Potentialization of anti-tumor virotherapy based on oncolytic adenovirus for the treatment of colon and kidney cancer

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.During this thesis, we investigated different strategies to increase the therapeutic effects of oncolytic adenovirus (CRAd) to fight several kinds of tumors.The first strategy seeks to evaluate in human colon carcinomas the association of a CRAd bearing Δ24 deletion in E1A with valproic acid (VPA), a histone deacetylase inhibitor. Interestingly, this combination led to a dramatic reduction of cell survival both in vitro and in vivo compared to single treatment with CRAd or VPA. This effect did not stem from a better CRAd replication and production in the presence of VPA. Inhibition of cell proliferation and a non-apoptotic cell death were shown to be two mechanisms mediating the effects of the combined treatment. Interestingly, whereas cells treated only with CRAd displayed a > 4N population and polyploidy, this phenotype was strongly increased in cells treated with both CRAd and VPA. In addition, the increase in polyploidy triggered by a combined treatment with CRAd and VPA was associated with the enhancement of H2AX phosphorylation (γH2AX), a hallmark of DNA damage. The second strategy developed aimed to find new entry pathways allowing CRAd to better infect and kill renal tumor cells, known to be refractory of Ad infection. We demonstrated that CRAd with capsid modified (Ad-HCKS-17-E1Δ24 and AdF3-E1Δ24), containing respectively a ligand CKS-17 in hexon or a fiber of serotype 3, were more efficient to infect different renal cell carcinomas in vitro compared to a CRAd with a wild type capsid. However, these capsid-modified oncolytic adenovirus provoked, neither increase of the infection level, nor a better efficacy of growth inhibition in renal tumor xenografts bearing by nude mice. Nevertheless, both types of modifications reduce Ad ability to transduce hepatocytes after intratumoral injection