Etudes des relations structure-activités de molécules photoactivables pour imager et déclencher

213 Pages·2017·14.07 MB·French

by  Rahima Chennoufi

Etudes des relations structure-activités de molécules
photoactivables pour imager et déclencher des processus
biologiques sous excitation 2-photon
Rahima Chennoufi
To cite this version:
Rahima Chennoufi. Etudes des relations structure-activités de molécules photoactivables pour imager
et déclencher des processus biologiques sous excitation 2-photon. Autre [q-bio.OT]. Université Paris-
Saclay, 2015. Français. ￿NNT: 2015SACLN022￿. ￿tel-01270673￿
HAL Id: tel-01270673
https://theses.hal.science/tel-01270673
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NNT : 2015SACLN022

THESE DE DOCTORAT
DE L’UNIVERSITE PARIS-SACLAY,
préparée à l’Ecole Normale Supérieure de Cachan

ÉCOLE DOCTORALE N°577

Structure et Dynamique des Systèmes Vivants

Spécialité de doctorat : Sciences de la vie et de la santé

Par

Mme Rahima Chennoufi

Le 3 Décembre 2015

Etudes des relations structure-activités de molécules photoactivables
pour imager et déclencher des processus biologiques sous excitation
2-photon

Thèse présentée et soutenue à Cachan :

Composition du Jury :

Mme Andraud Chantal Directeur de recherche, CNRS, ENS Lyon Rapporteur
M Yves Mély Professeur, Université de Strasbourg Rapporteur
M Cedric Bouzigues Maître de conférences, Ecole polytechnique Examinateur
Mme Florence Mahuteau-Betzer Chargée de recherche, CNRS, Institut Curie Examinatrice
Mme Joanne Xie Professeur, ENS de Cachan Président du jury
M Eric Deprez Directeur de recherche, CNRS Directeur de thèse

Laboratoire de Biologie et Pharmacologie Appliquée (LBPA)
ENS CACHAN, CNRS-UMR 8113, IDA
61, avenue du président Wilson, 94235 CACHAN CEDEX

A mes parents et mes grands-parents,

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier les membres du jury d’avoir accepté d’évaluer mes travaux
de thèse. Merci donc au Dr Cedric Bouzigues, maître de conférence à l’école polytechnique,
au Pr. Joanne Xie, professeur à l’ENS Cachan, ainsi qu’au Dr Florence Mahuteau-Betzer,
chargée de recherche à l’institut Curie. Ma reconnaissance va également à Yves Mély,
professeur à l’université de Strasbourg, et à Chantal Andraud, directrice de recherche CNRS à
l’ENS Lyon, pour l’intérêt particulier porté à mes travaux de thèse et pour leurs remarques
concernant ce manuscrit.

Je remercie nos collaborateurs de nous avoir fait confiance pour les expériences de biologie ;
à l’équipe du Dr Marie-Paule Teulade-Fichou, le Dr Florence Mahuteau-Betzer et le Dr Blaise
Dumat, responsables de la conception et de la synthèse des triphénylamines et au Dr Anny
Slama-Schwok, au Pr. Joanne Xie, au Dr Nicolas Bogliotti et au Dr Nhi-Ha Nguyen,
responsables de la conception et de la synthèse des Nanotriggers de deuxième génération.

Je voudrais remercier le Dr Malcolm Buckle de m’avoir accueillie et intégrée au sein de son
unité. Je le remercie pour sa personnalité et son organisation des « Xmas party ».

Evidemment, je dois remercier le Dr Eric Deprez pour la qualité de son encadrement tout le
long de cette thèse et pour les nombreux échanges scientifiques et plus décontractés. Je vous
remercie particulièrement de m’avoir accordé la confiance et l’autonomie nécessaires pour
m’approprier ces deux projets scientifiques et les appréhender à ma façon ; mais aussi pour
avoir su considérer mes remarques et mes propositions. En résumé, je vous remercie pour
m’avoir permis d’évoluer en tant que jeune chercheur.

Je tiens également à remercier le Dr Etienne Henry pour m’avoir appris à dompter les
instruments de spectroscopie et de microscopie de fluorescence. Je te remercie également
pour ta gentillesse, ta patience et ta disponibilité dans n’importe quelles conditions.

Lorsque je pense à ces trois années de thèse au sein du LBPA, je ne peux m’empêcher de
penser aux collègues qui ont rendu cette période agréable. A Françoise, Gladys et Huan, je
vous remercie d’avoir toujours eu une oreille attentive et de bons conseils pour
l’expérimentation en laboratoire mais aussi pour tout le reste, tous les goûters, les déjeuners
encore plus nombreux, les moments agréables partagés ensemble. En bref, je vous remercie
d’avoir été présentes dans ma vie professionnelle et personnelle.
J’ai également une grande pensée pour mes autres collègues avec qui j’ai beaucoup échangé
sur la vie de laboratoire et sur la vie tout court : Patrick, Stan, Samuel, Marine, Sarah, Akli,
Thierry, Hervé, Martine, Maryline, Gaëlle, Marta, Aleksandra, Ouerdia, Anissa…
Merci à celles qui nous ont rejoints plus tard et qui ont contribué à rendre ma fin de thèse
moins stressante, à Emeline et à Cyriane et ses nombreuses « boulettes ».

De manière plus personnelle, j’ai conscience d’avoir de la chance d’être bien entourée
d’amies qui m’ont toujours soutenue et suivie durant mes études de manière générale et dans
tous mes choix de vie. Je sais qu’on ne se le dit pas souvent, mais vous savez à quel point
vous m’importez et m’apportez. Merci à Pauline, Hanan et Hind. J’espère que ma vie sera
encore bien remplie de vous.

Je souhaite également remercier mon frère d’avoir été là malgré la distance ; et aussi à mes
sœurs pour avoir été mes cobayes et de leur intérêt pour mon métier à mille lieus du leur.
Merci d’être là coûte que coûte, d’avoir su gérer tous les moments de stress, de doute mais
surtout d’avoir su partager tous les moments de bonheur, et d’avoir apporté de la joie dans ma
vie par votre présence et celle de mes incroyables neveux.

J’aimerai remercier tout particulièrement mon mari qui a su comprendre, me soutenir et
accepter mes contraintes durant cette thèse. Je sais que de rester à l’écart de ces travaux en
tant que scientifique n’a pas dû être évident, mais tu as su me laisser évoluer, m’épanouir et
réfléchir comme un jeune chercheur sans intervenir dans mes choix et mes idées. Je te
remercie également pour tout ce que tu apportes à ma vie. A ces trois années de duo…

Pour finir, je voudrais remercier les personnes sans qui tout ça ne serait pas arrivé. A mes
parents et mes grands-parents qui m’ont tout donné, leur amour, leurs valeurs, leur savoir,
mais aussi leur force et leur détermination. A ces personnes qui auraient pu être à ma place si
la vie en avait décidé autrement, mais qui se sont contentées de tout faire pour nous offrir
toutes les opportunités de choisir et d’aimer notre métier. Aucun mot, ni aucune parole ne
seraient suffisants pour exprimer ma gratitude et mon amour pour vous. La fierté visible dans
vos yeux est ma plus belle récompense.
ABREVIATIONS

ADNmt ADN mitochondrial
AIF Apoptosis-Inducing Factor
ALA acide-5-aminolévulinique
Apaf-1 Apoptotic protease-activating factor
Bzim N-methyl benzimidazolium
CAD Caspase-Activated Deoxyribonuclease
CaM Calmoduline
DAPI 4′,6-diamidino-2-phenylindole
DD death domain
DED Death Effector Domain
DIABLO Direct IAP Binding protein with a low pI
DISC Death-Inducing Signaling Complex
EGF epidermal growth factor
FAD Flavine Adénine Dinucléotide
FADD Fas Associated protein with DD
FMN Flavine Mono Nucléotide
H DCFDA 2’,7’-dichlorohydrofluoroscein diacétate
2
Hp Hematoporphyrine
HpD dérivé d’hematoporphyrine
HtrA2 High temperature requirement protein A2
HUVEC Human Umbilical Vein Endothelial Cells
IAPs Inhibitor of Apoptosis Proteins
JNK Jun N-terminal protein Kinase
LDL low-density lipoprotein
MAL methyl-aminolevulinic acid
MOMP Mitochondrial Outer Membrane Pore
mTHPC meso-tetra hydroxyphenylchlorin
NAD+ Nicotinamide Adénine Dinucléotide
NADPH nicotinamide adénine dinucléotide phosphate
NF-(cid:539)B Nuclear Factor (cid:539)B
NIR near infrared
NO oxyde nitrique
NOS NO Synthase
NP Nanoparticule
NS Nanoshutter
NT Nanotrigger
Omi Omi stress-regulated endoprotease
PARP Poly (ADP-Ribose) Polymerase
PBS Phosphate Buffer Saline
PDT Photodynamic therapy
Pp IX protoporphyrine IX
PS Photosensibilisateur
PTP Permeability Transition Pore
Py pyridinium
Pyo ortho-pyridine
RIP1 Receptor Interacting Protein 1
ROS Reactive Oxygen Species
Smac Second mitochondria-derived activator of caspase
TNFR Tumor Necrosis Factor Receptor
TPAs Triphénylamines
TRADD TNFR Associated protein with DD
TRAF2 TNF Receptor-Associated Factor 2
TRAILR TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand Receptor
UV ultraviolet
XIAP X-linked Inhibitor of Apoptosis
TABLE DES MATIERES

CHAPITRE I INTRODUCTION ........................................................................................ 13
I – ETUDE DES TRIPHENYLAMINES POUR LE PHOTO-DECLENCHEMENT DE LA MORT CELLULAIRE ............................ 23
A- Photochimie...................................................................................................................................... 23
1- Type I .................................................................................................................................................................... 24
2- Type II ................................................................................................................................................................... 25
B- Localisation et type de mort cellulaire ............................................................................................. 26
1.- Apoptose ............................................................................................................................................................. 26
a) Voie extrinsèque ....................................................................................................................................... 28
b) Voie intrinsèque........................................................................................................................................ 30
2.- Nécrose ............................................................................................................................................................... 33
C- Photosensibilisateurs ........................................................................................................................ 35
1.- PS de première génération .................................................................................................................................. 35
2.- PS idéal ................................................................................................................................................................ 36
3.- PS de deuxième génération ................................................................................................................................. 37
4.- PS de troisième génération ................................................................................................................................. 40
a) Ciblage passif ............................................................................................................................................ 40
b) Ciblage actif .............................................................................................................................................. 42
5.- PDT da(cid:374)s l’i(cid:374)frarouge .......................................................................................................................................... 43
a) Upconversion ............................................................................................................................................ 44
b) 2-photon ................................................................................................................................................... 45
II – ETUDE DES NANOTRIGGERS POUR UNE PRODUCTION DE NO PHOTO-INDUITE ............................................. 47
A- NO Synthase ............................................................................................................................. 48
1- Isoformes .............................................................................................................................................................. 48
2- Structure ............................................................................................................................................................... 48
B- Mécanisme de production de NO ..................................................................................................... 50
1- Tra(cid:374)sfert d’électro(cid:374) da(cid:374)s le do(cid:373)ai(cid:374)e réductase .................................................................................................. 50
2- Calmoduline ......................................................................................................................................................... 51
3- Synthèse de NO dans le domaine oxygénase ....................................................................................................... 52
C- Localisation des NOS humaines et rôle du NO ................................................................................ 53
1- Localisation tissulaire ........................................................................................................................................... 53
2- Localisation subcellulaire...................................................................................................................................... 56
D- Régulation de la NOS ....................................................................................................................... 57
1- Régulations cellulaires .......................................................................................................................................... 57
2- Inhibiteurs de la NOS ............................................................................................................................................ 58
3 - Photocontrôle ...................................................................................................................................................... 61
III- OBJECTIFS ....................................................................................................................................... 64
A- Etude des TPAs pour la thérapie photodynamique .......................................................................... 64
B- Etude de NT de deuxième génération .............................................................................................. 67
CHAPITRE II PRINCIPES EXPERIMENTAUX ............................................................ 71
A- Microscopie de fluorescence ............................................................................................................ 73
1- Microscopie d’épifluoresce(cid:374)ce............................................................................................................................. 73
2- Microscopie confocale.......................................................................................................................................... 75
3- Microscopie biphotonique ................................................................................................................................... 75
4- Co-localisation ...................................................................................................................................................... 77
B- Mesures spectrophysiques ................................................................................................................ 78