Développement d'un agent théranostique ciblant la mésothéline

En médecine nucléaire, le théranostic repose sur l'utilisation d'un agent radiopharmaceutique unique pouvant être couplé à différents isotopes radioactifs, permettant d'effectuer soit un diagnostic précis par imagerie médicale soit un traitement ciblé par radiothérapie interne vectorisée. Ce principe a notamment été illustré en clinique avec l'autorisation du Lutathera pour le traitement des tumeurs neuroendocrines.C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse, avec comme objectif le développement d'un nouvel agent théranostique ciblant spécifiquement la mésothéline. Il s'agit d'une protéine membranaire fortement surexprimée dans divers cancers agressifs, tels que les carcinomes pancréatiques, ovariens ou encore le cancer du sein triple négatif, tout en étant faiblement exprimée dans les tissus sains, ce qui en fait une cible particulièrement attractive pour des thérapies ciblées. Initialement, le laboratoire LRB UMRS_1039 avait développé l'anticorps à domaine unique (sdAb, ou nanobody) appelé A1-his, radiomarqué au technétium-99m (99mTc-A1-his) et l'avait validé en préclinique pour l'imagerie des tumeurs par imagerie SPECT.L'objectif principal de ce projet de thèse est de poursuivre le développement du sdAb A1-his, afin d'en obtenir un dérivé dédié à une application théranostique. Ainsi, par ingénierie moléculaire, quatre mutants d'A1 ont été générés ne conservant qu'une seule de leurs quatre lysines, permettant une conjugaison site-spécifique précise sur cette unique lysine avec le chélate DOTA. Ces mutants ont été produits en système bactérien puis purifiés avant d'être évalués. L'évaluation comprenait la mesure de leur affinité envers la mésothéline, leur rendement de conjugaison au DOTA ainsi que leur pureté radiochimique et stabilité après radiomarquage au Gallium-68 (68Ga). De plus, l'ensemble de ces mutants ont été évalué in vivo par imagerie PET chez des souris porteuses de tumeurs du sein triple négatif HCC70. Parmi ces candidats, le sdAb 68Ga-DOTA-A1K2-his a été retenu comme le meilleur candidat. Il présente en particulier le meilleur profil de biodistribution.Afin de réduire sa recapture rénale, caractéristique des sdAbs et non spécifique, deux stratégies complémentaires ont été mises en œuvre avec succès : le clivage de l'étiquette histidine via l'utilisation de la TEV protease, ainsi que la co-injection avec la gélofusine, un agent reconnu pour inhiber la recapture rénale des sdAb.Après avoir validé ces stratégies, l'efficacité thérapeutique de DOTA-A1K2 a pu être évaluée sur des modèles tumoraux de souris porteuses de tumeurs MDA-MB-231 surexprimant la mésothéline. Deux isotopes émetteurs de rayonnement β- adaptés à la radiothérapie interne vectorisée ont été sélectionnés pour cette étude : le Lutétium-177 (177Lu), couramment utilisé en clinique, et le Terbium-161 (161Tb), un radioisotope innovant, caractérisé par des propriétés radiophysiques proche de celle du 177Lu, mais ayant une supériorité potentielle sur celui-ci de par l'émission additionnelle d'électrons Auger susceptible d'améliorer l'efficacité thérapeutique.Les résultats obtenus ont montré une réduction significative du volume tumoral associée à une bonne tolérabilité du traitement, confirmant l'intérêt thérapeutique de 177Lu-DOTA-A1K2 ou 161Tb-DOTA-A1K2, sans cependant permettre de conclure la supériorité de l'un sur l'autre.En conclusion, les travaux réalisés au cours de cette thèse démontrent la pertinence et l'efficacité d'un sdAb conjugué de manière site-spécifique au DOTA, et radiomarqué avec les couples isotopiques 68Ga/177Lu ou 68Ga/161Tb. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement d'un agent radiopharmaceutique théranostique innovant, optimisé pour une application clinique en médecine nucléaire, dans le traitement personnalisé des cancers mésothéline-positifs.