UNIVERSITÉ DE GENÈVE

FACULTÉ DES SCIENCES

Département de biologie cellulaire,
Pr Didier Picard

FACULTÉ DE MÉDECINE

Département de radiologie

Modulation de l'incorporation de la 5-[¹²⁵I]-iodo-2'-désoxyuridine dans des glioblastomes

Thèse
présentée à la Faculté des Sciences de l'Université de Genève
pour obtenir le grade de Docteur en Sciences,

mention biologie

par

Yves Marc DUPERTUIS

(de Ormont-Dessous / Suisse)

sous la direction du
Pr Daniel O. Slosman

et du
Dr Franz Buchegger

Thèse n° Sc. 3456

Genève, 2003

      Ce travail a été réalisé dans la Division de Médecine Nucléaire des Hôpitaux Universitaires de Genève.

      J'aimerais tout d'abord remercier le Dr Franz Buchegger pour m'avoir donné l'opportunité d'effectuer ce travail de thèse, fait confiance et prodigué les conseils nécessaires pour concrétiser mes idées.

      Je remercie le Professeur Daniel O. Slosman de m'avoir accueilli au sein de son équipe médicale et d'avoir accepté la responsabilité de ce travail, les Professeurs Gerd Beyer et Robin Offord d'avoir accepté mon parrainage, ainsi que les Professeurs Jean-Pierre Mach et Didier Picard d'avoir accepté, malgré leurs nombreuses sollicitations, de participer au jury de thèse.

      Les Dr Franz Buchegger et Claude Pichard, de même que le Professeur Jean-Pierre Mach, ont tous trois contribué grandement à m'initier aux subtilités de la rédaction scientifique. Je tiens à remercier en particulier le Dr Claude Pichard pour m'avoir encouragé à maintes reprises durant la rédaction de cette thèse.

      Un remerciement particulier à tous mes collègues et amis pour leurs coups de main ou conseils : Andreas Schaffland, Bruno Robert, Corinne Ponce-Billet, Ioulia Alekxandrova, Laurence Paniagua, Maryse Jaunin, Nicole Pittet-Weimer, Sophie Namy, Wei-Hong Xiao et tous les autres.

      Enfin, j'aimerai encore remercier toutes les personnes, qui, en dehors du milieu professionnel, m'ont soutenu et aidé durant toutes ces années, mes amis, mes parents, ma famille et surtout mes filles, Natacha, et aussi Maëlys et Catlyne, qui ont vu le jour durant cette période fructueuse.

[¹¹¹At]AtdUrd

= 5-astatine-2'-désoxyuridine marquée à l'¹¹¹Astatine

BSA

= Albumine de sérum bovin

CDK

= Kinase dépendante des cyclines

CT

= Tomographie numérisée

dAdo

= désoxyadénosine

dCyd

= désoxycytidine

dGuo

= désoxyguanosine

DHFR

= dihydrofolate réductase

dThd

= thymidine

dUrd

= 2'-désoxyuridine

EBR

= efficacité biologique relative

FCS

= sérum de veau foetal

FDG

= fluoro-désoxyglucose

FdUrd

= 5-fluoro-2'-désoxyuridine

FITC

= fluorescéine isothiocyanate

FmdC

= (E)-2'-désoxy-2'-(fluorométhylène) cytidine

5-FU

= 5-fluorouracile

HPLC

= chromatographie liquide à haute pression

IdUrd

= 5-iodo-2'-désoxyuridine

[¹²⁵I]IdUrd

= 5-iodo-2'-désoxyuridine marquée à l'¹²⁵Iode

i.p.

= intrapéritonéal

IRM

= imagerie par résonance magnétique nucléaire

i.v.

= intraveineux

MTX

= méthotrexate

PCR

= polymérase par réaction en chaîne

PI

= iodure de propidium

p.o.

= per os ou par voie orale

POL

= ADN polymérase A

pRB

= Protéine suppresseur du rétinoblastome

s.c.

= souscutané

TEP

= tomographie par émission de positons

TdT

= transférase désoxynucléotide terminale

TK

= thymidine kinase

TLC

= chromatographie sur couche mince

TS

= thymidylate synthétase

TUNEL

= TdT-mediated dUTP-X nick end labeling (en anglais)

      Une division cellulaire incontrôlée est une des principales caractéristiques du cancer et l'arrêt de cette division peut constituer un signe précoce de l'efficacité d'un traitement. C'est pourquoi, le développement d'un diagnostic ou d'une thérapie du cancer basée sur la prolifération cellulaire est actuellement le sujet de nombreuses publications. La thymidine (dThd) et ses analogues sont incorporés dans l'ADN durant la phase S du cycle cellulaire et l'incorporation est directement proportionnelle au nombre de cellules en division. En recherche, la dThd radiomarquée est utilisée depuis des années pour mesurer in vitro la division cellulaire.

      Parmi les analogues de la dThd, la 5-iodo-2'-désoxyuridine (IdUrd) présente un grand intérêt clinique, car elle peut être marquée quasi instantanément avec des radioisotopes de l'iode appropriés pour un diagnostic ([¹²³I]IdUrd, [¹³¹I]IdUrd, [¹²⁴I]IdUrd) ou une thérapie ([¹²³I]IdUrd, [¹²⁵I]IdUrd, [¹³¹I]IdUrd) du cancer. Comme le rayon de van der Waals de l'iode est similaire au groupe 5-méthyle qu'il remplace sur la base pyrimidique de la dThd, la IdUrd peut être incorporée dans l'ADN à la place de la dThd pendant la phase S du cycle cellulaire. Toutefois, son utilisation clinique se heurte à certaines limitations, notamment sa dégradation biologique rapide, son faible taux d'incorporation dans la tumeur et son incorporation dans les tissus normaux à renouvellement cellulaire rapide.

      Ce travail avait donc pour but d'étudier différents moyens pour remédier aux limitations de l'utilisation diagnostique ou thérapeutique de la IdUrd radiomarquée. Les expériences ont été réalisées sur trois lignées humaines de glioblastomes - U251, LN229 et U87 -, car ce type de cancer présente des caractéristiques favorables à l'utilisation de la IdUrd radiomarquée, c'est-à-dire, une forte prolifération des cellules tumorales et des vaisseaux sanguins associés avec infiltration dans un tissu cérébral majoritairement quiescent et, en principe, isolé du reste de l'organisme par une barrière hémato-encéphalique.