Ingénierie et utilisation des magnétosomes pour des applications médicales
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Magnetosomes are iron oxide nanoparticles produced genetically by magnetotactic bacteria. Due to the purity of their crystals, their controlled size, their solubility and biocompatibility related to the surrounding membrane and the possibility of their genetic functionalization, magnetosomes can be exploited in a large number of biotechnological applications, competing with chemically produced magnetic particles. It is in this context that my thesis work aims to explore the use of magnetosomes as theranostic agents. My work has focused on the use of magnetosomes genetically labelled with the RGD peptide (magnetosomes@RGD) as biogenic tools for cancer diagnosis and therapy. Indeed, we demonstrate that the presence of the RGD peptide, which binds to the ανβ3 receptor, allows the targeting of cancer cells and increases the internalization of the iron bioparticle in the tumor. After validation in cellulo, these experiments were conducted in mice with prostate tumours, melanoma or glioblastoma. Specific accumulation in tumours has been demonstrated in magnetic resonance imaging. The presence of a large amount of iron in the cells also allowed us to address the therapeutic potential of magnetosomes@RGD. For this purpose, we have developed an approach based on photothermia as well as on radiosensitivity to X-rays or protons applied in cellulo and then in vivo. All this work contributes to demonstrating the theranostic potential of bacterial magnetosomes through appropriate functionalization.
Abstract FR:
Les magnetosomes sont des nanoparticules d’oxyde de fer produites génétiquement par les bactéries magnétotactiques. De part, la pureté de leurs cristaux, leur taille contrôlée, leur solubilité et biocompatibilité liées à la membrane les entourant ainsi que la possibilité de les fonctionnaliser par voie génétique, les magnétosomes peuvent être exploités dans un grand nombre d’applications biotechnologiques, rivalisant avec des particules magnétiques produites par voie chimique. C’est dans ce contexte que mon travail de thèse vise à explorer l’utilisation des magnétosomes comme agent théranostique. Mes travaux se sont centré sur l’utilisation de magnétosomes étiquetés génétiquement avec le peptide RGD (magnétosomes@RGD) comme outils biogéniques pour le diagnostic et le thérapie du cancer. En effet, nous démontrons que la présence du peptide RGD, se liant au récepteur ανβ3, permet le ciblage des cellules cancéreuses et augmente l'internalisation de la bioparticule de fer dans la tumeur. Après validation in cellulo, ces expériences ont été conduites chez la souris porteuse de tumeurs de la prostate, de mélanome ou de glioblastome. L'accumulation spécifique dans les tumeurs a été démontrée en imagerie par résonnance magnétique. La présence d'une grande quantité de fer dans les cellules nous a également permis d'aborder le potentiel thérapeutique des magnetosomes@RGD. Nous avons développé pour cela une approche par photothermie ainsi que par effet de radiosensibilisation aux rayons X ou protons appliquée in cellulo puis in vivo. L’ensemble de ces travaux contribue à démontrer le potentiel théranostique des magnétosomes bactériens via une fonctionnalisation adaptée.