Soutenance mémoire
Barrière Hémato-Encéphalique et injection intracérébrale
Barrière Hémato-Encéphalique
La signalisation neuronale dans le système nerveux central requiert un microenvironnement hautement fiable. Ce microenvironnement est préservé grâce à la présence d‟un système dynamique : la barrière hémato-encéphalique (BHE), qui est formée de cellules endothéliales qui tapissent les microvaisseaux cérébraux. Cette barrière est la plus vaste aire d‟échange entre le sang et le cerveau, chez un adulte cette surface d‟échange est estimée en moyenne entre 12 et 18 m² (Abbott et al., 2010).
La BHE agit comme une barrière physique grâce aux jonctions étroites entre les cellules endothéliales adjacentes. Des petites molécules gazeuses comme le dioxygène et le dioxyde de carbone peuvent diffuser librement à travers les membranes lipidiques, c‟est aussi une voie d‟entrée pour les petites molécules (moins de 180 Da) lipophiles comme les drogues telles que les barbituriques et l‟éthanol. Des systèmes de transport spécifiques régulent les échanges des petites molécules hydrophiles permettant ou facilitant l‟entrée des nutriments indispensables et excluant les composés potentiellement nocifs. Une activité importante des pompes d‟efflux offre encore une protection supplémentaire en expulsant les composés nocifs vers le sang. Enfin, une combinaison d‟enzymes intra et extra cellulaires constitue une barrière métabolique, en métabolisant les peptides et l‟ATP et en rendant inactifs des composés neuroactifs et toxiques. L‟endothélium cérébral a une plus faible activité d‟endocytose que l‟endothélium périphérique ce qui rend la pénétration des grosses molécules hydrophiles très restreinte. La BHE ne fournit pas seulement un environnement stable au système nerveux central, mais par la combinaison de canaux ioniques et de transporteurs elle assure aussi une composition ionique optimale pour la fonction de signalisation synaptique (Abbott et al., 2010). Toutes ces fonctions de la BHE sont essentielles à un bon fonctionnement du système neuronal et à sa protection, mais elles constituent une difficulté conséquente pour la pénétration, après injection systémique, des agents de chimiothérapie vers leurs cibles.
Injection intracérébrale
Pour l‟utilisation d‟agents de chimiothérapie, à l‟exception de quelques composés présentés plus loin, qui sont lipophiles et qui peuvent traverser la BHE, le premier obstacle rencontré est celui de la BHE qui limite l‟accès de nombreuses drogues au cerveau. Pour contourner ce problème, différentes méthodes peuvent être envisagées.
Perméabilisation de la BHE
En 1972, Rapoport et ses collaborateurs rapportent qu‟après l‟injection d‟une solution hypertonique (mannitol) la perméabilité de la BHE est augmentée. Il propose comme mécanisme la perturbation des jonctions étroites inter-endothéliales (Rapoport, 2000). Ceci est ensuite confirmé par l‟équipe de Brightman qui a pu visualiser l‟ouverture des jonctions endothéliales au microscope électronique après injection intracarotidienne de mannitol (Bellavance et al., 2008). Bien que le mécanisme exact soit encore source de discussion, ces travaux ont permis d‟obtenir un moyen de perméabiliser physiquement la BHE. Cette technique qui permet une meilleure libération de la drogue au sein du cerveau a été testée lors d‟essais précliniques et a même donné des résultats encourageants lors d‟essais cliniques sur des patients porteurs d‟astrocytomes malins traités par une combinaison de carboplatine, étoposide et perméabilisation de la BHE (Bellavance et al., 2008). Cette approche nécessitant une anesthésie générale et le placement d‟un cathéter intra-artériel est classifiée dans les approches chirurgicales du contournement de la BHE. Deux autres approches sont considérées comme des approches chirurgicales de par leur aspect invasif, il s‟agit des implants intracérébrales et du mode d‟injection intracérébrale par convection (appelé couramment Convection Enhanced Delivery, CED). Ces méthodes d‟injection de la chimiothérapie permettent un accès direct des composés actifs au site tumoral. Ces méthodes sont couramment nommées la chimiothérapie interstitielle.
Implants biodégradables
Une des solutions au problème posé par la présence de la BHE est de profiter de l‟accès direct au site tumoral lors de la résection de celle-ci pour y déposer des implants libérant l‟agent actif. Des composés actifs ont été développés sous forme de polymères biodégradables qui vont permettre une diffusion plus ou moins lente du composé directement dans la cavité chirurgicale. Pour exemple, la carmustine qui est un agent de chimiothérapie, a été développée sous forme d‟implants biodégradables (Gliadel) qui sont implantés dans la cavité chirurgicale créée suite à l‟exérèse de la tumeur et qui une fois en place se dissolvent lentement (Perry et al., 2007). Ceci permet la libération de l‟agent pendant quelques jours directement sur le site tumoral en concentrations élevées, tout en réduisant la toxicité systémique (Arifin et al., 2009). Les résultats de ces travaux seront développés plus loin.
Injection intracérébrale par convection (CED)
Une autre voie de chimiothérapie interstitielle est celle de l‟injection intracérébrale par convection. Ceci consiste en une injection dont le débit est contrôlé par une pompe. La seringue est placée sur une pompe qui va permettre de délivrer le composé avec un débit d‟injection continu et reproductible. L‟agent est donc délivré par convection et non par diffusion, ce qui permet d‟obtenir des concentrations élevées de drogues dans des grands volumes tissulaires, à l‟inverse de l‟administration par diffusion qui induit une décroissance exponentielle de la concentration en agent depuis le point d‟injection . La diffusion est faible et lente dans les tumeurs et le tissu interstitiel cérébral, la CED permet donc de distribuer dans le cerveau des composés de tout poids moléculaire, en s‟affranchissant des limitations de la diffusion.
L‟efficacité de cette voie d‟injection a été évaluée sur l‟homme lors d‟essais précliniques, principalement pour le traitement de pathologie cérébrale (Voges et al., 2003). C‟est également une voie d‟accès potentielle au tronc cérébral, qui est une structure difficilement accessible (Song and Lonser, 2008).
Pompe osmotique
Une autre méthode d‟injection intracérébrale envisageable est l‟utilisation d‟une pompe osmotique, qui permet une diffusion lente et continue des composés. Son fonctionnement est basé sur le principe de la pression osmotique. Le dispositif comporte 4 parties: le corps de la pompe, le modérateur de flux, le tube cathéter et la canule d‟injection cérébrale. Le corps de la pompe est constitué d‟une membrane interne imperméable et déformable contenant l‟agent, d‟une membrane extérieure semi-perméable et indéformable et entre ces deux membranes d‟une couche d‟eau salée, nommée couche osmotique . Lorsque que le corps de la pompe est introduit sous la peau de l‟animal, un gradient de pression osmotique se crée entre le compartiment osmotique de la pompe et les tissus. Pour atteindre l‟équilibre entre ces pressions, de l‟eau provenant des tissus pénètre dans la couche osmotique ce qui déforme la membrane interne et induit l‟évacuation de l‟agent par le modérateur de flux. Ainsi le débit de la pompe est uniquement contrôlé par la perméabilité de la membrane externe et reste indépendant de la nature de la drogue.
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Table des matières
INTRODUCTION
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Gliome
II. Barrière Hémato-Encéphalique et injection intracérébrale
III. Traitement des gliomes de haut grade
IV. Dommages de l’ADN
V. Notions sur les rayonnements ionisants
VI. Radiothérapie stéréotaxique par rayonnement synchrotron (SSRT)
OBJECTIFS
TECHNIQUES EXPERIMENTALES
I. Techniques d’irradiation et d’imagerie
II. Evaluation de l’effet du rayonnement en présence ou non d’atomes lourds
CHAPITRE 1 ASSOCIATION D’AGENTS DE CHIMIOTHERAPIE PLATINES ET DE RADIOTHERAPIE
I. Chimio-radiothérapie des gliomes par le carboplatine
II. Quantification des adduits platinés de l’ADN et de l’ARN
III. Chlorure de chlorotertpyridineplatine, PtTC
CHAPITRE 2 AUGMENTATION DE DOSE PAR UNE IRRADIATION SYNCHROTRON EN PRESENCE D’AGENTS IODES
I. Contexte de l’étude
II. 5-iodo-2’-désoxyuridine, IUdR
III. IUdR et rayonnement
IV. Ioméron, agent de contraste
V. Association de l’IUdR et de l’ioméron
VI. Conclusion
CHAPITRE 3 PHOTOACTIVATION DE NANOPARTICULES D’OR DANS LE CADRE DE LA SSRT
I. Contexte de l’étude
II. Photoactivation des NPo in vitro
III. Photoactivation des NPo in vivo
IV. Conclusion
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
MATERIELS ET METHODES
I. Etudes cellulaires
II. Etudes sur les animaux
III. Lésions de l’ADN
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
