Academic literature on the topic 'Virothérapie'

Gene therapy is an exciting new field of personalized medicine, allowing for medical procedures that can target diseases such as cancer in novel ways. Technologies that involve gene transfer treatments allow for the insertion of foreign DNA into tumour cells, resulting in restored protein expression or altered function. Gene therapy can also be used as a form of immunotherapy, either by modifying cancer cells to make them better targeted by the immune system, or by modifying the body’s immune cells to make them more ag­gressive towards tumours. Additionally, oncolytic virotherapy uses classes of genetically modified viruses that can specifically target and interfere with tumour cells. The ongoing development of the CRISPR/Cas9 gene editing tool may also have promise in future therapeutic applications, with the tool being capable of removing cancer-causing, latent viral infections, such as HPV, from afflicted cells. Nonetheless, there are still many questions of safety, efficacy, and commercial viability which remain to be resolved with many gene therapy procedures. There is also emerging controversy over the ethical, legal, and moral implications that modifying the genetic content of human beings will have on society. These concerns must be confronted and addressed if the benefits promised by gene therapy are to be properly realized. La thérapie génétique est un nouveau domaine d’étude médicale personnalisée qui permet de cibler des maladies spécifiques comme le cancer de façon innovatrice. Cette thérapie utilise le transfert de gènes avec une insertion d’ADN étrangère dans les cellules can­céreuses dans le but de restaurer l’expression des protéines et de retrouver la fonction cellulaire. La thérapie génétique peut aussi être utilisée comme une forme d’immunothérapie, soit en modifiant les cellules cancéreuses pour qu’elles soient mieux ciblées par le système immunitaire ou en modifiant les cellules immunitaires du corps pour les rendre plus agressives envers les tumeurs. De plus, une virothérapie oncolytique utilise des virus génétiquement modifiés qui peuvent cibler spécifiquement et interférer avec des cellules cancéreuses. Le développement du système d’édition génétique CRISPR/Cas9 s’avère prometteur pour les applications thérapeutiques futures. Cet outil est capable d’enlever les infections virales latentes dans les cellules affectées qui peuvent causer le cancer, tel que l’HPV. Malgré ces découvertes, plusieurs questions importantes demeurent quant à la sécurité et à l’efficacité de leur application. Il s’agit d’un domaine controversé avec des implications éthiques, légales, et morales, car le tout implique une modification du contenu génétique humain. Ces inquiétudes doivent être adressées afin de pouvoir continuer à explorer les bienfaits de cette thérapie géné­tique. En poursuivant la recherche dans ce domaine, il serait possible de valider cette thérapie et optimiser ses bienfaits.

Malgré des améliorations constantes, les thérapies anti-tumorales conventionnelles (chirurgie, chimiothérapie ou radiothérapie) demeurent parfois inefficaces. La virothérapie anti-tumorale apparaît comme une stratégie thérapeutique alternative. Elle repose sur les propriétés de certains virus qui présentent naturellement ou après modification la capacité de cibler les cellules tumorales sans affecter les cellules saines. La souche vaccinale du virus de la rougeole (MV) présente ainsi de façon naturelle de telles propriétés oncolytiques contre plusieurs cancers grâce au ciblage de la molécule CD46, surexprimée par certaines cellules tumorales. J'ai ainsi montré que le virus MV pouvait cibler de façon spécifique des cellules de mésothéliome in vitro et de mélanome, d'adénocarcinomes pulmonaires et colorectaux in vitro et in vivo. L'infection de ces cellules par le virus MV provoque leur mort dans un contexte immunogène permettant le développement d'une réponse immunitaire via la maturation des cellules dendritiques et l'activation de lymphocytes T. L'immunogénicité de la mort cellulaire dépend de la production et de la libération de molécules de danger. J'ai notamment montré que le virus MV induisait la production de la protéine Hsp70, la translocation de calréticuline vers la surface cellulaire et la libération de HMGB-1 dans le milieu extracellulaire par les cellules tumorales infectées. L'implication du système immunitaire permettrait notamment d'améliorer l'activité oncolytique directe du virus MV. Ces résultats apportent de nouveaux arguments pour l'utilisation du virus MV dans le cadre de traitements anti-tumoraux contre les cancers résistants aux thérapies actuelles
Despite continuous advances, conventional anti-tumour therapies (surgery, chemotherapy, radiotherapy) remain partly ineffective. Thus, cancer virotherapy appears as a potential therapeutic alternative. Some viruses exhibit, either naturally or after genetic engineering, the ability of targeting specifically tumour cells without infecting the healthy ones. Vaccinal strain of measles virus (MV) naturally displays such oncolytic properties against a wide range of cancers due to targeting of CD46 receptor that is overexpressed by some cancer cells. I demonstrated that oncolytic MV specifically targets mesothelioma cells in vitro and melanoma, lung and colorectal adenocarcinoma cells both in vitro and in vivo. Infection of these tumour cells by MV induces cell death in an immunogenic way and thus allows an immune response to develop by maturing dendritic cells and activating T lymphocytes. Cell death immunogenicity depends on production and release of danger molecules by dying cells. I showed that MV infection induces Hsp70 production, calreticulin translocation to cell surface and release of HMGB-1 into extracellular medium by infected tumour cells. Involvement of the immune system would improve the direct oncolytic properties of MV. Altogether, these results give new arguments for the use of MV as anti-tumour therapeutics against resistant cancers

Le virus myxomateux (MYXV), agent de la myxomatose chez le lapin européen (Oryctolagus cuniculus), présente une spécificité d'hôte restreinte. Bien qu'aucun cas d'infection n'ai jamais été mis en évidence chez d'autres espèces de vertébrés que les lagomorphes, y compris l'Homme, il est capable d'infecter et de lyser les cellules tumorales humaines. En vue d'utiliser ce nouveau candidat viral prometteur contre les cancers colorectaux, pancréatiques et ovariens chez l'Homme, nous avons exploré et optimisé son potentiel oncolytique in vitro et in vivo. Nous avons mis en évidence la supériorité oncolytique de la souche vaccinale SG33 de MYXV, dans sa capacité à se répliquer, à diffuser et à lyser les cellules d'adénocarcinome colorectal, pancréatique et ovarien humains in vitro. L'efficacité oncolytique étant dépendante de la quantité de virus administré, nous avons montré la possibilité de compenser la diminution de l'effet lytique à de faibles multiplicités d'infection (MOI), en l'associant à la chimiothérapie moléculaire induite par le gène suicide FCU1. Par ailleurs, nous avons abordé la possibilité d'améliorer l'apport des vecteurs oncolytiques sur les sites tumoraux in vivo, grâce à une méthode originale consistant à encapsuler les virus dans une matrice de silice biodégradable. Nous avons vérifié l'innocuité de la souche vaccinale oncolytique chez deux espèces de mammifères, la souris immunodéficiente et le macaque rhésus. Enfin, l'étude de l'efficacité anti-tumorale de la souche SG33 a été entreprise dans un modèle murin de tumeurs colorectales humaines sous cutanées
Myxoma virus (MYXV), agent of myxomatosis in European rabbits (Oryctolagus cuniculus), exhibits highly species-specific host tropism. Although it has been proven to be non pathogenic in all other vertebrate species, including man, MYXV is able to infect and kill human tumour cells. In order to use this promising oncolytic virus (OV) candidate against human colorectal, pancreatic and ovarian cancers, we investigated oncolytic capacities of optimised MYXV in vitro and in vivo. The oncolytic capacities of MYXV (MYXV-SG) SG33 vaccine strain of appeared to be significantly superior compared to the wild type T1 strain (MYXV-T1), in terms of replication and cell killing in human tumour cells in vitro. We demonstrated that the reduced viral activity of OV at low multiplicity of infection (MOI) could be counterbalanced by FCU1-suicide-gene-induced specific molecular chemotherapy. We studied the possibility of in vivo controlled release of oncolytic viral vectors at tumours sites by encapsulating OV in safe, natural and biodegradable sol-gel silica matrix. The safety of local and systemic injection of MYXV was confirmed in two different animal models, namely Swiss nude mice and immunocompetent rhesus macaque. Finally, oncolytic efficacy of MYXV-SG was investigated in nude mice bearing subcutaneous human colorectal tumours

Le cancer du col de l’utérus est encore aujourd’hui la deuxième cause de mortalité par cancer chez la femme dans le monde, et ce, malgré les traitements disponibles et les possibilités de dépistage précoce. Le principal facteur étiologique de ce cancer est l'infection de l'épithélium cervical par certains types de papillomavirus humain (HPV) dits à haut risque (principalement les types 16 et 18). L'effet oncogène de ces HPV à haut risque est dû à l'expression de deux protéines virales E6 et E7. Dans la première partie de ma thèse, nous avons caractérisé trois anticorps monoclonaux capables de détecter efficacement l’oncoprotéine E6 d’HPV de type 16. Nous avons également utilisé ces anticorps pour réaliser une analyse fonctionnelle de E6 et explorer leurs effets sur les interactions avec différents partenaires cellulaires. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons utilisé des fragments d’anticorps capables de bloquer la dégradation de p53 in vitro afin d’induire spécifiquement l’apoptose des cellules transformées par HPV16 validant ainsi le concept d’immunisation intracellulaire. Le dernier volet de ma thèse était consacré au développement de vecteurs adénoviraux permettant une transduction ciblée des cellules cancéreuses du col de l’utérus. Nous avons montré que l’introduction de deux mutations ponctuelles abolissant l’interaction avec le récepteur de l’adénovirus, associée à l’insertion de peptides internalisants sélectionnés par phage-display dans le bouton terminal de la fibre, confèrent à l’adénovirus de type 5 une spécificité pour les cellules transformées par HPV
Cancer of the cervix is the second most common cancer among women worldwide. Infection with oncogenic human papillomavirus (HPV), most frequently HPV16, is the most significant etiological factor of this cancer. The oncogenic effect of these viruses is principally due to the expression of two early viral proteins, E6 and E7. In the fist part of this work, we have characterized three monoclonal antibodies able to efficiently detect E6 from HPV16 (16E6). We have also used these antibodies to test their effects on the interaction with different partners of E6. In the second part of the thesis, we have used antibody fragments able to block E6-dependent degradation of p53 in vitro to induce specific apoptosis in the HPV16 transformed cells, demonstrating the feasability of the anti-16E6 intracellular immunization for specific killing of cervical cancer cells. In the last part of this work, we generated fiber modified adenoviral vectors which combine the introduction of two point mutations and the insertion of differents peptide sequences selected by phage-display. We show that these modifications ablate the native tropism of the serotype 5 adenovirus confer specificity to HPV-transformed cervical cancer cell lines

Au cours de ma thèse, j’ai travaillé sur deux sujets complémentaires. Le premier a concerné l’étude des interactions entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, dans quatre modèles de mésothéliomes malins (MM) de rat. Les analyses histologiques du stroma, associées à des analyses protéomiques et de l’expression de différentes cytokines/chimiokines ont permis d’identifier trois stades d’invasivité croissante, associés à des modifications quantitatives de nombreuses protéines et à un infiltrat immunitaire décroissant. La tumeur la plus invasive a été caractérisée par une immunosuppression avec un profil moléculaire spécifique augmentant le potentiel métastatique. Le second sujet a concerné l’évaluation de l’efficacité de la virothérapie anti-tumorale, basée sur l’utilisation de la souche vaccinale du virus de la rougeole MV et de son variant MV-ΔC, pour le traitement du MM. Les deux virus ont induit des régressions tumorales chez des souris NOD SCID transplantées avec deux lignées de MM humains, le MV-ΔC amplifiant cet effet en induisant une mort cellulaire plus rapide, attestée par une réduction plus marquée de la masse tumorale. Ce potentiel apoptotique est associé, in vitro, à une production accrue du signal de danger HMGB1 et à la synthèse d’une grande quantité d’ARN double brin viral. Ces cellules infectées par le MV-ΔC sont aussi capables de favoriser la maturation des cellules dendritiques grâce à la réplication virale et à l’activation de Protéine Kinase R. Ce travail de caractérisation de nouveaux modèles immunocompétents et de nouvelles stratégies thérapeutiques permet d'envisager un meilleur traitement des patients souffrant de mésothéliome
As a PhD student, I worked in parallel on two complementary subjects. The first one concerned the study of the interactions between tumor cells and their microenvironment in four models of rat malignant mesothelioma (MM), differing in both their immune infiltrate and their metastatic potential. Histological analyses of stroma, together with proteomic analyses and expression of different cytokines, chemokines and growth factors, led us to the identification of three stages of increasing invasiveness, associated with quantitative changes in many proteins and a decreased immune infiltrate. The most invasive tumor was characterized by immunosuppression with a specific molecular profile increasing the metastatic potential. The second topic was the evaluation of the efficacy of anti-tumor virotherapy, based on the use of the Schwarz strain of measles virus (MV) and its variant MV-ΔC for the treatment of MM. Both viruses induced tumor regressions in NOD SCID mice transplanted with two human MM cell lines, but MV-ΔC amplified this effect by inducing faster cell death, as revealed by a marked reduction of the tumor mass. This apoptotic potential is associated, in vitro, with an increased production of the danger signal HMGB1 and the synthesis of a large amount of viral double-stranded RNA. These MV-ΔC-infected cells are also capable of promoting the maturation of dendritic cells through viral replication and activation of the Protein Kinase R. This characterization of new immunocompetent models and novel promising therapeutic strategies may lead to better clinical management of patients with mesothelioma

Les structures lymphoïdes tertiaires (TLS) sont des agrégats organisés de cellules immunitaires qui se développent dans les tissus non-lymphoïdes à la suite d'une inflammation chronique. Les TLS matures, dont l'organisation est proche de celle d'un ganglion, sont associées à un bon pronostic dans les cancers à tumeurs solides et servent de prédicteur efficace de la réponse des patients traités par immunothérapie. Notre objectif a été d'étudier la virothérapie oncolytique comme stratégie pour induire des TLS dans le microenvironnement tumoral (TME) afin d'intensifier les réponses antitumorales.Les virus oncolytiques (OV) ont la capacité d'infecter et de se répliquer spécifiquement dans les cellules cancéreuses, induisant leur lyse directe ainsi que leur destruction par le système immunitaire via la mort immunogène. Nous supposons que la modulation du microenvironnement tumoral suite à l'infection par des OV, ainsi que la production locale de chimiokines exprimées par ces derniers, pourrait favoriser la néogenèse de TLS et amplifier les réponses antitumorales.Mes travaux ont alors consisté à générer et caractériser des virus de la vaccine oncolytiques (oVV) recombinants, armés avec trois chimiokines, CCL20, CCL21 et CXCL13, que nous supposons impliquées dans la néogenèse de TLS.J'ai observé que l'expression des chimiokines par les oVV recombinants n'affectait pas leurs propriétés oncolytiques et que les chimiokines étaient bien fonctionnelles in vitro. Bien que la réplication des oVV fût réduite dans les modèles murins syngéniques, j'ai détecté les chimiokines murines dans les tumeurs infectées avec les oVV armés ainsi que la formation d'agrégats immunitaires dans les modèles de tumeur chaude. Néanmoins, aucune amélioration thérapeutique n'a été observée avec l'oVV armé avec les chimiokines par rapport au virus non armé.J'ai alors étudié la capacité de TLS induites par un oVV, à établir des réponses antitumorales, dans le modèle orthotopique TC-1 luc qualifié de chaud. Dans ce modèle, j'ai observé que l'administration intranasale de l'oVV induisait plus de TLS que l'administration d'un virus de la vaccine non oncolytique, le MVA. De plus, j'ai observé que les TLS induites par l'infection virale par le MVA n'étaient pas associées à une réponse antitumorale alors que j'ai détecté à long terme la présence de lymphocytes T spécifiques antitumoraux et un contrôle de la tumeur pulmonaire chez une souris infectée par l'oVV. Ainsi, nous supposons que les propriétés oncolytiques des oVV peuvent induire des TLS efficaces contre les tumeurs.Pour favoriser la réplication des oVV et l'expression des chimiokines, ainsi que pour faciliter l'observation des réponses antitumorales tardives avec des cinétiques de croissance tumorale plus lentes, nous avons évalué l'efficacité d'une souche recombinante armée avec les trois chimiokines humaines (oVV-3hCK) dans un modèle de souris humanisées HIS-NXG greffées avec des tumeurs humaines.Dans ce modèle, les oVV (oVV-3hCK et oVV non armé) ont été particulièrement efficaces, ce qui n'a pas permis d'observer des différences d'efficacité thérapeutique entre les deux souches. Néanmoins, une augmentation significative de l'infiltration en cellules immunitaires CXCR5+ et en lymphocytes T et B naïfs a été observée dans les tumeurs infectées avec l'oVV-3hCK, confirmant l'activité chimiotactique des chimiokines et laissant supposer la présence de TLS dans les tumeurs.En conclusion, mes travaux de thèse ont confirmé que les trois chimiokines CCL20, CCL21 et CXCL13 exprimées par un oVV sont capables d'induire des agrégats immunitaires (ou TLS) dans le TME, et ont démontré la pertinence de cette stratégie pour améliorer la réponse antitumorale à long terme
Tertiary lymphoid structures (TLS) are organized aggregates of immune cells that develop in non-lymphoid tissues as a result of chronic inflammation. Mature TLS, which resemble lymph nodes in their organization, are associated with favorable prognoses in solid tumor cancers and serve as effective predictors of patient responses to immunotherapy. Our objective was to investigate oncolytic virotherapy as a strategy to induce TLS in the tumor microenvironment (TME) to enhance anti-tumor responses.Oncolytic viruses (OV) have the ability to specifically infect and replicate within cancer cells, inducing their direct lysis as well as their destruction by the immune system through immunogenic cell death. We hypothesize that the modulation of the TME following OV infection, along with the local production of chemokines expressed by these viruses, could promote TLS neogenesis and amplify anti-tumor responses.My work involved generating and characterizing recombinant oncolytic vaccinia viruses (oVV) armed with three chemokines, CCL20, CCL21, and CXCL13, which we hypothesize are involved in TLS neogenesis.I observed that the expression of chemokines by the recombinant oVVs did not affect their oncolytic properties and that the chemokines were functional in vitro. Although the replication of the oVVs was reduced in syngeneic murine models, I detected the murine chemokines in tumors infected with the armed oVVs and observed the formation of immune aggregates in hot tumor models. However, no therapeutic improvement was observed with the chemokine-armed oVV compared to the non-armed virus.I then studied the ability of TLS induced by an oVV to establish anti-tumor responses in the hot orthotopic TC-1 luc model. In this model, I observed that intranasal administration of the oVV induced more TLS than administration of a non-oncolytic vaccinia virus, MVA. Furthermore, I observed that TLS induced by MVA infection were not associated with an anti-tumor response, whereas I detected long-term presence of tumor-specific T lymphocytes and tumor control in the lungs of a mouse infected with oVV. Thus, we hypothesize that the oncolytic properties of oVVs can induce TLS that are effective against tumors.To promote oVV replication and chemokine expression, as well as to facilitate the observation of late anti-tumor responses with slower tumor growth kinetics, we evaluated the efficacy of a recombinant strain armed with the three human chemokines (oVV-3hCK) in a HIS-NXG humanized mouse model grafted with human tumors.In this model, the oVVs (oVV-3hCK and non-armed oVV) were particularly effective, making it difficult to observe differences in therapeutic efficacy between the two strains. Nonetheless, a significant increase in the infiltration of CXCR5+ immune cells and naïve T and B lymphocytes was observed in tumors infected with oVV-3hCK, confirming the chemotactic activity of the chemokines and suggesting the presence of TLS in the tumors.In conclusion, my thesis work confirmed that the three chemokines CCL20, CCL21, and CXCL13 expressed by an oVV are capable of inducing immune aggregates (or TLS) in the TME, and demonstrated the relevance of this strategy to improve long-term anti-tumor responses

La gemcitabine constitue le traitement de référence des adénocarcinomes pancréatiques, mais se heurte à l’apparition de chimiorésistance. L’objectif de ce travail a consisté à potentialiser son efficacité thérapeutique par l’utilisation de la thérapie génique. Nous avons d’abord démontré que l’inhibition de l’oncogène k-ras sensibilisait les cellules tumorales à cette drogue. Nous nous sommes également intéressés aux gènes impliqués dans l’altération du métabolisme de la gemcitabine, et nos résultats ont prouvé que la surexpression de la protéine de fusion dCK::UMK et l’inhibition des gènes TS et RR, restauraient la sensibilité des cellules à la gemcitabine. Finalement, nous avons exploité les propriétés oncolytiques et oncotropiques naturelles du parvovirus H-1. Un parvovirus recombinant exprimant le gène suicide de la cytosine déaminase de levure sous le contrôle du promoteur spécifique de l’antigène carcinoembryonnaire a montré une cytotoxicité accrue, restreinte au niveau tumoral
Gemcitabine is the treatment of choice for pancreatic adenocarcinoma, but comes up against appearance of chemoresistance. The current work aimed to improve gemcitabine efficacy using gene therapy. We first demonstrated that inhibition of k-ras oncogene resulted in a sensitization of cells to gemcitabine treatment. We were also interested to genes involved in alteration of the gemcitabine prodrug metabolism. Our results demonstrated that overexpression of the dCK::UMK fusion protein and inhibition of TS and RR genes restored tumor cell sensitivity to gemcitabine. Finally, we exploited the oncolytic and oncotropic natural properties of H-1 parvovirus. A recombinant parvovirus expressing the yeast cytosine deaminase suicide gene under the control of the carcinoembryonic specific promoter showed increased cytotoxic effects restricted to pancreatic tumor cells

La radiovirothérapie est définie comme étant l'utilisation de virus infectant les cellules cancéreuses pour guider un traitement radio-isotopique. Les virus oncolytiques sont des virus capables de se répliquer sélectivement dans les cellules cancéreuses, et de tuer ces cellules. Associer une radiovirothérapie à une radiothérapie externe est une méthode innovante pour augmenter la dose totale d'irradiation sélectivement dans la tumeur. L'objectif de ce travail a été d'évaluer une approche de radiovirothérapie avec un virus de la rougeole oncolytique codant le symporteur sodium/iodure NIS (MV-NIS). MV-NIS a été associé à un traitement par 131I, à une radiothérapie externe, et à un traitement par SAR-020106, un nouvel agent radiosensibilisant inhibiteur de Checkpoint-1. Cette approche a été testée dans des modèles de cancer ORL et colorectal (HCT-116). In vitro, l'association de MV-NIS et de radiothérapie externe a eu des effets antitumoraux synergiques. La radiothérapie a augmenté l'expression fonctionnelle du NIS dans les cellules infectées. SAR-020106 a eu des effets synergiques avec la radiothérapie externe et avec MV-NIS. MV-NIS a permis de guider un traitement par 131I dans les cellules infectées. Dans les cellules HCT-116, cet effet a été augmenté par SAR-020106. Dans un modèle murin de xénogreffe tumorale sous-cutanée HCT-116, MV-NIS et une radiothérapie externe ont eu des effets synergiques. La quadrithérapie a eu une activité antitumorale significative, avec amélioration de la survie des animaux. Ces résultats supportent fortement de futures recherches translationnelles et cliniques sur l'association de MV-NIS, de radiothérapie et d'agents radiosensibilisants
Radiovirotherapy is defined as the use of viruses to deliver radioisotopic treatment into infected cells. Oncolytic viruses are able to selectively target and kill cancer cells. Combining external beam radiation therapy (EBRT) with radiovirotherapy is an innovative method to increase the total radiation dose selectively within tumour cells. Our aim was to evaluate a radiovirotherapy approach using Edmonston strain measles virus engineered to express the sodium/iodide symporter NIS (MV-NIS). We evaluated the therapeutic efficacy of a combination of MV-NIS, NIS-guided radioiodide, EBRT and a specific checkpoint-1 inhibitor (SAR-020106). This approach was investigated in head and neck and colorectal (HCT-116) cancer cells lines. We show that EBRT and MV-NIS exerted synergistic in vitro anti-tumour effects. EBRT increased NIS expression in infected cells. SAR-020106 had synergistic antitumour effect both with EBRT and with MV-NIS. We have demonstrated that MV-NIS mediated 131I toxicity. In HCT-116 cells, this effect was enhanced by SAR-020106. In vivo, we have demonstrated that MV-NIS and EBRT had synergistic effects in an HCT-116 subcutaneous tumour model. The combination of MV-NIS, virally-directed 131I, EBRT and SAR-020106 was evaluated in vivo in the same HCT-116 tumour model. This quadruplet regimen had significant antitumour activity, associated with an increased survival of animals. Our study strongly supports further translational and clinical research on MV-NIS in combination with radiation therapy and radiosensitising agents

Les virus de la vaccine délétés du gène de la thymidine kinase ont montré, après une injection par voie systémique, une certaine efficacité sur des tumeurs implantées dans la souris. Ce virus utilisé comme vecteur pour exprimer le gène suicide FCU1, capable de métaboliser la prodrogue 5-FC non toxique pour l’homme en métabolites cytotoxiques, montre une augmentation de la réponse anti-tumorale. De plus, afin d’améliorer la spécificité tumorale et diminuer la toxicité virale, nous avons construit plusieurs virus délétés de différents gènes combinés à la délétion du gène TK. Les premiers résultats in vitro montre une réplication virale modifiée suivant l’état des cellules, réplicatives ou non. Des études thérapeutiques in vivo mettent en évidence une activité oncolytique équivalente avec cependant une diminution des signes secondaires de toxicité. Ces travaux illustrent l'efficacité des virus de la vaccine recombinants dans le cadre d'une thérapie gène suicide anti-cancéreuse
Recombinant thymidine kinase-deleted vaccinia virus vector targets tumor tissue after systemic delivery, making it ideal for a tumor-directed enzyme/prodrug approach. We have generated a tk-deficient recombinant expressing the suicide gene FCU1 which catalyses the direct conversion of the nontoxic 5-fluorocytosine into toxic metabolites. This vaccinia virus demonstrated a significant tumor regression after systemic injection in combination with administration of 5-FC. Moreover, to enhance the safety and efficacy of this vector, deletion of other genes was combined with thymidine kinase gene deletion. We evaluated in vivo the therapeutic efficacy after intravenous injection in nude mice bearing subcuteanous human tumors and we compared the toxicity between single and double-deleted viruses. The results of this study demonstrate that double-deleted viruses are capable of selective tumor replication and are significantly less pathogenic than the single-deleted virus

Les virus oncolytiques sont une nouvelle classe d’agents thérapeutiques pouvant être une alternative au traitement des cancers. Plusieurs virus oncolytiques sont actuellement développés en clinique, néanmoins de nombreuses améliorations sont à apporter afin de créer une nouvelle classe de virus plus efficaces et moins toxiques. Le premier objectif de cette thèse a été d’améliorer la spécificité tumorale du virus de la vaccine via le ciblage de l’antigène MUC1 présenté à la surface des cellules tumorales. Pour cela un virus recombinant présentant à sa surface un fragment d’anticorps (scFv) dirigé contre l’antigène tumoral MUC1 a été construit et produit. Les tests in vitro n’ont toutefois pas permis de mettre en évidence un ciblage spécifique du virus recombinant. Un deuxième aspect de cette thèse a été de tester le potentiel oncolytique de virus de la famille des Poxviridae. Durant ce travail de thèse, les capacités oncolytiques de douze poxvirus, appartenant à 8 genres différents, ont été étudiés. Leurs effets sur la prolifération de cellules cancéreuses humaines ont été évalués. Les virus caractérisés par un effet oncolytique élevé ont été, par la suite, modifiés et armés par ingénierie virale afin d’augmenter leur efficacité. La dernière partie de cette thèse a été consacrée à la génération et la sélection de virus chimériques basées sur la méthode d’évolution dirigée. Cette méthode est utilisée pour mimer le processus naturel de sélection évolutif. Appliqué à la virothérapie oncolytique, ce procédé nous a permis de générer un nouveau virus oncolytique chimérique caractérisé par un potentiel anti-cancéreux amélioré. En résumé, cette thèse a permis, par des techniques d’ingénierie virale, par un criblage de nouveaux virus et par la méthode d’évolution dirigée, de créer et de sélectionner une nouvelle génération de poxvirus oncolytiques présentant une activité thérapeutique accrue avec un profil de toxicité atténué et pouvant être utilisés dans diverses indications thérapeutiques
Oncolytiques viruses are a new class of therpeutic agents which could be an alternative for cancer treatment. Currently, several oncolytic viruses are evaluated in clinical trial, nevertheless improvements are needed to create a new class of more efficiente and less toxic viruses. The first objective of this thesis was to improved the vaccinia virus specificity through the targeting of the tumor-associated antigen MUC1. To address this goal, a recombinant virus expressing an scFv targeting the MUC1-protein was engineered and produced. However, in vitro, the demonstration of a specific targeting by the recombinant virus was not possible. A second aspect of this thesis work was to evaluate the oncolytic potential of Poxviridae family viruses. Oncolytic capacities of twelve viruses, belonging to eight genera, were evaluated. Their impact on human cancer cells was tested. In order to increase their efficacity, viruses with the highest oncolytic capacities were then modified and armed by genetic engineering. The third part of this work was devoted to the generation of chimeric viruses based on directed evolution process. This methodology is used to mimic the natural process of evolutionary selection. Applied to oncolytic virotherapy, this technique allowed the generation of a new chimeric oncolytic virus caracterised by an enhanced antitumoral potential. In summary, this thesis has allowed, through viral engineering, poxviruses screening and directed evolution methodology, the creation and selection of a new generation of oncolytic poviruses. These viruses demonstrate an increased therpeutic activity and greatest safety profil enabling their application in several therapeutic indication

Nous avons mis en place au cours de ce travail de thèse différentes stratégies permettant d'améliorer l'efficacité thérapeutique des adénovirus (Ad) oncolytiques contre différents types de tumeurs. Une première stratégie a été de combiner un inhibiteur d'histone-désacétylase, l'acide valproique (VPA) avec un Ad oncolytique à capside sauvage E1Δ24 (CRAd) dans le traitement de carcinomes côliques. Nous avons dans un premier temps démontré que la combinaison du CRAd et du VPA permettait une diminution plus importante de la survie des cellules cancéreuses côliques comparé au simple traitement basé sur le CRAd ou le VPA in vitro mais aussi in vivo.De plus, nous avons observé que cet effet n'était pas lié à une meilleure réplication du CRAd par le VPA. En effet, le VPA provoquait un ralentissement de la réplication virale à des temps précoces mais ne modifiait pas la production virale. Nous avons également découvert que le co-traitement CRAd+VPA conduisait à une forte inhibition de la croissance cellulaire mais aussi à une mort cellulaire non apoptotique. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que les cellules co-traitées par le CRAd et le VPA affichaient une forte polyploïdie accompagnée d'une augmentation de la phosphorylation de l'histone H2AX, un marqueur de dommages à l'ADN. Une deuxième stratégie a été de fournir aux Ad oncolytiques de nouvelles voies d'entrée afin d'infecter et de détruire plus efficacement des cellules de carcinomes rénaux réfractaires à l'infection adénovirale. Nous avons démontré que les CRAd à hexon modifié porteurs d'un ligand CKS-17 (Ad-HCKS-17-E1Δ24) ou à fibre modifiée de sérotype 3 (AdF3-E1Δ24) étaient capables d'infecter et de tuer plus efficacement ces cellules qu'un CRAd à capside sauvage in vitro. Malheureusement in vivo, les modifications de capside n'ont permis ni d'améliorer l'entrée des CRAd dans les tumeurs rénales, ni d'améliorer leur efficacité anti-tumorale. Cependant, nous avons observé qu'après administration intra-tumorale, les Ad à capside modifiée présentaient un plus faible tropisme hépatique comparé à un Ad à capside sauvage.