Optimisation d'un peptide pénétration cellulaire pour la délivrance ciblée de la cytokine MDA-7 dans le traitement du mélanome // Optimization of a cell-penetrating peptide for targeted delivery of the cytokine MDA-7 in the treatment of melanoma

Le mélanome cutané est un cancer de la peau particulièrement agressif, avec une forte capacité de dissémination et un pronostic défavorable en l'absence de traitement précoce. Bien que les immunothérapies et les thérapies ciblées aient transformé la prise en charge des patients, leur efficacité reste inégale et souvent limitée dans le temps. Dans cette optique, de nouvelles stratégies visant à cibler spécifiquement les cellules tumorales tout en épargnant les cellules normales sont activement recherchées. D'une manière intéressante un très grand nombre d'études ont montré que la protéine MDA-7/IL-24 possède cette propriété antitumorale sélective. MDA-7 agit principalement en induisant l'apoptose des cellules tumorales, tout en épargnant les cellules normales, via des mécanismes impliquant le stress du réticulum, l'autophagie toxique ou encore l'activation de la voie des caspases. Une de ses caractéristiques les plus remarquables est son effet bystander, par lequel les cellules traitées induisent une réponse antitumorale dans les cellules voisines, augmentant ainsi son efficacité sans nécessiter une transduction massive.
Historiquement, MDA-7 a été délivré efficacement via des vecteurs adénoviraux (notamment Ad5-MDA-7), avec des essais cliniques en phase I montrant une bonne tolérance et des premiers signes d'activité clinique. Cependant, les limitations liées aux vecteurs viraux (réponse immunitaire, complexité de production, ciblage limité) motivent aujourd'hui des alternatives non virales, comme l'utilisation de protéines recombinantes vectorisées par des CPPs (Cell-Penetrating Peptides).
Parmi les outils émergents, ces CPPs offrent un moyen puissant de transporter et de transférer des macromolécules thérapeutiques à l'intérieur des cellules. Au laboratoire, le peptide MD11, un CPP dérivé de la protéine ZEBRA du virus Epstein Barr, a montré une capacité intéressante à pénétrer diverses cellules, y compris des cellules tumorales. Afin d'augmenter la spécificité et la capacité de pénétration cellulaire de MD11 dans les cellules tumorales, des optimisations de séquence sont indispensables.
L'objectif global de la thèse est donc double : améliorer les propriétés de pénétration cellulaire du CPP MD11 via l'ingénierie de mutants optimisés, et évaluer l'efficacité thérapeutique de la protéine de fusion MDA-7-MD11, tant au niveau de l'internalisation que de l'activité biologique, notamment en comparant ses effets à ceux observés avec les vecteurs adénoviraux classiques. Ces nouveaux CPPs optimisés pourront ensuite, servir de plateforme pour le transport et le transfert d'un grand nombre de macromolécules biologiques pour traiter diverses pathologies d'origine humaine.
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Cutaneous melanoma is a particularly aggressive skin cancer, with a high capacity for dissemination and a poor prognosis in the absence of early treatment. Although immunotherapies and targeted therapies have transformed patient management, their efficacy remains uneven and often limited in time. With this in mind, new strategies aimed at specifically targeting tumor cells while sparing normal cells are being actively pursued. Interestingly, a large number of studies have shown that the MDA-7/IL-24 protein possesses this selective antitumor property. MDA-7 acts primarily by inducing apoptosis in tumor cells, while sparing normal cells, via mechanisms involving reticulum stress, toxic autophagy or activation of the caspase pathway. One of its most remarkable features is its bystander effect, whereby treated cells induce an antitumor response in neighboring cells, thus increasing its efficacy without the need for massive transduction.
Historically, MDA-7 has been effectively delivered via adenoviral vectors (notably Ad5-MDA-7), with phase I clinical trials showing good tolerability and early signs of clinical activity. However, the limitations associated with viral vectors (immune response, production complexity, limited targeting) are today motivating non-viral alternatives, such as the use of recombinant proteins vectorized by CPPs (Cell-Penetrating Peptides).
Among emerging tools, these CPPs offer a powerful means of transporting and transferring therapeutic macromolecules inside cells. In the laboratory, the peptide MD11, a CPP derived from the ZEBRA protein of the Epstein Barr virus, has shown an interesting ability to penetrate various cells, including tumor cells. In order to increase the specificity and cell penetration capacity of MD11 in tumor cells, sequence optimizations are essential.
The overall aim of this thesis is therefore twofold: to improve the cell-penetration properties of the MD11 CPP by engineering optimized mutants, and to assess the therapeutic efficacy of the MDA-7-MD11 fusion protein, in terms of both internalization and biological activity, notably by comparing its effects with those observed with conventional adenoviral vectors. These new, optimized CPPs can then be used as platforms for the transport and transfer of a wide range of biological macromolecules to treat a variety of human pathologies.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

216 ISCE - Ingénierie pour la Santé la Cognition et l'Environnement

Le (la) candidat(e) doit être issu(e) d'un master M2 en Ingénierie pour la Santé ou d'un M2 en Biologie Moléculaire et Cellulaire ou d'une école d'ingénieurs en biotechnologies. Le (la) candidat(e) doit avoir des connaissances en biochimie des protéines, en biologie moléculaire et cellulaire. Il (elle) doit maitriser les techniques de production et de purification des protéines recombinantes et de culture cellulaire. Une première expérience sur l'utilisation des modèles animaux serait un plus. Le (la) candidat(e) doit être à l'aise dans la communication orale et dans le travail en équipe et avoir une certaine maitrise de l'anglais.
The candidate must have a Master's degree (M2) in Health Engineering or a M2 in Molecular and Cellular Biology, or be a graduate of a biotechnology engineering school. The candidate must have knowledge of protein biochemistry, molecular and cell biology. He/she must be proficient in the production and purification of recombinant proteins and in cell culture techniques. A first experience in the use of animal models would be a plus. The candidate must be comfortable with oral communication and teamwork, and have a good command of English.