Inhibiteurs de topoisomérases Pr Marty/mastere/2005

Inhibiteurs de topoisomérases Rappel sur les ADN topoisomérases ADN topoisomérases et cancer Inhibiteurs de top1 Inhibiteurs de top2 Inhibiteurs multicibles Pr Marty/mastere/2005

DNA topoisomérases Classe d’enzymes impliquées dans la régulation du degré de super-enroulement de l’ADN la régulation du degré de super-enroulement de l’ADN est essentielle lors de la transcription et de la replication de l’ADN. Les topoisomérases I (top1) réduisent le degré de super enroulement en créant des cassures monocaténaires suivies de religation. Les topoisomerases de type II (top2) (such as bacterial gyrase) réduisent le degré de super enroulement en créant des cassures bicaténaires suivies de religation. De nouvelles topoisomerases de type I and II (topoisomerase III & IV) ont été découvertes. Certaines top3 seraient impliquées dans la régulation des recombinaisons Les topoisomerase IV interviennent dans la ségrégation des chromosomes qui viennent d’être repliqués. Pr Marty/mastere/2005

Mécanisme général d’action Pr Marty/mastere/2005

Structure des Topoisomérases Toutes ont un résidu tyrosine qui attaque le squelette phosphate de l’ADN L’énergie du pont phosphodiester est préservée sous la forme d’une liaison covalente réversible ADN-protéine Pr Marty/mastere/2005

Structures communes aux topoisomérases Domaine 5Y – CAP (Catabolite Activator Protein) Porte le résidu tyrosine catalytique Qui se lie de façon covalente à l’extrémité 5’ de l’ADN Après l’attaque nucleophilique du pont phosphodiester Domaine Toprim (Topisomerases / primase) Groupement acide permettant la liaison de Mg2+ , Cofacteur requis pour la fonction catalytique Pr Marty/mastere/2005

Structures communes aux topoisomérases Domaine GHKL ATPase Se dimérisent après liaison ATP Pour former une « porte » A travers laquelle les duplex d’ADN passent Domaine de transduction Essentiel pour l’hydrolyse d’ ATP Pr Marty/mastere/2005

ADN topoisomérase I Réduit le super-enroulement de l’ADN En créant une cassure monocaténaire transitoire A travers laquelle un ADN intact mono- ou bicaténaire passe Puis en réparant la cassure. Quelques caractéristiques spécifiques Top1 agit en l’absence d’hydrolyse d’ATP. Top1 est un monomère fonctionnel. Pr Marty/mastere/2005

Génétique top1 1 gene: 20q11.2-q13.1 21 exons 20 exons Pr Marty/mastere/2005

Structure générale Top1 Bleu: AA 4-211 Blanc: AA 182-190, formant une boucle entre les hélices F & G Jaune: AA 212-582 Magenta: site actif tyrosine Pr Marty/mastere/2005

Mécanisme de relaxation des top1 Après clivage de l’ADN Le domaine 5Y-CAP s’écarte du corps de top1 Séparant les extrémités rompues Et permettant le passage d’un 2ème brin d’ADN à travers cette porte. Pr Marty/mastere/2005

Schéma de l’action de Top1 Pr Marty/mastere/2005

Topoisomérase IIα Série de modules catalytiques liés par des « tiges » flexibles. Au moins 3 sites distincts d’interaction protéine-protéine gouvernant les interactions entre ces modules Ces 3 sites créent 2 « trous » internes qui captent transitoirement l’ADN pendant la réaction de transport. Pr Marty/mastere/2005

Top2α: gène Localisé en 17q21 Très proche de c-erbB2 Code pour top2α (170kD) Pr Marty/mastere/2005

Topoisomérase IIβ Mécanisme des « 2 portes » Le segment T passe à travers tout l’enzyme. Cette action impose la créations de 2 (séparables indépendamment) interfaces protéine-protéine Pr Marty/mastere/2005

Topoisomérases et cancer Pas d’études systématiques Relation gènes-ARN-protéine et ? Type de cancer Protéine Activité des inhibiteurs Top2 Peu d’études ++ délétions et amplifications Associées à amplification de c-erbB2 dans les cancers du sein. Pr Marty/mastere/2005

Inhibiteurs de topoisomérases La molécule (ou son métabolite actif) doit Pénétrer dans la cellule Atteindre le noyau sous forme active Elle se lie alors aux complexes ADN-topoisomérase (complexes clivables ADN-protéines) Et inhibent la religation de l’ADN Pr Marty/mastere/2005

Inhibiteurs de top1 Pr Marty/mastere/2005

Irinotecan Molécule non reconnue par le système de résistance multiple. Métabolisé partiellement par les carboxyestérases en un métabolite, le SN 38, inhibiteur plus actif que l'irinotécan et principal responsable de l'activité. Existent sous forme Lactone : active Hydroxylée : inactive Equilibre pH dépendant des deux formes (acide  lactone) Possède une composante inhibitrice de l'acétylcholinestérase pouvant être à l'origine d'un syndrome cholinergique aigu. Pr Marty/mastere/2005

Irinotecan: PK Absorption après une perfusion veineuse de 350 mg/m2 en 30 minutes, la concentration plasmatique maximale est voisine de 6,2 mcg/ml. Le pic plasmatique du SN 38, le métabolite actif, apparaît 1-1,5 heures après le début de la perfusion. 1000 fois plus actif AUC=2-3% AUC CPT11 Répartition Liaison aux protéines plasmatiques : 35% pour l'irinotécan et 94% pour le SN 38. Demi-Vie La demi-vie plasmatique de l'irinotécan et du SN 38 se situe entre 10 et 14 heures. Métabolisme Métabolisé par la carboxyestérase en SN 38, métabolite actif qui subit une glucuroconjugaison. Elimination Voie rénale :15 à 20% de la dose sont éliminés dans les urines en 24 heures principalement sous forme inchangée. Voie biliaire :élimination du dérivé glucuronconjugué du SN 38 ainsi que de l'irinotécan. Rôle cyp3A4  interactions Pr Marty/mastere/2005

Irinotecan: PK résumée   Irinotecan SN-38 Dose (mg/m2) Cmax (ng/mL) t ½ (h) Vz (L/m2) CL (L/h/m2) AUC0-24 (ng·h/mL) 125 (N-64) 1,660 ±797 5.8a ±0.7 110 ±48.5 13.3 ±6.01 26.3 ±11.9 229 ±108 10.4a ±3.1 340 (N-6) 3,392 ±874 11.7b ±1.0 234 ±69.6 13.9 ±4.0 56.0 ±28.2 474 ±245 21.0b ±4.3 Pr Marty/mastere/2005

CPT11: CRC métastatiques Etudes princeps   Etude 1 (Américaine) Etude 2 (Européenne) Irinotecan + Bolus 5-FU/LV /s x 4 q 6 S Bolus 5-U/LV /j x 5 q 4 S Irinotecan /S x 4 q 6 S Irinotecan + 5-FU/LV perf 5-FU/LV N 231 226 198 187 RR(%) 39 21 18 35 22 (p<0.0001)c (p<0.005)c PFS (mo) 7.0 4.3 4.2 6.7 4.4 (p=0.004)d (p<0.001)d OS (mo) 14.8 12.6 12.0 17.4 14.1 (p<0.05)d Pr Marty/mastere/2005

Cetuximab & topotecan : Colonic xenografts ZD1839 et topotecan sur les tumeurs GEO xénogreffées Tumor Volume (cm3) Tumor Volume (cm3) 5 Treatment 3 Treatment Topotecan IMC-C225 4 2 3 2 1 Suggest weneed doses for these slides 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 10 20 30 40 50 60 70 days days Contrôle ZD1839 Topotecan ZD1839 + Topotecan IMC-C225 IMC-C225 + topotecan

CPT11 et CRC: association cytostatiques folfiri + bevacizumab > folfiri CPT11+ cetuximab > cetuximab chez malades résistants à CPT11 Pr Marty/mastere/2005

Irinotecan: effets indésirables Cardiovasculaires Vasodilatation – flush (11%) Immédiat Peau et phanères Alopécie (46%) précoces Rashs (14%) précoces Extravasation (0%) Digestifs Diarrhée Précoce (43%) Immédiat Différée (83%) précoces Nausée (82%) Immédiat Vomissements (63%) Immédiat Douleurs (68%) Immédiat, précoces Stomatite (30%) Précoce Pulmonaires (++ Japon) Pneumopathies interst. Retardées Pr Marty/mastere/2005

Irinotecan: hématologiques (G4) Neutropénie 12% Thrombopénie 4% Pr Marty/mastere/2005

Topotecan (Hycamtin) Molécule non reconnue par le système de résistance multiple. Existe sous forme lactone : active Hydroxylée: inactive équilibre pH dépendant des deux formes (acide  lactone) Pr Marty/mastere/2005

Topotecan: PK Absorption après une perfusion veineuse de 0.5-1.5 mg/m2 en 30 minutes Répartition Liaison aux protéines plasmatiques : 35% Demi-Vie La demi-vie plasmatique terminale 2 & 4h Métabolisme hépatique minoritaire N-déméthylation. Elimination Voie rénale :30% de la dose sont éliminés dans les urines en 24 heures principalement sous forme inchangée ajustement en cas d’insuffisance rénale. Voie biliaire :CYP1A2, CYP2A6, CYP2C8/9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E, C.P.A., CYP4A interactions Pr Marty/mastere/2005

CPT11: ADOVCA: 1,5 (mg/m2/j x5) Monochimiothérapie de 2ème ligne RR 20-30% PFS ≈ 5-6 mo OS ≈ 10-12 mo Associations (mais hématotoxicité) Anthracycline liposomale autres Pr Marty/mastere/2005

Topotecan EI non hématologiques Pr Marty/mastere/2005

Topotecan: hématologiques (G4) Neutropénie 39% Durée ≈7 jours Thrombopénie 27% Durée ≈5 jours Anémie (G3-4) 37% Transfusions: 52% Pr Marty/mastere/2005

Topotecan: développements Indications SCLC 1ère et 2ème ligne Voie orale Autres associations Antimétabolites: capecitabine Alkylants Pr Marty/mastere/2005

Inhibiteurs de topoisomérase II ANthracyclines DNR DOX EDOX DMDNR Podophylotoxines Etoposide Teniposide Pr Marty/mastere/2005

Configuration spatiale de l’ADN Pr Marty/mastere/2005

Structure des anthracyclines Pr Marty/mastere/2005

Intercalation d’une anthracycline dans l’ADN Pr Marty/mastere/2005

Relation intercalation-inhibition topoisomérase Incomplètement connue L’intercalation crée une détorsion de 13-15° Ceci « attirerait » Top2 qui se lie à l’ADN et à l’anthracycline Pr Marty/mastere/2005

EI aigus communs aux anthracyclines 1) hématologie Dépendant de la dose et de la fonction médullaire+++ LA, DNR, DMDNR LA: Pancytopénie chez 100% Durée ≈ 15 jours TS Neutropénie G4: 20-40% Thrombopénie G4: 2-10% Anémie G3-4: 10-20% Pr Marty/mastere/2005

EI aigus communs aux anthracyclines 2) extravasation Toutes les anthracyclines libres sont caustiques  Utiliser voie veineuse centrale S’assurer du débit de la ligne de perfusion Rinçage de la voie de perfusion Extravasation Rougeur et douleur immédiates Risque de nécrose dans 50% Traitement Rinçage abondant Excision Administration locale de dexrazoxane Pr Marty/mastere/2005

EI aigus communs aux anthracyclines 3) non hématologiques % % G3-4 NV 80% 50% Mucite 40% 15% Troubles transit 30% <10% Dermatose 20% <5% Troubles du rythme Alopécie 80-100% Pr Marty/mastere/2005

Cardioxicité tardive caractéristiques des anthracyclines Liée à la création de complexes réactifs Fe+++ anthracyclines Donneurs de radicaux libres Non captés dans le myocarde  peroxydation des lipides membranaires Deux présentations Tardive cumulative (DNR, DOX >450mg/m2, EDOX>900mg/m2, DMDNR≈80mg/m2): insuffisance cardiaque globale Très tardive: enfants traités par DNR ou DOX: révélation jusqu’à 20 ans après le traitement par une insuffisance cardiaque globale pouvant conduire à la transplantation cardiaque Prédiction médiocre FEVG isotopique ou echographique (troubles focaux de la mobilité myocardique) Marqueurs biologiques non validés Prévention Dexrazoxane Anthracyclines liposomales Pr Marty/mastere/2005

Toxicité tardive des top2 inhibiteurs: LAM Délai d’apparition court 2-5 ans Typiquement Pas de MDS préalable Aisément typable: M2, M3, M4eo Chimiosensibles Liées à Dose instantanée Dose cumulée Pr Marty/mastere/2005

ANthracyclines: dose (mg/m2) DNR LA DOX EDOX DMDNR 50x3 50-90 /21j 60-100 /21j 12x3 Pr Marty/mastere/2005

Anthracyclines: PK DNR DOX EDOX DMDNR liaison 50-60% 74-80% 77% >95% T1/2 18-24h 20-48h 33h 20-25 VD (L/kg) 20-30 21-27 ≈30 Metab. Foie,ol Foie, ol Elimin. 40% biliaire 50% biliaire 35% biliaire >50% biliaire Pr Marty/mastere/2005

ANthracyclines, indications (++associations) Pr Marty/mastere/2005

Podophylotoxines: etoposide Pr Marty/mastere/2005

VP16, PK 1) Pr Marty/mastere/2005

VP16: PK 2) Metabolisme Pr Marty/mastere/2005

VP16: EI hematologiques et immuno-allergiques Pr Marty/mastere/2005

VP16 EI digestifs Pr Marty/mastere/2005

VP16 Doses LA TS PO 100 mg x 3-10j IV 2h (mg/m2) 100x3-5 100x3 CIV HD 1800-2400 en 24-36h Pr Marty/mastere/2005

VP16: indications majeures Cancers du testicule (EP, BEP) Choriocarcinome (EP,BEP) SCLC (EP) LNH T. SNC adulte et enfant RMS alvéolaire enfant Nephroblastome Pr Marty/mastere/2005