« Nanosciences et cancer » Sébastien Papot UMR 6514, Synthèse et Réactivité des Substances Naturelles Université de Poitiers Poitiers (15/03/2011) Espace Mendès France

Evolution du nombre de décès par cancer dans le monde Le cancer Evolution du nombre de décès par cancer dans le monde (estimation O.M.S.) - 2005: 7,5 millions (13% des décès) - 2015: 9 millions - 2030: 11,4 millions

La chimiothérapie anticancéreuse Chirurgie Chimiothérapie Radiothérapie La chimiothérapie anticancéreuse est un traitement qui consiste en l’administration de molécules (drogues) qui agissent sur les cellules cancéreuses pour les détruire. La chimiothérapie peut être utilisée pour le traitement des tumeurs solides, liquides et des métastases. La chimiothérapie entraine de sévères effets secondaires

La chimiothérapie anticancéreuse Un problème de sélectivité... Cellule cancéreuse Cellule saine anticancéreux ON Effets thérapeutiques Effets secondaires + - Augmenter l’efficacité = Augmenter la sélectivité

L’arsenal thérapeutique

Les thérapies ciblées Inhibiteurs d’enzymes Anticorps monoclonaux A A Imatinib Vectibix Action : Anti-Tyrosine kinase Action : Anti- EGFR Traitement : Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) Traitement : Cancers Colorectaux

Le ciblage thérapeutique Vecteur Drogue 1- Reconnaissance de la tumeur OFF ON 2- Libération de la drogue Non-toxique Toxique Cellules tumorales Environnement tumoral Drogue Vecteur Tumeur Chimiothérapie classique Chimiothérapie sélective

Les particularités tumorales. Spécificités du micro-environnement tumoral Spécificités structurales Spécificités biochimiques et chimiques Sain Enzymes pH Red/Ox 6.5 Réducteur Cancéreux Les cibles potentielles Spécificités des cellules tumorales Récepteurs membranaires Antigènes

Les nanosciences Les nanosciences concernent l'étude des phénomènes observés pour des objets dont la taille est de quelques nanomètres et dont les propriétés découlent spécifiquement de cette taille nanométrique.

Les spécificités structurales. “Une histoire de taille...” 2 nm 100-1200 nm Enhanced permeability and retention: EPR

Il est utilisé pour le traitement du cancer du sein métastatique. Les vecteurs macromoléculaires. Tumeur du sein (souris) Abraxane Abraxane : albumine + paclitaxel Réponse en % 31.4% 16.4% Paclitaxel L’Abraxane a reçu l’autorisation de mise sur le marché en janvier 2005. Il est utilisé pour le traitement du cancer du sein métastatique.

Les nanosciences Développement de nouvelles techniques de synthèse. Complexité moléculaire élevée Macromolécules (plusieurs nm) Vers des molécules se comportant de façon « intelligente ».

Les vecteurs « intelligents ». HMR 1826 Etape 1 OFF b-glucuronidase Etape 2 -Elimination 1,6 -Décarboxylation Effecteur (drogue) H2O Connecteur (espaceur) Déclencheur (gâchette) ON

Aire relative moyenne de la tumeur en fonction du temps (jour) Les vecteurs « intelligents ». Aire relative moyenne de la tumeur en fonction du temps (jour)  Non traitées  Doxorubicine  HMR 1826 HMR 1826 : 250 à 375 mg/Kg – Doxorubicine 4.5 mg/Kg (3 injections : jour 1, 4, 7)

Les vecteurs « intelligents ». Déclencheur Effecteur Connecteur Détecteur Microenvironnement tumoral 1 Cellule cancéreuse 2 Toxique Noyau 3 4 Endosome Lysosome

Les vecteurs « intelligents ». ≡ ≡

Les vecteurs « intelligents ». LAM (CHU Poitier) Lymphocytes Blastes

La route est encore longue… Conclusion. Passé-présent : armes de destruction massive Présent-futur : traitements ciblés Nano-sciences La route est encore longue…

De la molécule au médicament Evaluations précliniques Nouvelle molécule Tests in vitro Tests in vivo ON Essais cliniques Phase 1 La molécule est-elle bien supportée par l’homme ? Phase 2 Quels sont les bons et les mauvais effets de la molécule ? Phase 3 Cette molécule est-elle vraiment efficace ? Phase 4 Pharmacovigilance 100000 Molécules 1 Médicament 12 à 15 ans

Les vecteurs « intelligents ». Mylotarg Anticorps : dirigé contre les antigènes CD33. Drogue : Calichéamycine. Connecteurs : hydrazone et pont disulfure Le Mylotarg a reçu l’autorisation de mise sur le marché en mai 2000 au Etats Unis. Il a été utilisé pour le traitement de la leucémie myéloïde aiguë. En octobre 2010, le Mylotarg a été retiré du marché. Le taux de décès chez patients traités avec le Mylotarg était supérieur à celui des malades n’ayant pas reçu ce médicament. 17 immunoconjugués sont actuellement en cours d’évaluation clinique (phases I, II et III)

Les vecteurs macromoléculaires. L’albumine : un exemple de vecteur macromoléculaire. 7,2 nm L’albumine est la plus abondante des protéines plasmatiques (35-50 g/L). Elle possède un poids moléculaire de 66.5 kDa et un diamètre de 7,2 nm.

Les vecteurs « intelligents ». Les immuno-conjugués Microenvironnement tumoral 1 pH = 6-7 Drogue Connecteur Anticorps Cellule cancéreuse 2 Toxique Noyau 3 pH = 4-5 Endosome Lysosome