Les neuropathies périphériques induites par les chimiothérapies (NPIC) représentent un des effets indésirables courants des agents anticancéreux. La symptomatologie des NPIC est associée à une altération significative de la qualité de vie des patients et peut, dans certains cas, entraîner une diminution des doses et des cycles de chimiothérapie, voire l’arrêt du traitement. Actuellement, les options thérapeutiques pour les NPIC sont limitées et peu efficaces. Le développement de nouvelles thérapies spécifiques pour les NPIC, sans effet négatif sur le traitement de la tumeur, constitue un enjeu majeur dans la prise en charge des patients traités par chimiothérapie anticancéreuse. L’objectif de ma thèse était d’évaluer l’effet neuroprotecteur de molécules candidates dans la prévention des NPIC en préclinique, grâce à une stratégie de repositionnement de molécules déjà approuvées pour différentes indications autres que les NPIC, ainsi que sur des molécules actuellement en essais cliniques. Nous avons démontré dans nos modèles de neuropathie induite par la vincristine et par le paclitaxel une surexpression du récepteur à la cholécystokinine de type 2 (CCK2R) au niveau des ganglions spinaux. L’utilisation de nétazépide (antagoniste du CCK2R, TrioMedicine Ltd.) a empêché le développement de l’allodynie tactile et diminué les atteintes nerveuses induites par la vincristine et le paclitaxel. Nous avons démontré dans nos modèles de neuropathie induite par la vincristine et l’oxaliplatine que le traitement préventif par les immunoglobulines intraveineuses a atténué l’hypersensibilité tactile et les lésions nerveuses induites par la vincristine, et a réduit les hypersensibilités tactiles au froid ainsi que les lésions nerveuses induites par l’oxaliplatine. De plus, en termes d’innovation, nous avons mis en place et caractérisé un modèle syngénique de cancer du sein sensible au paclitaxel, développant une neuropathie induite par le paclitaxel. Un tel modèle permettra de mieux comprendre le lien entre le cancer et le développement des neuropathies associées à la chimiothérapie neurotoxique.

Les mutations non-sens générant un codon de terminaison prématuré (PTC) peuvent induire la production d’une protéine tronquée ou bien une dégradation prématurée de l’ARNm muté par le système NMD (Nonsense-Mediated mRNA Decay). Ces mutations non-sens sont la cause d’environ un tiers des maladies d’origine génétique et notamment de certaines neuropathies périphériques, dont la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT). Des mutations non-sens sur le gène GDAP1 ont été associées à des formes sévères de CMT. Le rôle cellulaire de GDAP1 reste encore mal défini. Au sein du laboratoire NeurIT, UR20218, de l’Université de Limoges, nous avons mis en place un modèle cellulaire de cellules neuronales (Progéniteurs neuronaux (PN) et Motoneurones (MN)) issues des cellules souches pluripotentes induites (iPSc) de contrôles et d’un patient CMT porteur de la mutation homozygote c.581C>G (p.Ser194*) sur le gène GDAP1. Dans un premier temps, nous avons caractérisé ce modèle neuronal et mis en évidence un stress oxydant associé à un dysfonctionnement mitochondrial dans les MN issus d’iPSc du patient. Dans un deuxième temps, après avoir réalisé une revue de la littérature sur les molécules de translecture et les inhibiteurs du NMD, nous avons testé certaines de ces molécules sur nos modèles neuronaux, en collaboration avec l’Institut Pasteur de Lille. Nous avons pu démontrer que la molécule « Amlexanox » stabilisait l’ARNm GDAP1 muté et activait l’expression protéique de GDAP1 dans les PN et les MN. D’un point de vue fonctionnelle, nous avons observé que ce traitement permet de restaurer la morphologie des mitochondries des PN. Dans une dernière partie de cette thèse, nous présentons l’identification d’un codon non-sens et d’une délétion partielle du gène SH3TC2, l’un des principaux gènes mutés dans les formes autosomiques récessives démyélinisantes de CMT. L’établissement de modèles neuronaux sur ce gène sont une perspective de ce travail de thèse. Les molécules thérapeutiques identifiées lors de cette thèse pourront être testées sur ces prochains modèles. Ce travail de thèse montre l’importance des modèles cellulaires adaptés pour comprendre les voies physiopathologiques impliquées dans la CMT et montre des résultats prometteurs en termes d’approche thérapeutique.

La maladie de Charcot-Marie-Tooth-1A (CMT1A) est la neuropathie périphérique héréditaire la plus fréquente. Les symptômes se manifestent par des déficits sensori-moteurs et une fonte musculaire dans les bras et les jambes. Actuellement, aucun traitement n’est disponible. Pour l’étude de cette pathologie, le rat transgénique CMT1A portant 3 copies supplémentaires du gène murin pmp22 est couramment car il reproduit assez fidèlement les symptômes humains. Cependant, les mécanismes physiopathologiques impliqués dans le développement de cette pathologie ne sont pas encore précisément connus. Cette thèse s’articule autour de deux projets principaux : (i) décrire le profil protéomique du rat CMT1A, et (ii) tester l’efficacité de la curcumine incorporée dans des nanoparticules pour le traitement du rat CMT1A. Pour l’étude protéomique, des nerfs sciatiques ont été extraits de rats Wild Type (WT) et CMT1A. L’enrichissement fonctionnel a montré que les jeunes rats adultes CMT1A développent des mécanismes compensatoires au niveau de l’équilibre redox, du repliement des protéines, de la myélinisation et de l’axonogenèse. Notamment, la réponse au stress oxydatif semble être une caractéristique importante chez le rat CMT1A. De plus, il a été démontré que la curcumine présente des propriétés antioxydantes et des effets promyélinisants. Pour l’étude in vivo, afin d’améliorer la biodisponibilité de la curcumine, des nanocristaux de cyclodextrine (CD)/cellulose (CNC) chargés de curcumine (Nano-Cur) ont été synthétisés. Des rats WT et CMT1A âgés d’un mois ont été traités par des injections intrapéritonéales quotidiennes de 0,2 mg/Kg/jour de Nano-Cur pendant 8 semaines. Les résultats ont montré que Nano-Cur était efficace pour restaurer les performances sensori-motrices, augmenter la vitesse de conduction nerveuse, améliorer la myélinisation et diminuer le stress oxydant chez les rats CMT1A. Nous avons ensuite reproduit cette étude chez des animaux plus âgés (3 mois) avec un traitement plus long (12 semaines ; 0,2 mg/Kg/jour). Nous avons également comparé l’efficacité de Nano-Cur à une formulation de curcumine commercialisée, la Theracurmin®. Les tests d’équilibre (balance test) et de force d’agrippement (grip test) ont montré une amélioration des symptômes moteurs chez les rats CMT1A traités. La vitesse de conduction nerveuse était également augmentée. La Theracurmin® a démontré une certaine efficacité, bien moins importante cependant que Nano-Cur. Cette étude a confirmé les effets pro-myélinisants, anti-oxydants et antiinflammatoirs de Nano-Cur. Par ailleurs, après traitement avec Nano-Cur et la Theracurmin®, aucun signe biochimique et histologique de toxicité n’a été observé. In vitro, les données ont montré une marge de sécurité élevée à la fois pour le vecteur nanoparticulaire et pour Nano-Cur. L’ensemble de ce travail préclinique a démontré une innocuité encourageante et une efficacité substantielle de Nano-Cur à deux stades de la maladie. De ce fait, Nano-Cur pourrait être un candidat intéressant pour des tests sur l’homme.

Les neuropathies périphériques induites par la chimiothérapie (NPIC) sont un effet indésirable commun des agents anticancéreux. Les symptômes des NPIC sont principalement sensitifs : douleurs, fourmillements, sensations d’engourdissement, altérations de la sensibilité thermique et mécanique. La symptomatologie des NPIC est associée à une forte altération de la qualité de vie des patients, et peut dans certains cas conduire à une diminution des doses et des cycles de chimiothérapie, voire à un arrêt du traitement. La prise en charge actuelle des NPIC repose principalement sur l’utilisation de molécules recommandées dans le traitement des douleurs neuropathiques, et dont l’efficacité reste très modeste. L’intérêt de l’utilisation de modulateurs du système rénine-angiotensine, et plus principalement de la stimulation des récepteurs AT2 à l’angiotensine II, a été précédemment mis en évidence au sein du laboratoire, dans un modèle murin de neuropathie induite par la vincristine. Au cours du présent travail, nous avons développé un modèle de douleur neuropathique induite par l’oxaliplatine (OXP), un agent anticancéreux de la famille des sels de platine. Nous avons mis en évidence un effet bénéfique du ramipril, un inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine I en angiotensine II, dans la douleur neuropathique induite par l’OXP. Nous avons également mis en évidence l’effet préventif du ramipril et du candésartan, un antagoniste des récepteurs AT1 à l’angiotensine II, contre l’allodynie mécanique induite par le paclitaxel (PTX), un agent anticancéreux de la famille des taxanes. L’effet préventif du candésartan contre l’hypersensibilité mécanique induite par le PTX est médiée par la stimulation indirecte des récepteurs AT2 à l’angiotensine II. Paradoxalement, la stimulation directe ou indirecte des récepteurs AT2 n’a pas permis de prévenir la douleur neuropathique induite par l’OXP. Ces travaux mettent donc en lumière la nécessité du développement d’un traitement des NPIC adapté à la physiopathologie de chaque agent anticancéreux.

Les nerfs périphériques sont sujets à de nombreuses pathologies et l’étiologie des neuropathies périphériques (NP) est vaste (troubles métaboliques, infections, toxines, blessures physiques et mutations génétiques, ect.). Par exemple, les NP d’origine traumatique sont courantes et sont caractérisées par une dégénérescence dite Wallérienne des fibres nerveuses. Autre exemple, la maladie de Charcot-Marie-Tooth 1A (CMT1A) qui est la NP génétique héréditaire la plus fréquente. Elle est caractérisée par une surexpression de la protéine PMP22 impliquée dans le maintien de la gaine de myéline. Actuellement, il n’existe pas de traitement pharmacologique de ces deux affections des nerfs. Récemment, l’intérêt pour le rôle des antioxydants alimentaires, tels que la curcumine, a suscité de nombreuses recherches. Cette molécule est depuis longtemps utilisée en médecine asiatique pour ces propriétés thérapeutiques. Cependant, elle possède une très faible biodisponibilité et nécessite donc l’emploi de doses très élevées pour obtenir des effets bénéfiques. Dans une première étude, nos résultats ont montré que des faibles doses de curcumine administrées localement et en continu, améliorent la récupération fonctionnelle, les paramètres électrophysiologiques et histologiques, et l’expression des principales protéines de la myéline dans un modèle d’écrasement du nerf sciatique chez le rat. Ces effets bénéfiques ont été attribués aux propriétés antioxydantes de la curcumine. Dans une seconde étude, nos résultats ont montré qu’une faible dose de nanocristaux de curcumine (Nano-Cur), injectée en IP, améliorent le phénotype, les paramètres électrophysiologiques et histologiques dans un modèle transgénique de rat CMT1A. Dans cette étude, les effets positifs ont été attribués aux propriétés antioxydantes des Nano-Cur, couplés à l’activation de la voie de dégradation associée au réticulum endoplasmique, permettant la réduction de la surexpression nocive de PMP22 chez les rats CMT1A. L’ensemble de ces résultats démontrent que, l’administration de faibles doses de curcumine constitue un traitement prometteur dans la réparation des nerfs périphériques.

Les douleurs neuropathiques se caractérisent par l’apparition de symptômes positifs tels qu’une allodynie et de symptômes négatifs tel qu’une hypoalgésie. Les douleurs neuropathiques ont un retentissement important sur la qualité de vie et il n’existe à ce jour aucune thérapie efficace pour leur prise en charge préventive. Récemment, un système rénine-angiotensine tissulaire a été mis en évidence au sein du système nerveux périphérique sensitif et il a été démontré que sa modulation pharmacologique modifie la perception douloureuse chez l’animal. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la physiopathologie et à la prévention thérapeutique des neuropathies sensitives par des modulateurs du SRA. Pour cela, deux modèles murins de neuropathie sensitive à l’origine de douleurs neuropathiques ont été utilisés ; un modèle de neuropathie induite par la résinifératoxine (RTX), toxine naturelle spécifique des petites fibres nociceptives et un modèle de neuropathie induite par la vincristine (VCR), un agent anticancéreux particulièrement neurotoxique. Une étude pharmacologique menée sur la neuropathie induite par la RTX nous a permis de mettre en évidence que seul le candésartan prévenait le développement de la neuropathie et que son effet était AT2R-dépendant. L’efficacité du candésartan a été confirmée dans le modèle de neuropathie chimio-induite, développé et caractérisé au cours de ce travail. Ce modèle de neuropathie induite par la VCR a permis de révéler, pour la première fois, le potentiel neuroprotecteur du C21 (agoniste direct du récepteur AT2R, Vicore Pharma) dans un contexte de neuropathie périphérique. L’ensemble de ces résultats confirme l’intérêt de la stimulation du récepteur AT2R dans le traitement des douleurs neuropathiques associées à une chimiothérapie, et plus largement d’origine toxique.

Le traitement d’une infection ostéo-articulaire nécessite une prise en charge longue, obligeant à des chirurgies itératives et à un traitement antibiotique systémique prolongé. À ce jour, le polyméthacrylate de méthyle est le vecteur d’antibiotique local le plus fréquemment utilisé chez l’homme pour traiter une infection ostéo-articulaire. Cependant les PMMA sont non résorbables et obligent à multiplier les interventions chirurgicales afin d’aboutir au traitement définitif de l’infection ostéo-articulaire. Le PMMA ne permet pas une libération complète de l’antibiotique avec de surcroît des doses inférieures à la CMI du germe en cause, pouvant faciliter l’émergence de bactéries résistantes. L’objectif de notre travail était d’obtenir une libération locale efficace et prolongée d’antibiotique grâce à un polymère entièrement résorbable. Le cahier des charges établi pour l’élaboration de ce polymère était le suivant : système matriciel offrant une libération de gentamicine à une dose de 1 à 2 mg/jour/g de mélange sur une période de plus de 10 jours. De plus, le polymère devait être bio-résorbable, c’est-à-dire qu’il devait pouvoir être dégradé jusqu’à obtenir des fragments pouvant être éliminés naturellement par l’organisme. Afin de répondre à ces exigences, il a été créé le PLA50P, Poly(D,L-acide lactique) de haut poids moléculaire. Afin d’obtenir le mélange gentamycine-PLA, une technique de compression des poudres des deux composants a été mise en œuvre. Ce polymère pouvait être stérilisé par -irradiation, sans influence sur les caractéristiques de relargage du polymère.La cinétique in vitro de la gentamicine relarguée par le PLA50GS montrait un pic maximum de gentamicine libérée obtenu à 12 jours et une stabilisation ensuite jusqu’à 63 jours de la quantité relarguée. La quantité cumulée de gentamicine relarguée à 3 semaines in vitro est de 54 % de la quantité contenue initialement dans PLA50GS. In vivo, nous observions une libération in situ de 5,1 µg/mL de gentamicine à J3, de 1,9 µg/mL de gentamicine à J7 et de 0 µg/mL à 5 semaines avec disparition de PLA50GS à l’examen macroscopique. Nous avons ainsi pu mettre en évidence, in vitro et in vivo, un relargage de la gentamicine à des doses supérieures à la CMI du germe et ce pendant plus de trois semaines.Afin de confirmer ces observations, nous avons ensuite mis au point un modèle d’infection périostée chez le rat. Pour ce faire nous avons utilisé des rats âgés de 10 à 12 semaines avec une injection au contact de l’os et au 1/3 moyen de la patte arrière de deux fois 100 ml de SAMS d’origine animale. L’utilisation du PLA50GS a montré sa supériorité par rapport à une administration parentérale d’une dose équivalente de Gentamicine avec une négativation du contage bactériologique chez tous les rats traités par le polymère chargé à la Gentamicine. Nous avons ensuite voulu traiter une infection articulaire grâce à notre polymère. Nous avons donc créé un modèle animal utilisant un lapin femelle de 4 kg avec une injection de 1 ml d’une solution à 103 CFU/ml de staphylococcus méthi-sensible d’origine léporidée. Le PLA50GS nous a permis de réduire très significativement la charge bactérienne intra-articulaire (baisse de 3 à 4 log10 soit 1000 à 10000 fois moins de bactéries) alors que le traitement antibiotique par voie générale dit de référence ne nous a pas permis de réduire l’infection intra-articulaire de façon significative par rapport au groupe non traité. Le PLA50GS nous a ainsi permis de réduire l’infection de 3 log10 par rapport aux autres groupes avec 2 lapins sur 6 guéris de leur infection.Le PLA50GS présente, ainsi, les caractéristiques suivantes : (i) stabilité de la Gentamicine au sein du polymère, (ii) polymère sous forme de poudre stable, (iii) relargage prolongé de la Gentamicine pendant plusieurs semaines, (iv) effet « burst » présent mais limité, (v) très bonne biotolérance, et (vi) efficacité supérieure aux traitements antimicrobiens classiques.