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Radiopharmaceutiques
Radiopharmaceutiques : imagerie et thérapie
La médecine nucléaire est un ensemble de techniques utilisant un radionucléide pour des applications diagnostiques ou thérapeutiques. Dans les deux cas, un radiopharmaceutique, produit biologiquement actif marqué avec un isotope radioactif, est administré au patient. L’entité sur laquelle est fixé le radionucléide permet d’atteindre la cible biologique visée et de favoriser la concentration de la radioactivité à ce niveau. On peut alors déterminer la localisation de cette cible (imagerie) et/ou provoquer sa destruction (radiothérapie). Diverses stratégies de radiothérapie ont été développées et plusieurs techniques de diagnostic sont aujourd’hui couramment utilisées. Le choix du radionucléide, basé sur la nature du rayonnement émis, ses propriétés physiques, son énergie et sa période, ainsi que ses propriétés chimiques, conditionne le type d’utilisation du radiopharmaceutique. Celui-ci doit respecter un certain nombre de caractéristiques pour être utilisable chez des patients.
Rayonnements
Il existe plusieurs types d’émetteurs utilisables pour développer des radiopharmaceutiques. Ils présentent des propriétés diverses et, par conséquent, conduisent à des applications différentes.
Techniques d’imagerie et de radiothérapie
La scintigraphie regroupe différentes techniques d’imagerie diagnostique et a d’abord été développée avec des émetteurs γ. L’amélioration des techniques de détection et de retraitement informatique a permis d’utiliser les émetteurs β+ et de proposer de l’imagerie par tomographie, c’est-à-dire des images 2D (en coupe) ou 3D. L’imagerie nucléaire fait appel, soit à des sels et complexes radioactifs, soit à des molécules vectrices classiques (médicaments, hormones, anticorps) marquées par un radionucléide. Ces composés sont administrés au patient et leur localisation est suivie par des détecteurs adéquats. Un avantage majeur de l’imagerie nucléaire est sa grande sensibilité puisque des quantités inférieures au nanogramme sont détectables. Pour les applications en thérapie, c’est l’effet destructeur du rayonnement (β− ou α) du radionucléide qui est mis à profit. On parle de radiothérapie vectorisée quand le radioélément est associé à un vecteur et que le radiopharmaceutique est administré au patient. La radiothérapie externe consiste, pour sa part, en l’utilisation de sources externes de radioactivité sous forme d’implants (curiethérapie) ou de générateurs de particules (proton- et neutronothérapie). Ce type d’applications ne sera pas détaillé ici.
Radiothérapie vectorisée
Cette méthode permet de concentrer un radiopharmaceutique dans un tissu ou un organe particulier pour le traiter grâce aux effets ionisants du radionucléide [Volkert 99, Kassis 05]. La spécificité dépend du vecteur sur lequel le radionucléide est fixé. Seule l’iode fait exception : administrée sous forme d’iodure, elle se concentre spontanément et spécifiquement dans les tissus thyroïdiens. L’iode 131 fait partie des radionucléides utilisés en radiothérapie métabolique. Cette technique utilise une molécule marquée participant au métabolisme et qui irradie la zone ciblée. La radiothérapie locale consiste quant à elle à injecter dans des espaces naturels (ex. articulations) une substance radioactive qui aura un effet très localisé. Cette technique est aujourd’hui principalement utilisée dans le traitement de l’arthrite rhumatoïde. La radioimmunothérapie consiste à cibler les antigènes, par exemple ceux présents à la surface de cellules tumorales, par des anticorps radiomarqués. Ainsi, le 131I-tositumomab et le 90Y-ibritumomab ont été commercialisés en 2003 pour le traitement de patients atteints de lymphomes non-hodgkiniens et résistants aux thérapies classiques [Jacene 07].
D’une manière plus générale, la radiothérapie vectorisée fait appel à une molécule organique marquée servant de vecteur [Perkins 05]. Des peptides de synthèse ont été utilisés comme vecteurs, avec par exemple des analogues de la somatostatine comme l’octreotide qui ont tout d’abord été marqués au 99mTc [Gabriel 03], à l’111In [deJong 98] ou au 64Cu [Lewis 99] à des fins d’imagerie des tumeurs. La transposition avec des radionucléides thérapeutiques (188Re [Zamora 96], 177Lu [Lewis 01] ou 90Y [Ginj 05]) permet d’envisager l’utilisation de ces mêmesmolécules pour le traitement de cancers [van Essen 07]. La majorité des radiopharmaceutiques utilisés en thérapie font appel à des émetteurs β−.
Imagerie par rayonnements γ
La scintigraphie permet l’analyse des rayonnements γ pour fournir une image plane cumulée, semblable à une radiographie X. Les applications de cette technique sont nombreuses. L’une des explorations les plus courantes est la scintigraphie osseuse qui permet le diagnostic des métastases osseuses . La scintigraphie myocardique permet l’étude fonctionnelle du cœur, méthode particulièrement intéressante après un accident cardiaque . L’analyse fonctionnelle des reins, de la thyroïde, des poumons et du cerveau fait couramment appel à cette technique.
Les images sont obtenues par des γ-caméras qui peuvent enregistrer, en un seul passage, une fenêtre de 40 × 60 cm . Un collimateur permet de n’enregistrer que les rayonnements perpendiculaires au détecteur. Celui-ci est en général constitué d’un cristal sensible aux rayonnements (de type iodure de sodium doppé au thallium). Un photomultiplicateur permet de transformer le rayonnement en signal électrique. Ce type d’appareil permet également d’obtenir des images dynamiques d’une zone donnée.
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Table des matières
Introduction
I Introduction Bibliographique
I.1 Radiopharmaceutiques
I.1.1 Radiopharmaceutiques : imagerie et thérapie
I.1.1.a Rayonnements
I.1.1.b Techniques d’imagerie et de radiothérapie
I.1.1.c Radioéléments utilisés pour les radiopharmaceutiques
I.1.1.d Propriétés et marquage des radiopharmaceutiques
I.1.2 Technétium et Rhénium
I.1.2.a Propriétés physicochimiques du technétium et du rhénium
I.1.2.b Cœurs de technétium et de rhénium
I.1.3 Motifs de complexation des cœurs de technétium (+V) et de rhénium (+V)
I.1.3.a Complexation par le motif HYNIC
I.1.3.b Complexation du cœur TcO2+
I.1.3.c Complexation du cœur TcO3+
I.2 Cancer, angiogenèse et intégrines
I.2.1 Cancer
I.2.1.a Etat des lieux
I.2.1.b Cancérogenèse
I.2.1.c Outils de diagnostic du cancer
I.2.2 Angiogenèse
I.2.2.a Angiogenèse normale
I.2.2.b Néoangiogenèse tumorale
I.2.3 Intégrines
I.2.3.a Caractéristiques générales
I.2.3.b Expression et ligands
I.2.3.c Rôles des intégrines
I.2.3.d Activation des intégrines
I.2.3.e Clusterisation des intégrines
I.2.3.f Phénomène d’internalisation
I.2.4 Intégrines et pathologies
I.2.5 Integrine αV β3
I.2.5.a Description
I.2.5.b Structure de αV β3
I.2.5.c Antagonistes de αV β3
I.2.6 Traitements antiangiogéniques et antagonistes d’intégrines
I.2.6.a Lutte contre l’angiogenèse tumorale
I.2.6.b Antagonistes d’intégrines
I.2.7 Imagerie de l’angiogenèse tumorale par ciblage des intégrines
I.2.7.a Techniques non-irradiantes
I.2.7.b Scintigraphies : TEP et TEMP
I.3 Présentation du projet
II Tests préliminaires en vue des études in vivo
II.1 Validation du modèle tumoral
II.1.1 Description du modèle tumoral
II.1.2 Validation
II.1.2.a Synthèse du propionyl-c(RGDfK)et du c(RGDyV)
II.1.2.b Evaluation in vivo de [3H]-propionyl-c(RGDfK)
II.2 Injection in vivo de 99mTcO−4 et 99mTcO-gluconate
II.3 Mise au point de la méthode de criblage in vivo
II.3.1 Composés modèles : synthèse et radiomarquage
II.3.1.a Synthèse des composés modèles
II.3.1.b Complexation des composés modèles
II.3.2 Tests in vivo avec les composés modèles
Partie expérimentale – Chapitre II
III Analogues de la séquence RGD, assemblés par coordination de TcO3+
III.1 Principe et choix des sous-chimiothèques
III.1.1 Assemblage combinatoire
III.1.2 Choix des modules A (NS2) et B (S)
III.2 Synthèse des modules A et B
III.2.1 Synthèse sur support solide des modules A
III.2.2 Synthèse en solution des modules B
III.3 Assemblage par complexation
III.3.1 Complexation par Re et 99gTc
III.3.2 Complexation au 99mTc
III.4 Etudes de stabilité des complexes bimoléculaires
III.4.1 Stabilité au glutathion
III.4.2 Stabilité dans du plasma murin
Partie expérimentale – Chapitre III
IV Analogues de la séquence RGD, cyclisés par coordination de TcO3+
IV.1 Métallopeptides cycliques
IV.2 Principe et choix des chimiothèques
IV.2.1 Cilengitide et dérivés
IV.2.2 Conception des chimiothèques
IV.3 Synthèse des ligands linéaires
IV.3.1 Résine sulfamylbutyryl
IV.3.2 Résine Wang
IV.3.2.a Résine Wang – Voie 1
IV.3.2.b Résine Wang – Voie 2
IV.3.3 Résine Rink
IV.3.4 Résine Mmt
IV.4 Complexes cycliques de rhénium
IV.4.1 Cyclisation par coordination de ReO3+
IV.4.2 Etudes de plasticité du complexe Re-1A1
IV.4.2.a Isomères de Re-1A1 et homodimère
IV.4.2.b Effet du pH sur les différentes espèces de Re-1A1
IV.4.2.c Effet de la température sur les différentes espèces de Re1A1
IV.4.2.d Stabilité dans le plasma de l’isomère monomérique b de Re-1A1
IV.4.2.e Tests in vitro préliminaires des complexes de rhénium
IV.5 Complexes cycliques de technétium
IV.5.1 Complexation au 99gTc
IV.5.2 Complexation au 99mTc
IV.5.2.a Optimisation du marquage de 1A1, 2B2 et 4D3
IV.5.2.b Essais de marquages en mélange
IV.5.2.c Cas des ligands à linker para
IV.5.2.d Détermination du coefficient de partition
IV.5.2.e Modélisation de 99mTc-1A1
IV.6 Etudes de stabilité des complexes marqués au 99mTc
IV.6.1 Stabilité au glutathion
IV.6.2 Stabilité dans du plasma murin
IV.7 Evaluation in vivo des complexes cycliques
IV.7.1 Criblage de 12 complexes par souris
IV.7.1.a Principe
IV.7.1.b Protocole de marquage au 99mTc et screening
IV.7.1.c Résultats
IV.7.2 Criblage de 4 complexes par souris
IV.7.2.a Principe
IV.7.2.b Protocole de marquage au 99mTc et screening
IV.7.2.c Résultats
IV.7.3 Stabilité dans l’homogénat de tumeur
IV.7.4 Etude de biodistribution
IV.7.4.a Principe
IV.7.4.b Résultats
Partie expérimentale – Chapitre IV
Conclusion
