Des anticorps en plastique: une nouvelle arme contre le cancer

Publié par Adrien le 06/03/2020 à 08:00
Source: CNRS INSB
Le traitement de nombreux cancers repose sur des anticorps monoclonaux thérapeutiques. Ces biomédicaments se fixent de façon spécifique sur certaines molécules (antigène) à la surface des cellules cancéreuses, bloquant ainsi leur croissance. Publiée dans la revue Angewandte Chemie, une étude montre que des anticorps synthétiques basés sur les polymères à empreintes moléculaires (MIP) pourraient être une alternative moins coûteuse et aussi efficace, pour se fixer à la cellule cancéreuse, inhibant ainsi son invasion.


(A) L'adhésion cellulaire assurée par les cadhérines, repose sur l'insertion de Trp2 (fuchsia) dans la poche hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et Φοβοσ, phóbos = peur) ou lipophile quand il est soluble dans les corps gras, mais...) située dans la cadhérine de la cellule opposée. Le MIP (violet) reconnaît la séquence N-terminale qui englobe le Trp2, empêchant ainsi l'adhésion cellulaire et la formation de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) tumorale.
(B) Structure 3-D de N-cadhérine montrant la séquence N-terminale, qui a été sélectionnée comme épitope. Le résidu Trp2 est coloré en fuchsia (Les fuchsias sont un genre de plantes de la famille des Onagracées, originaires d'Amérique latine et de Nouvelle-Zélande. Ce sont des arbrisseaux, plus rarement des petits arbres ou des arbustes, qui...).
© Karsten Haupt

Les polymères à empreintes moléculaires (MIP pour 'molecularly imprinted polymer') sont des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) biomimétiques: des particules de polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un système formé par un ensemble de macromolécules de même nature chimique. Les...) contenant des cavités à l'échelle moléculaire, moulées autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) d'une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) cible unique (antigène), dont elles conservent l'empreinte. D'où leur propriété: elles reconnaissent et neutralisent cette cible exactement comme le fait un anticorps avec son antigène (Un antigène est une macromolécule naturelle ou synthétique, reconnue par des anticorps ou des cellules du système immunitaire et capable d'engendrer une réponse immunitaire. Les antigènes sont...). Comme leurs caractéristiques chimiques et leurs formes peuvent être facilement adaptées à toute application envisagée, ces matériaux ont souvent été utilisés dans le domaine environnemental et agroalimentaire comme capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) chimiques ou pour piéger des polluants tels que des perturbateurs endocriniens, mycotoxines, pesticides, ou pour le diagnostique médical, pour repérer des biomarqueurs de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est menacée. Ces cellules...) et autres.

Les scientifiques ont synthétisé des MIP sous forme d'hydrogel nanométrique, plus compatible avec des cellules vivantes, permettant d'étendre l'application des MIP en thérapie (Une thérapie est un ensemble de mesures appliquées par un thérapeute à une personne souffrant d'un problème de santé, dans le but de l'aider à guérir, de minimiser ou de soulager ses...). Le MIP en question, cible et bloque exclusivement les E et N-cadhérines, des protéines présentes dans plusieurs cancers invasifs. Les cadhérines sont des protéines transmembranaires qui assurent l'adhésion cellule-cellule. L'adhésion cellulaire repose sur l'insertion d'une cadhérine, par le biais de son Trp2 dans la poche hydrophobe située dans la cadhérine se trouvant dans la cellule opposée. La séquence N-terminale englobant le Trp2, qui est naturellement exposée, c.-à-d., Asp1-Trp2-Val3-Ile4-Pro5-Pro6-Ile7, commune aux E et N-cadhérines, s'imposait donc comme épitope.

Les MIP résultants reconnaissent cette séquence et les protéines entières de E et N-cadhérines avec une affinité et une sélectivité élevées (KD nanomolaire, pas de cross-réactivité avec des peptides mutants ou la P-cadhérine). En bloquant l'adhésion des cellules, les MIP se sont avérés très efficaces pour inhiber l'invasion de cellules HeLa (cancer cervical) in vitro. Les chercheurs ont ensuite montré sur des sphéroïdes tumoraux, outils permettant d'approcher in vitro la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en...) des tumeurs solides, que les MIP détruisaient les masses denses de cellules cancéreuses d'une façon plus efficace que des anticorps thérapeutiques présent sur le marché. Ces résultats montrent que les MIP contribuent au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) des cellules tumorales et pourraient travailler en étroite synergie avec la chimiothérapie (La chimiothérapie est l'usage de certaines substances chimiques pour traiter une maladie. C'est une technique de traitement à part entière au même titre que...), en favorisant l'accès des médicaments.

Comme les tests de viabilité cellulaire montrent que les MIP ne sont pas cytotoxiques, ces anticorps en plastique ont un grand potentiel en nanomédecine, encore plus pour des petits peptides faiblement immunogènes où l'obtention d'anticorps peut s'avérer difficile. De plus, les MIP peuvent être facilement couplés à des fluorophores, ou être modifiés si besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les...) pour les rendre non-immunogéniques. Ainsi, la technique de l'impression moléculaire peut représenter une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) simple et polyvalente pour la création d'une nouvelle plateforme thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) dans laquelle des anticorps synthétiques contre n'importe quel épitope d'intérêt pourrait être synthétisés. Prochaine étape, pour les chercheurs, tester ces MIP in vivo.

Pour en savoir plus

Chemical antibody mimics inhibit cadherin-mediated cell-cell adhesion: A promising strategy for cancer therapy.
P. X. Medina Rangel, E. Moroni, F. Merlier, L. A. Gheber, R. Vago, B. Tse Sum Bui, K. Haupt.
Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59, 2816-2822. doi.org/10.1002/anie.201910373

Plastic (Le plastic est un type d'explosif très puissant composé d'hexogène (RDX) et/ou de penthrite, de liants (gomme butadiène-styrène), de plastifiants (bis-2-éthyl hexyl-adipate ou sébacate) et...) antibodies for cancer therapy?
A. M. Bossi. Nature Chemistry 2020, 12, 111-112. doi.org/10.1038/s41557-019-0415-6

Laboratoire

Génie Enzymatique et Cellulaire (GEC) - (CNRS/ Univ Picardie Jules Verne (Jules Verne, né le 8 février 1828 à Nantes et mort le 24 mars 1905 à Amiens, est un écrivain français, dont une grande partie de l'œuvre est consacrée à...) / Univ Tech Compiègne)
60203 Compiègne. France.
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