Design of sulfated polysaccharide-based heparanase inhibitors for the treatment of tumor angiogenesis

L’angiogénèse tumorale correspond à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins afin d’alimenter la tumeur et d’amplifier son développement. Cette étape constitue un facteur pronostique défavorable pour les patients et son inhibition représente un fort intérêt thérapeutique. Parmi les acteurs participant à l’angiogénèse tumorale, on retrouve l’enzyme de dégradation héparanase au sein du microenvironnement tumoral de nombreux cancers. Ces travaux de thèse ont pour objectif de développer des inhibiteurs spécifiques de l’héparanase à partir de polysaccharides sulfatés pour le traitement de l’angiogénèse tumorale. La première partie de ces travaux a été consacrée à l’élaboration de polysaccharides sulfatés de bas poids moléculaires issus de sources animales (Héparine, Chrondroïtine sulfate), algales (Fucoïdanes, Carraghénane-λ-ι-κ) ou bactérienne (Dextran sulfate). Nous avons utilisé pour cela un procédé de dépolymérisation radicalaire assisté par ultrasons, développé en 2013 au laboratoire, que nous avons associé à un procédé de modification chimique appelé glycol-split. Les composés produits ont été évalués pour leurs activités d’inhibition de l’héparanase et de la coagulation sanguine. Ce criblage a notamment permis l’identification d’un dérivé de bas poids moléculaire issu de Carraghénane-λ possédant une forte inhibition de l’héparanase pour une faible inhibition de la coagulation. La deuxième partie de ces travaux s’est ensuite concentrée sur l’évaluation du potentiel anti-angiogénique des inhibiteurs de l’héparanase. Dans ce but, nous avons dans un premier temps évalué le rôle de l’hypoxie et/ou le manque de nutriments sur la production d’héparanase par des cellules de cancers mammaires. Dans ces conditions de stress, nous avons observé que la lignée MCF-7 excrétait une forte quantité d’héparanase. L’analyse en Matrigel 3D du réseau angiogénique formé par des cellules microvasculaires HskMEC, en présence du surnageant de MCF-7 riche en héparanase, a montré une forte stimulation de l’angiogénèse. Les mêmes tests réalisés en présence des inhibiteurs de l’héparanase ont montré une inhibition de l’angiogénèse qui semblait corrélée avec l’inhibition de l’héparanase.Tumor angiogenesis is defined by the spouting of new blood vessels from preexisting ones in order to sustain and amplify the tumor development. This crucial step is associated with poor prognosis for patients and it’s inhibition is therefore considered as a primising way to treat cancer. Among several actors participating in the angiogenesis process, the degradative enzyme heparanase is active in the tumor microenvironment of many cancers. The work presented in this thesis aim to develop specific heparanase inhibitors using sulfated polysaccharides for the treatment of tumor angiogenesis. The first part of this work is dedicated to the conception of low molecular weights sulfated polysaccharides obtainable from animal source (Héparine, Chondroïtine sulfate), algal source (Fucoidan, Carrageenan-λ-ι-κ) and bacterial source (dextran sulfate). To do so, we used a depolymeriation process based on free radicals associated to ultrasonic waves developed in 2013 in the laboratory. This depolymerization method was then coupled with a chemical process called glycol-split. The produced compounds were evaluated for their capacity to inhibit heparanase and blood coagulation. This screening phase lead to the identification of a low molecular weight compound produced from λ-carrageenan endowed with a strong heparanase inhibition power and a low impact on the blood coagulation. The second part of this work was then focused on the evaluation of the anti-angiogenic properties of our best heparanase inhibitors. To do so, we first evaluated the role of hypoxia and lack of nutrients on the heparanase production from breast cancer cell lines. In these higly stressful conditions, we observed that the MCF-7 cell line secreted a huge amount of heparanase. 3D Matrigel angiogenesis network formation using Hsk-MEC microvascular cells in the presence of MCF-7 heparanase rich supernatant showed a strong angiogenesis stimulation. Same tests realized in the presence of heparanase inhibitors showed an angiogenesis inhibition power that seemed correlated with heparanase inhibition

Conception de polysaccharides sulfatés inhibiteurs de l’héparanase pour le traitement de l’angiogénèse tumorale

Tumor angiogenesis is defined by the spouting of new blood vessels from preexisting ones in order to sustain and amplify the tumor development. This crucial step is associated with poor prognosis for patients and it’s inhibition is therefore considered as a primising way to treat cancer. Among several actors participating in the angiogenesis process, the degradative enzyme heparanase is active in the tumor microenvironment of many cancers. The work presented in this thesis aim to develop specific heparanase inhibitors using sulfated polysaccharides for the treatment of tumor angiogenesis. The first part of this work is dedicated to the conception of low molecular weights sulfated polysaccharides obtainable from animal source (Héparine, Chondroïtine sulfate), algal source (Fucoidan, Carrageenan-λ-ι-κ) and bacterial source (dextran sulfate). To do so, we used a depolymeriation process based on free radicals associated to ultrasonic waves developed in 2013 in the laboratory. This depolymerization method was then coupled with a chemical process called glycol-split. The produced compounds were evaluated for their capacity to inhibit heparanase and blood coagulation. This screening phase lead to the identification of a low molecular weight compound produced from λ-carrageenan endowed with a strong heparanase inhibition power and a low impact on the blood coagulation. The second part of this work was then focused on the evaluation of the anti-angiogenic properties of our best heparanase inhibitors. To do so, we first evaluated the role of hypoxia and lack of nutrients on the heparanase production from breast cancer cell lines. In these higly stressful conditions, we observed that the MCF-7 cell line secreted a huge amount of heparanase. 3D Matrigel angiogenesis network formation using Hsk-MEC microvascular cells in the presence of MCF-7 heparanase rich supernatant showed a strong angiogenesis stimulation. Same tests realized in the presence of heparanase inhibitors showed an angiogenesis inhibition power that seemed correlated with heparanase inhibition.L’angiogénèse tumorale correspond à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins afin d’alimenter la tumeur et d’amplifier son développement. Cette étape constitue un facteur pronostique défavorable pour les patients et son inhibition représente un fort intérêt thérapeutique. Parmi les acteurs participant à l’angiogénèse tumorale, on retrouve l’enzyme de dégradation héparanase au sein du microenvironnement tumoral de nombreux cancers. Ces travaux de thèse ont pour objectif de développer des inhibiteurs spécifiques de l’héparanase à partir de polysaccharides sulfatés pour le traitement de l’angiogénèse tumorale. La première partie de ces travaux a été consacrée à l’élaboration de polysaccharides sulfatés de bas poids moléculaires issus de sources animales (Héparine, Chrondroïtine sulfate), algales (Fucoïdanes, Carraghénane-λ-ι-κ) ou bactérienne (Dextran sulfate). Nous avons utilisé pour cela un procédé de dépolymérisation radicalaire assisté par ultrasons, développé en 2013 au laboratoire, que nous avons associé à un procédé de modification chimique appelé glycol-split. Les composés produits ont été évalués pour leurs activités d’inhibition de l’héparanase et de la coagulation sanguine. Ce criblage a notamment permis l’identification d’un dérivé de bas poids moléculaire issu de Carraghénane-λ possédant une forte inhibition de l’héparanase pour une faible inhibition de la coagulation. La deuxième partie de ces travaux s’est ensuite concentrée sur l’évaluation du potentiel anti-angiogénique des inhibiteurs de l’héparanase. Dans ce but, nous avons dans un premier temps évalué le rôle de l’hypoxie et/ou le manque de nutriments sur la production d’héparanase par des cellules de cancers mammaires. Dans ces conditions de stress, nous avons observé que la lignée MCF-7 excrétait une forte quantité d’héparanase. L’analyse en Matrigel 3D du réseau angiogénique formé par des cellules microvasculaires HskMEC, en présence du surnageant de MCF-7 riche en héparanase, a montré une forte stimulation de l’angiogénèse. Les mêmes tests réalisés en présence des inhibiteurs de l’héparanase ont montré une inhibition de l’angiogénèse qui semblait corrélée avec l’inhibition de l’héparanase

Transitions de phases de systèmes salins via l'InsItuX® résolu en témperature

International audienceMots clés : saumures, diagrammes de phase, diffraction de rayons-x résolue en température Résumé : Les saumures (solutions salines très concentrées) naturelles comme industrielles suscitent de nos jours un fort intérêt. Ce sont des ressources intéressantes à valoriser car certains composés présents dans ces saumures sont « stratégiques » comme ceux contenants du lithium, largement utilisé dans les batteries, ou le chlorure de calcium (CaCl2) présentant des propriétés intéressantes de stockage d'énergie [1] La principale problématique autour de la valorisation de ces saumures est d'extraire sélectivement un sel du mélange complexe que forment ces solutions salines et cela de façon efficace économiquement et environnementalement. Mieux comprendre les équilibres thermodynamiques de ces systèmes polyconstitutés permettrait de trouver de nouveaux procédés d'extraction et/ou de faire évoluer ceux existants. Les diagrammes binaires entre ces minéraux et l'eau ont été pour la plupart largement étudiés. Cependant, l'hygroscopicité des phases solides et leur diversité rend difficile la caractérisation de ces systèmes par les méthodes conventionnelles (TGA-DSC, diffraction des rayons X sur poudre). Le chlorure de calcium forme avec l'eau de nombreux hydrates et formes polymorphiques hydratées [2]. Ce système chimique est donc un candidat intéressant pour visualiser l'évolution des équilibres impliquant les différentes formes solides en fonction de la température et comprendre les équilibres stables et métastables entre les différentes formes hydratées. Cette étude propose de réinvestir le système binaire CaCl2-eau en utilisant une méthode de caractérisation in-situ des phases solides en équilibre. L'InSituX® est un diffractomètre à rayons X développé au Laboratoire SMS permettant de suivre l'évolution d'un système hétérogène (cristaux en suspension) en fonction de la température dans une cellule adaptée type double-enveloppe [3][4]. Il est ainsi possible de visualiser les transitions de phase en fonction de la température à composition fixe et, potentiellement, d'observer des équilibres métastables directement dans le milieu. La mise en place de cette technique de caractérisation du solide in-situ, associée à des méthodes d'analyses thermiques (TGA-DSC, DITA [5] , turbidimétrie) permet d'obtenir une ré-évaluation thermodynamique et cinétique des équilibres solide-liquide du système CaCl2-H2O

Influence of pressurised cryogenic nitrogen technology on Arthrospira platensis (spirulina) preservation during storage

International audienc

Anti-heparanase activity of ultra-low-molecular-weight heparin produced by physicochemical depolymerization

International audienceHeparanase is an endo-β-D-glucuronidase that plays an important role in cancer progression, in particular during tumor angiogenesis and metastasis. Inhibiting this enzyme is considered as one of the most promising approaches in cancer therapy. Heparin is a complex glycoaminoglycan known as a strong inhibitor of heparanase. It is primarily used in clinical practice for its anticoagulant activities, which may not be compatible with its use as anti-angiogenic agent. In this study, we described the production of ultra-low-molecular-weight heparins (ULMWH) by a physicochemical method that consists in a hydrogen peroxide-catalyzed radical hydrolysis assisted by ultrasonic waves. We assessed the structural characteristics, anticoagulant and anti-heparanase activities of the obtained heparin derivatives and compared them with three commercial low-molecular-weight heparins (LMWH), glycol-split non-anticoagulant heparins and heparins produced by enzymatic methods. ULMWH generated by the physicochemical method were characterized by high anti-heparanase and moderate anticoagulant activities. These heparin derivatives might be potential candidates for cancer therapy when a compromise is needed between anti-heparanase and anticoagulant activities

Solid-State Overview of R-Baclofen: Relative Stability of Forms A, B and C and Characterization of a New Heterosolvate

International audienc