostate cancer cell lines.
Finally, our research work demonstrates that peptabody-EGF, a fully human protein, possesses a great potential to replace antibodies for anti-erbB 1 therapy opening new avenue in oncology field