Mesure simultanée du pH extracellulaire et de la pression partielle en oxygène par résonance paramagnétique électronique : applications à des modulateurs du métabolisme tumoral

Details

Supervisors

Gallez, Bernard

Faculty

Faculté de pharmacie et des sciences biomédicales

Degree label

Master [120] en sciences pharmaceutiques, à finalité approfondie

Abstract

L’hypoxie et l’acidose sont deux caractéristiques majeures rencontrées dans la plupart des tumeurs solides et sont associées à un mauvais pronostic. Elles favorisent l’angiogenèse, l’invasion, l’échappement immunitaire, l’autophagie et la résistance aux traitements anticancéreux, soutenant la progression tumorale. Dans ce contexte, surveiller le pH extracellulaire et l’oxygénation tumorale est crucial pour comprendre comment des modulateurs du métabolisme tumoral peuvent affecter l’environnement des cellules cancéreuses. Dans le cadre de notre travail, nous nous sommes intéressés à la mesure simultanée du pHe et de la pO2 par résonance paramagnétique électronique (RPE), en application à deux situations particulières : l’inhibition du transporteur mitochondrial du pyruvate par UK-5099 et l’inhibition du transporteur MCT1 par le 3-bromopyruvate, toutes deux étudiées dans le modèle de cancer du sein 4T1. Notre objectif était d’implémenter au laboratoire une nouvelle sonde paramagnétique, le radical tétrathiatriarylméthyl monophosphonate (pTAM), et d’évaluer sa capacité à mesurer simultanément l’oxygénation et le pHe grâce à son spectre RPE. En raison de sa sensibilité limitée à la mesure de la pO2 in vivo, nous avons mis au point une approche innovante combinant le radical pTAM à des cristaux de phtalocyanine de lithium (LiPc), offrant un gain de sensibilité aux variations de pO2 d’un facteur 10. Après avoir fait respirer aux souris du carbogène pendant 10 minutes, aucun changement significatif du pHe et de la pO2 n’a été détecté par le pTAM, tandis que la LiPc a indiqué une augmentation significative de l’oxygénation tumorale. Le pTAM a systématiquement surestimé la pO2 par rapport à la LiPc. In vitro, le pTAM a mis en évidence une diminution du pHe et du taux de consommation en oxygène (OCR) en RPE après l’exposition des cellules 4T1 à UK-5099 pendant 24 heures. Le pTAM a également indiqué une diminution significative du pHe tumoral in vivo chez les souris traitées à UK-5099 pendant 4 jours par rapport à celles traitées avec le véhicule. Cependant, aucun changement significatif dans l’oxygénation de la tumeur n’a été observé malgré la diminution de l’OCR in vitro. Nous avons déduit que notre approche se révélait prometteuse pour évaluer in vivo l’effet de traitements ciblant le métabolisme tumoral. Dans le deuxième volet de notre étude, le 3-bromopyruvate a contrôlé la prolifération cellulaire tout en maintenant la viabilité des cellules à 25 µM. A cette concentration, il a réduit significativement le pHe et l’OCR en RPE in vitro dans les cellules 4T1 après 24 heures de traitement.