Soutenance de thèse de CRUZ DUBOIS Twiany


Titre de thèse

Développement d'un nanosystème radiomarqué polyvalent ciblé pour le théranostic en pathologie oncovasculaire

Development of a targeted versatile radiolabeled nanosystem for theranostics in oncovascular pathology

Date

9 décembre 2025 à 14h00

Adresse

Faculté de Médecine Timone, bâtiment 10A 27, boulevard Jean Moulin F-13005 Marseille, France, Salle de thèse, Faculté de Pharmacie

Ecole doctorale

Recherches Biomédicales

Specialité

RECHERCHES BIOMEDICALES Ingénierie biomécanique et biomédicale et thérapeutiques innovantes

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots clés

Cancer,ciblage actif,Dendrimère amphiphile,imagerie,intégrines,TEP

Keywords

cancer,active targeting,amphiphilic dendrimer,imaging,integrins,PET

Jury

Jury de thèse
Qualité Nom Etablissement
Professeur des universités - praticien hospitalier M. GUILLET Benjamin AMU - CERIMED / AP-HM
Professeur des universités - praticien hospitalier M. GARRIGUE Philippe AMU - CERIMED/C2VN / AP HM
Professeur des universités - praticien hospitalier M. COLLIN Bertrand Université de Bourgogne – Centre Georges François-Leclerc – CNRS – CHU Dijon
Professeur des universités - praticien hospitalier M. LACOEUILLE Franck Université de Bourgogne - CHU d'Angers
Maîtresse de conférences - praticienne hospitalière Mme QUELVEN Isabelle Université Paul Sabatier Toulouse III - Faculté de Médecine Rangueil: Toulouse, Midi-Pyrénées, FR

Résumé de la thèse

Le contexte actuel du diagnostic du cancer est en constante transformation et évolution. Les techniques d'imagerie avancées, telles que la tomographie par émission de positons (TEP) et la tomographie d'émission monophotonique (TEMP), permettent une visualisation précise des tumeurs, facilitent la détection précoce et offrent la possibilité de planifier des traitements personnalisés. Les nanoparticules peuvent être conçues pour offrir de multiples fonctionnalités, où des approches innovantes améliorent la sélectivité tumorale et réduisent la toxicité systémique. Bien que la plupart des nanoparticules reposent sur l'effet de perméabilité et rétention accrue (EPR), ce mécanisme ne profite pas à tous les types de tumeurs ni à tous les patients. Pour pallier ces limites, les nanoparticules peuvent être fonctionnalisées avec des peptides spécifiques à leur surface, afin d'assurer un ciblage actif, en complément du ciblage passif conféré par l'effet EPR.
Notre équipe, en collaboration avec le Centre Interdisciplinaire de Nanosciences de Marseille (CINaM), a déjà développé des dendrimères auto-assemblés pour l'imagerie tumorale par TEP et TEMP, via l'effet EPR, mais des études complémentaires étaient nécessaires pour réduire l'accumulation hépatique et améliorer la concentration dans les tumeurs.
Dans le cadre de ce projet, nous avons d'abord optimisé la structure de ce dendrimère pour le ciblage passif via l'effet EPR, afin d'augmenter son accumulation au niveau tumoral tout en réduisant leur toxicité systémique. Une première modification structurale, visant à renforcer la stabilité de l'autoassemblage, a entraîné une augmentation de l'hydrophobicité de la nanoparticule. Bien que prometteurs in vitro, les résultats in vivo ont montré une accumulation accrue dans le foie. Une seconde modification a été réalisée, cette fois en prenant en compte l'équilibre hydrophile/hydrophobe tout en conservant une meilleure stabilité de l'auto-assemblage. Cette nouvelle structure a montré un ciblage tumoral intéressant avec une accumulation réduite dans le foie.
Nous avons ensuite cherché à conférer un ciblage actif à ce dendrimère. Nous avons choisi le récepteur intégrine ⍺vβ3, surexprimé dans certaines tumeurs et dans les contextes angiogéniques. Après avoir vérifié l'expression de ce récepteur dans une lignée cellulaire de glioblastome multiforme, nous avons fonctionnalisé la nanoparticule avec un peptide RGDC pour cibler directement l'intégrine sur le site d'intérêt. Nous avons ensuite étudié l'impact de différents rapports dendrimère/peptide sur le ciblage tumoral dans des modèles in vivo de cancer et d'ischémie.
Enfin, nous avons mené des études préliminaires pour conférer des propriétés thérapeutiques à ce dendrimère, dans le but de développer une plateforme théranostique combinant imagerie et radiothérapie vectorisée interne. Parallèlement, nous avons commencé à caractériser un modèle optimal pour une nouvelle stratégie de ciblage, en utilisant un dendrimère fonctionnalisé avec un autre peptide, l'apeline, ciblant un second récepteur identifié comme intéressant, l'APJ.


Thesis resume

The current landscape of cancer diagnostics is in constant transformation and evolution. Advanced imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single photon emission computed tomography (SPECT) provide detailed visualization of tumors, facilitate early detection, and enable personalized treatment planning. Nanoparticles can be designed to provide multiple functionalities, with innovative designs improving tumor selectivity and reducing systemic toxicity. While nanoparticles typically rely on the enhanced permeability and retention (EPR) effect, not all tumors and not all patients benefit from this mechanism. To overcome these limitations, nanoparticles can be engineered with specific peptides on their surfaces to offer active targeting in addition to the passive targeting through the EPF effect.
Our team, in collaboration with Centre Interdisciplinaire de Nanosciences de Marseille (CINaM) has previously developed self-assembling dendrimers for PET and SPECT tumor imaging of via the EPR effect, but further studies were necessary to reduce liver uptake and improve tumor accumulation.
As part of this project, we first optimized the structure of this dendrimer for passive targeting through the EPR effect, enhancing tumor accumulation while reducing systemic toxicity. A first structural modification, designed to increase self-assembling stability, resulted in higher nanoparticle hydrophobicity. Although showing great in vitro results, in vivo biodistribution revealed increased liver accumulation of the radiotracer. Another modification was made, this time considering the hydrophobic/hydrophilic balance while still improving self-assembling stability of the nanoparticle. Results showed this new structure presented interesting tumor targeting and reduced liver uptake.
Furthermore, we aimed to confer active targeting features to this dendrimer. We chose the integrin ⍺vβ3 receptor as a target, as it is overexpressed in some tumors and in angiogenic context. We then verified the expression of this receptor in a multiform glioblastoma tumor cell line and functionalized the nanoparticle with a peptide RGDC to target the integrin directly at the site of interest. Next, we investigated how different dendrimer/peptide ratios in our nanosystem impact tumor targeting in different in vivo models of cancer and ischemia.
Finally, we carried out preliminary studies to provide therapeutic properties to this dendrimer, aiming to develop a theranostic pair that combines imaging with internal vectorized radiotherapy for cancer. Besides, we began to characterize an optimal model for a new targeting strategy using a dendrimer functionalized with another peptide, apelin, directed to another receptor of our interest, the APJ.