pr marty/mastere/20051 inhibiteurs de topoisomérases

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Inhibiteurs de topoisomérases

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Inhibiteurs de topoisomérases

• Rappel sur les ADN topoisomérases

• ADN topoisomérases et cancer

• Inhibiteurs de top1

• Inhibiteurs de top2

• Inhibiteurs multicibles

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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.

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Mécanisme général d’action

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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

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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

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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

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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.

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Génétique top1

• 1 gene: 20q11.2-q13.1

• 21 exons

• 20 exons

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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

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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.

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Schéma de l’action de Top1

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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.

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Top2α: gène

• Localisé en 17q21

• Très proche de c-erbB2

• Code pour top2α (170kD)

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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

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Topoisomérases et cancer

• Top1– 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.

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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

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Inhibiteurs de top1

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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.

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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

• RépartitionLiaison aux protéines plasmatiques : 35% pour l'irinotécan et 94% pour le SN 38.

• Demi-VieLa demi-vie plasmatique de l'irinotécan et du SN 38 se situe entre 10 et 14 heures.

• MétabolismeMétabolisé 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

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Irinotecan: PK résumée

  Irinotecan SN-38

Dose (mg/m2)

Cmax

(ng/mL)

t ½ (h)

Vz (L/m2)

CL (L/h/m2)

Cmax

(ng/mL)

AUC0-24

(ng·h/mL)

t ½ (h)

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

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CPT11: CRC métastatiquesEtudes 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 perf

N 231 226 226 198 187

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   (p<0.05)d

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140days

5

Tumor Volume (cm3)

ContrôleTopotecan

IMC-C225 + topotecanIMC-C225

Cetuximab & topotecan : Colonic xenografts

110

4

3

2

1

00 10 20 30 40 50 60 70

days

3

Tumor Volume (cm3)

2

1

0

ZD1839 ZD1839 et et topotecantopotecan sur les sur les tumeurstumeurs GEO x GEO xéénogrnogrefféeseffées

ZD1839ZD1839 + Topotecan

TreatmentTreatment

Topotecan

IMC-C225

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CPT11 et CRC: association cytostatiques

• folfiri + bevacizumab > folfiri

• CPT11+ cetuximab > cetuximab chez malades résistants à CPT11

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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

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Irinotecan: hématologiques (G4)

• Neutropénie 12%

• Thrombopénie 4%

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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)

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Topotecan: PK• Absorption

– après une perfusion veineuse de 0.5-1.5 mg/m2 en 30 minutes

• RépartitionLiaison aux protéines plasmatiques : 35%

• Demi-VieLa demi-vie plasmatique terminale 2 & 4h

• Métabolisme hépatique minoritaireN-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

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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

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Topotecan EI non hématologiques

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Topotecan: hématologiques (G4)

• Neutropénie– 39%– Durée ≈7 jours

• Thrombopénie – 27%– Durée ≈5 jours

• Anémie (G3-4)– 37%– Transfusions: 52%

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Topotecan: développements

• Indications– SCLC 1ère et 2ème ligne

• Voie orale

• Autres associations– Antimétabolites: capecitabine– Alkylants

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Inhibiteurs de topoisomérase II

• ANthracyclines– DNR– DOX– EDOX– DMDNR

• Podophylotoxines– Etoposide– Teniposide

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Configuration spatiale de l’ADN

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Structure des anthracyclines

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Intercalation d’une anthracycline dans l’ADN

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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

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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%

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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

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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

20% <5%

Alopécie 80-100%

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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

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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

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ANthracyclines: dose (mg/m2)

DNR

LA

DOX EDOX DMDNR

LA

50x3 50-90 /21j

60-100 /21j

12x3

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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 20-30 21-27 ≈30

Metab. Foie,ol Foie, ol Foie,ol Foie,ol

Elimin. 40% biliaire

50% biliaire

35% biliaire

>50% biliaire

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ANthracyclines, indications (++associations)

LAM LAL Sein adj SeinM+ Sarc Lymphomes Ovaire NSCLC Testis SCCDNR +ARACDMDNR +ARACDOXEDOXLip DNRLip DOX

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Podophylotoxines: etoposide

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VP16, PK 1)

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VP16: PK 2)Metabolisme

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VP16: EI hematologiques et immuno-allergiques

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VP16 EI digestifs

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VP16 DosesLA TS

PO 100 mg x 3-10j

IV 2h (mg/m2)

100x3-5 100x3

CIV HD 1800-2400 en 24-36h

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VP16: indications majeures• Cancers du testicule (EP, BEP)

• Choriocarcinome (EP,BEP)

• SCLC (EP)

• LNH

• T. SNC adulte et enfant

• RMS alvéolaire enfant

• Nephroblastome