chapitre i : l’activité anticancéreuse des complexes...

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Chapitre I!: L’activité anticancéreuse des

complexes de platine

Le cisplatine est le premier complexe de platine à avoir été utilisé enchimiothérapie. Son domaine d’activité est vaste, mais son importante toxicité pourl’organisme limite son utilisation. Ce problème a entraîné la recherche intense decomposés similaires présentant une activité au moins égale à celle du cisplatine, et unetoxicité générale moindre.

De nombreux complexes cis- ou trans- de platine II ou plus récemment de platine IV

ont été ainsi testés. Actuellement, seuls trois de ces composés ont dépassé le stade desétudes cliniques et sont utilisés en thérapeutique : le carboplatine, l’oxaliplatine et lenédaplatine.

Ce chapitre présentera tout d’abord les propriétés antitumorales du cisplatine.Nous verrons ensuite quelles sont les alternatives aux problèmes de toxicité de cecomplexe proposées par le développement de nouveaux complexes de platine. Enfin, latroisième partie de ce chapitre présentera le choix des nucléophiles dont nous avons faitl’étude dans cette thèse.

A Le cisplatine.

A.I Découverte de l’activité anti-tumorale du cisplatine

C’est en 1965 que Rosenberg publie le premier article sur l’activité anti-tumorale ducisplatine [1]. En voulant étudier l’influence du champ électrique sur le processus decroissance de bactéries Escherichia Coli, il observe un comportement inhabituel : ladivision cellulaire est stoppée, mais la croissance des cellules continue.

Rosenberg montra que l’effet inhibiteur n’était pas dû au courant parcourant lemilieu de culture, mais à la formation d’un complexe entre le platine libéré par lesélectrodes et le chlorure d’ammonium contenu dans le milieu.

Deux complexes sont alors synthétisés dans leurs géométries cis- et trans- afin detester leur activité anticancéreuse!: le diamine-tetrachloroplatine (IV) (figure I.1 c, d), etle complexe de platine II correspondant!: [Pt(NH3)2Cl2] (figure I.1 a, b). Les complexes

Chapitre I. L’activité anticancéreuse des complexes de platine

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de platine IV possèdent une géométrie octaédrique, alors que ceux de platine II sont plancarré.

PtH2N

H2N Cl

Cl

Cl

Cl

NH3

NH3

Pt

Cl

Cl

NH3

Cl

Pt

Cl

NH3

PtH2N

Cl NH3

Cl

Cl

Cl

cis- [Pt(NH3)2Cl2] trans-[Pt(NH3)2Cl2]

cis- [Pt(NH3)2Cl4] trans-[Pt(NH3)2Cl4]

a

b

c

d

Figure I.1!: structures des complexes synthétisés par Rosenberg

Cette étude a montré d’une part que les complexes cis- sont actifs, alors que leursisomères trans- ne le sont pas, d’autre part que le cis-diamine-dichloroplatine (cisplatineou cis-DDP (a)) est le plus actif des composés testés.

A.II Activité du cisplatine

Dans le cis-diaminedichloroplatine, l’atome de platine est à l’état d’oxydation II. Ilpossède deux ligands inertes (NH3) et deux ligands labiles (Cl-) qui forment une structureplan carré.

A.II.1) Mécanisme d’action

De nombreuses études ont porté sur le mécanisme d’action du cisplatine [2; 3]. Il atout d’abord été montré que le complexe reste dans son état neutre tant qu’il circule dansles voies sanguines. La concentration en ions chlorures y est relativement forte (100 mM),et empêche l’hydrolyse du composé. Le cisplatine entre ensuite dans la cellule pardiffusion passive à travers la membrane. La diminution de la concentration en ionschlorure facilite alors l’hydrolyse en complexes très réactifs. (figure I.2) [4].

Pt

H3N Cl

H3N ClPt

H3N OH2

H3N ClPt

H3N OH2

H3N OH2

H2O

Cl-H2O

Cl-

Figure I.2: hydrolyse du cisplatine.

Les complexes très électrophiles obtenus par l’hydrolyse peuvent réagir avec diversnucléophiles cellulaires, comme l’ARN, l’ADN, les protéines, le glutathion ou laméthionine. Parmi ces composants cellulaires, les cibles principales sont les atomesd’azote des bases purines et pyrimidines de l’ADN, c’est à dire les atomes N7 et N1 del’adénine, N3 de la cystéine et N7 de la guanine. L’établissement de ces liaisons avec


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l’ADN double brin donne lieu à différents adduits (figure I.3) : bifonctionnels intrabrin(b) et interbrin (a), ainsi que monofonctionnels (c) [5].

PtGGH3N

H3N Pt GH3N

H3N

H2O

PtG

H3N G

H3N

(a) (b) (c)

Figure I. 3!: modes de fixation du cisplatine sur l’ADN!: (a) bifonctionnel interbrin,

(b)!bifonctionnel intrabrin, (c) monofonctionnel

Dans 90% des cas (figure!I.3, a), les adduits sont formés entre deux bases purinesadjacentes (65% sont formés entre deux guanines adjacentes, et 25% entre une guanine etune adénine). La formation de ces adduits ADN-cisplatine entraîne une modification dela structure de la double hélice, ce qui perturbe la réplication et la transcription del’ADN.

HO

PO-

O-

O

O

O

NN

O

N

NH2

N

H

PO-

O-

OO

OH

N

NO

N

H2N

NH

PtH3N

H3N

Figure I.4!: représentations 2D et 3D de la structure d’un adduit cisplatine- dodécamère.


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L’équipe de Coste a travaillé sur ces modifications, en utilisant un dodécamèreformant une double hélice. La structure d’un adduit cisplatine-dodécamère a été résoluepar diffraction des rayons X [6]. La représentation en trois dimensions de cette structure(figure I. 4) permet de visualiser les distorsions de l’ADN induites par la présence deplatine. La plus visible d’entre elles est l’angle formé par deux bases initialementparallèles, dont la valeur est ici de 47°.

A.II.2) Mécanismes de résistance au cisplatine.

La chimiorésistance peut se définir comme la capacité des cellules cancéreuses àsurvivre à l’exposition d’agents cytotoxiques. Elle constitue la première caused’inefficacité de la chimiothérapie. Elle se manifeste soit d’emblée, on l’appelle alorschimiorésistance innée (c’est le cas pour les cancers du rein), soit progressivement aucours du traitement, auquel cas elle sera dite acquise (cas des leucémies, cancers du sein,etc.).

Il est important de garder à l’esprit que le métabolite actif du cisplatine réagit avecd’autres molécules que l’ADN, par exemple avec l’ARN ou certaines protéines. Cecomplexe a également de fortes affinités pour les molécules contenant des thiols, enparticulier la cystéine, le glutathion réduit, la méthionine, etc.

Le glutathion (GSH) est un tripeptide de séquence Glu-Cys-Gly (figure I.5). Saconcentration de 0,5 à 10mM fait de lui le thiol le plus abondant de la cellule. Cenucléophile réagit avec le cisplatine, pour former un complexe platine-GSH qui estensuite éliminé de la cellule [7]. Le glutathion protège donc la cellule en interceptant lesmétabolites réactifs du cisplatine avant qu’ils ne puissent réagir avec l’ADN. Les adduitscisplatine-glutathion ont été caractérisés par Dedon et Borch en 1987 [8] parspectroscopie Infra rouge. L’absence de la bande caractéristique de la liaison S—H leur apermis de conclure que le tripeptide se fixe au platine par l’atome de soufre de lacystéine.

HO NN

OH

O O O

O

SH

NH2

H

H

Figure I.5!: structure du glutathion.

Le glutathion protège aussi la cellule en favorisant la réparation de l’ADN,probablement en stabilisant les enzymes nécessaires (comme l’ADN polymérase a), ou enfavorisant la formation de désoxyribonucléotides [9].

Certaines lignées de cellules possédant une chimiorésistance acquise au cisplatinemontrent un taux de glutathion particulièrement élevé. Il est donc probable que le stresscréé par la tumeur augmente la capacité de la cellule à produire du glutathion [10].


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Le glutathion est donc particulièrement impliqué dans le mécanisme de résistanceau cisplatine en formant des espèces inactives avec le médicament, et en favorisant laréparation de l’ADN.

A.II.3) Effets secondaires du cisplatine

Le cisplatine possède une liste d’effets secondaires particulièrement importante(annexe A). Les trois principaux sont la neurotoxicité, la néphrotoxicité et l’ototoxicité.La neurotoxicité du cisplatine peut être limitatrice de la dose administrée et se manifestetypiquement par des diminutions de la sensibilité aux extrémités des membres. La gravitédes complications rénales de la chimiothérapie (néphrotoxicité) se traduit par lapersistance d’une insuffisance rénale qui devient chronique. L'atteinte auditive provoquéepar le cisplatine (ototoxicité) résulte en une perte d'audition de type neurosensorielle,irréversible, portant sur les hautes fréquences, ainsi qu'en des acouphènes.

B Les nouveaux complexes de platine

Les nouveaux anticancéreux à base de platine doivent présenter des avantagescliniques par rapport à ceux déjà utilisés. Parmi ces améliorations, il y a l’élargissement duspectre d’activité (leucémies, cancers rénaux, gastro-intestinaux), une moindre toxicité, etla possibilité d’administrer le médicament par voie orale. Ce dernier avantage permettraitde réduire les frais du traitement, tout en augmentant la qualité de vie du malade.

La recherche d’un anticancéreux ayant toutes ces qualités a entraîné la synthèse detrès nombreux complexes de platine. Seuls quelques complexes passent toutes les étapesde l’élaboration d’un médicament. En effet, après avoir été synthétisés, testés in vitro surdes cellules cancéreuses, puis testés chez l’animal, les complexes doivent subir une étudeclinique. Celle-ci fait partie du protocole d’obtention de l’AMM (autorisation de mise surle marché), nécessaire au développement de chaque médicament. Cette étude estdécomposée en trois phases (annexe B), qui permettent de déterminer entre autres lesconditions d’utilisation et la pharmacocinétique du futur médicament. A ce jour, deuxcomplexes de platine de deuxième génération ont obtenu l’AMM en France!: lecarboplatine et l’oxaliplatine. Un troisième analogue, le nédaplatine, est actuellementutilisé au Japon. Les quelques complexes qui sont en cours de développement donnentdes résultats prometteurs.

B.I Complexes commercialisés

B.I.1) Carboplatine

La structure du carboplatine diffère de celle du cisplatine par la présence d’unligand bidentate cyclobutanedicarboxylate (figure I.6). Cette différence structuraleimplique des changements significatifs dans les propriétés physico-chimiques et de


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biodistribution ainsi que dans la toxicité. En effet, les liaisons établies avec le liganddicarboxylate sont beaucoup plus stables que celles établies par les ligands chlorure duplatine, ce qui diminue la réactivité et les propriétés anticancéreuses de la molécule [11] .

NH3

NH3

Pt

O

O

C

C

O

O

Figure I.6!: structure du carboplatine

L’équipe de Micetich [11] a montré que bien que les lésions causées sur l’ADN par lecisplatine soient similaires, les cinétiques et la fréquence des liaisons ne sont pascomparables.

Le carboplatine est utilisé en monothérapie dans le traitement des cancers ovariens,et des cancers de la tête et du cou [12]. Il a été développé en raison de toxicités plus faiblesque celles du cis-DDP (annexe A). En effet, il est moins néphrotoxique, et provoquemoins de vomissements. Il entraîne une faible ototoxicité, et seulement une neuropathiemodérée. L’inconvénient majeur du carboplatine est qu’il n’agit pas sur les cellulesrésistantes au cisplatine. On dit alors qu’il présente une forte résistance croisée aucisplatine.

En présence d’ions chlorure, une dégradation du carboplatine a été observée parHPLC* et électrophorèse [13-15]. Cette dégradation est lente et semble dépendre del’exposition lumineuse de l’échantillon. Cependant, les produits de dégradation n’ont pasété caractérisés jusqu’à ce travail de thèse (cf. chapitre IV). Les conséquences de cettedégradation sont aussi bien fondamentales que pratiques. D’une part, une transformationdu carboplatine en cisplatine pourrait se produire in vivo. D’autre part, il est importantd’éviter la présence d’ions chlorure et l’exposition à la lumière dans le stockage dessolutions injectables.

B.I.2) Oxaliplatine

Comme expliqué précédemment, l’un des buts du développement des analogues ducisplatine est de résoudre le problème des résistances. Il y a une vingtaine d’années,Buchenal [16] et son équipe ont montré que les complexes possédant un cyclediaminocyclohexane (DACH) à la place des deux groupements amine étaient actifs sur deslignées de cellules résistantes au cisplatine. C’est le cas de l’oxaliplatine, utilisé en Francedepuis 1985-1986. Son spectre d’activité est plus large que celui du cisplatine, puisqu’il amontré des résultats intéressants sur des cancers du sein, de la tête et du cou et sur descancers ovariens. Les meilleurs résultats à ce jour ont été obtenus sur des cancers

* HPLC!: High Performance Liquid Chromatography.


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colorectaux [17] . Pour traiter cette forme de tumeur, deux protocoles sont utilisés à cejour : une monothérapie, et une bithérapie où l’oxaliplatine est associé au 5-fluorouracil.

L’effet secondaire dose-limitant de l’oxaliplatine est sa neurotoxicité, mais il neprésente pas de néphrotoxicité significative (annexe A).

L’oxaliplatine est constitué d’un atome de platine (II) chélaté par deux ligandsbidentates!: l’oxalate et le cycle DACH. Le ligand oxalate est lié au platine par deuxatomes d’oxygène, et le diamminocyclohexane par ses deux atomes d’azote (figure I.6)

NH2

NH2

Pt

O

O

C

C

O

O

Figure I.6!: structure de l’oxaliplatine

Le mode d’action de l’oxaliplatine est encore mal connu. Il semble cependant quece complexe forme des adduits intra-brins similaires à ceux formés par le cisplatine. Eneffet, l’hydrolyse de l’oxaliplatine conduit à l’élimination du ligand oxalate, les formesactives du cisplatine et de l’oxaliplatine ne diffèrent donc que par la présence du cycleDACH [18]. Toutefois, la taille et l’hydrophobicité de ce ligand conduit à une modificationde la structure de l’ADN plus grande que dans le cas du cisplatine [17]. Les adduits DACH-Pt-ADN semblent donc plus efficaces pour inhiber la réplication de l’ADN que lesadduits cis-diamine-Pt-ADN.

B.I.3) Nédaplatine (254-S)

La particularité de ce complexe est la présence d’un cycle glycolate chélaté auplatine par ses deux atomes d’oxygène (figure I.7). Après hydrolyse, le nédaplatine estsous la forme d’un métabolite actif, identique aux métabolites du cisplatine et ducarboplatine. Le mode d’action de ce complexe est donc très proche de celui du cis-DDP[17] .

NH3

NH3

PtO

O

O

Figure I.7!: structure du nédaplatine

Le nédaplatine est utilisé au Japon contre les cancers de la tête et du cou,testiculaire et du poumon, oesophagiens, ovariens et cervicaux depuis 1987. Le facteurlimitant de ce médicament est la thrombocytopénie [19], et des cas occasionnels denéphrotoxicités ont été rapportés [20]. Une étude clinique comparative [21] a montré quele nédaplatine n’est pas plus efficace que le cisplatine, mais qu’il est moins toxique.


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B.II Développement de nouveaux complexes

Malgré le développement des complexes de platine de deuxième génération, il restede nombreux progrès à faire, tant au niveau de l’efficacité que de la toxicité. La recherchede médicaments de troisième génération paraît très prometteuse, puisque chacun desobjectifs est en mesure d’être résolu. Le but n’étant pas ici de faire un catalogue descomplexes en cours d’étude, il ne sera présenté qu’un complexe au développementprometteur pour chacun des quatre axes de recherche.

B.II.1) Administration par voie orale- Complexes de platine IV

Depuis les études préliminaires de Rosenberg et al [22], il est connu que lescomplexes de platine IV ont également une activité anti-tumorale. Jusqu’à présent, ledéveloppement des médicaments à base de platine a été dominé par les complexes deplatine (II). Depuis une dizaine d’années, le souhait de développer un complexe deplatine actif par voie orale afin d’étendre la chimiothérapie à base de complexes deplatine en consultation externe afin d’améliorer la qualité de vie des patients, a redonnéde l’intérêt aux complexes de platine (IV) [23].

Le satraplatine (JM216) est un complexe de platine (IV) qui possède deuxgroupements acétyl opposés et un groupement cyclohexane de nature lipophile (figuren°I.8, a). Les deux ligands axiaux sont hautement labiles, et sont rapidement hydrolysés auniveau plasmatique, favorisant ainsi la réduction du platine IV sous les formes II réactivescorrespondantes. Le JM118 (figure I.8, b) est le principal métabolite [24].

PtH2N

H3N Cl

Cl

OCOCH3

OCOCH3

NH3

NH2

PtCl

Cl

a) b)

Figure I.8!: structures des complexes JM216 (a), et JM118 (b).

L’étude de phase I a montré que le facteur dose-limitant est la dépressionmédullaire*. Ce complexe ne semble pas avoir de néphro- neuro- ou d’ototoxicité. Uneétude de phase III, notamment sur des cancers ovariens est en cours[25].

B.II.2) Activité sur des cellules résistantes au cisplatine

De nombreuses études sur les mécanismes de résistance acquise au platine, ontmontré que l’inactivation du médicament par les espèces contenant des thiols, (enparticulier le glutathion) contribue à la résistance. Trouver un médicament qui ne

* dépression médullaire!: ralentissement de la faculté de la moelle osseuse à

produire des globules blancs, des globules rouges et des plaquettes.


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réagirait pas aux thiols permettrait de diminuer l’impact de ce mécanisme de résistance.La synthèse du complexe AMD473 a été effectuée dans ce sens [26]. Le centre métalliquea été alourdi par un ligand 2-méthyl pyridine (figure I.9).

NH3

N

Pt

Cl

Cl

Figure I.9!: structure du complexe AMD473

Lors des premiers essais in vitro, AMD473 a montré une plus faible réactivité que lecisplatine aux molécules soufrées, la méthionine et le glutathion. Dans les étudesprécliniques, il a montré une activité sur une variété de types de tumeurs, dont celles quiprésentaient les mécanismes de résistance au cisplatine [27]. Il est actuellement en étudede phase II![28].

B.II.3) Elargissement du spectre d’action : complexe

multinucléaire

Ce complexe diffère du cisplatine, du carboplatine et de l’oxaliplatine de par sastructure bifonctionnelle et trinucléaire [19] [29]. La molécule comprend à ses deuxextrémités deux trans-PtCl(NH3)2, liées par une chaîne formée par NH2(CH2)6(NH2-trans-Pt(NH3)2-NH2CH2)6NH2 (figure I.10).

NH3

Cl

Pt

NH2(CH2)6H2N

NH3

Pt

H3N

NH3

NH2(CH2)6H2N

Pt

H3N Cl

NH3

Figure I.10!: structure du complexe BBR3464

Le BBR 3464 se complexe à l’ADN plus rapidement que le cisplatine, et par unautre mécanisme. En effet, il forme en majorité des complexes interbrins avec deuxguanines séparées par deux paires de bases, comme indiqué sur la figure I.11.

5'—TTTGTTC—

—AAACAAG—5'5'—CTTGTTT—

—GAACAAA—5'Figure I.11!: adduits 1,4-GG intrabrins formés par le BBR3464

L’étude de phase I [30] a montré que les diarrhées et la neutropénie* sont desfacteurs dose-limitants. Lors des essais de phase II, le complexe a montré une activité surdes rechutes de cancers ovariens et des cancers du poumon à grosses cellules [31].

* Neutropénie!: Diminution du nombre de polynucléaires neutrophiles (type deglobules blancs).


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B.II.4) Baisse de toxicité : le Pt(ESDT)(Py)Cl

Le Pt(ESDT)(Py)Cl est constitué d’un ligand pyridine, d’un ligand labile (chlorure),et d’un ligand bidentate soufré. Ce dernier est potentiellement capable de protéger lecentre métallique des interactions avec les protéines soufrées, qui sont connues pour êtreà la base de la néphrotoxicité des complexes anticancéreux à base de platine II. Lespremières études in vitro [32] ont montré que les effets neurotoxiques sont quasiinexistants par rapport à ceux du cisplatine.

S

S

Pt

N

Cl

CN

CH2

H3C

C

O

OCH2H3C

Figure I.12!: structure du complexe Pt(ESDT)(Py)Cl

De plus, l’étude menée par Marzano [32] indique que ce complexe montre unegrande cytotoxicité** sur des cellules sensibles et résistantes au cisplatine. Ce complexeserait donc dépourvu de résistance croisée avec le cisplatine.

B.II.5) Conclusion sur les nouveaux complexes

Les recherches sur le mode d’action et les toxicités du cisplatine ont étoffé lesconnaissances en oncologie, en chimie et en biochimie. Il paraît simple, en utilisant cesconnaissances, de développer un dérivé plus efficace et moins toxique que le cisplatine.Mais après trente ans et plus de 3000 composés synthétisés et testés, il convient d’êtreplus sceptique. En effet, bien que la découverte de l’activité du cisplatine ait été fortuite,c’est le meilleur complexe de platine trouvé jusqu’à présent. Seulement trois autrescomposés ont été approuvés dans le monde, et leur seul avantage, mais non le moindre,est de présenter une plus faible toxicité.

Le défi de trouver un nouvel anticancéreux ayant à la fois une plus faible toxicité, unspectre d’activité plus large et étant capable de vaincre la résistance au cisplatine n’a doncpas encore été relevé. Cependant, les complexes actuellement en essais cliniquesparaissent être déjà de très bons compromis, puisqu’ils présentent chacun un des critèresrecherchés.

** Cytotoxicité!: Phénomène de destruction cellulaire.


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C Intérêt d’une étude des complexes de platine

en présence de nucléophiles.

Nous avons vu au cours de ce chapitre que l’activité biologique des complexes deplatine est gouvernée par leurs réactions chimiques avec un grand nombre denucléophiles biologiques. Leur activité anticancéreuse provient de leur interaction avecl’ADN, via la formation d’adduits bi-fonctionnels. Une partie de leurs toxicités résulted’interactions avec des nucléophiles soufrés. La connaissance de la réactivité desanticancéreux en présence des nucléophiles de l’organisme permet d’aller plus loin dans lacompréhension des réactions ayant lieu dans le plasma et la cellule.

Dans ce travail, nous avons choisi d’étudier le comportement de trois complexes deplatine en présence de huit nucléophiles, choisis pour leurs différentes affinités avec lescomplexes de platine.

C.I Les halogénures

C.I.1) Les ions chlorure

Le carboplatine et l’oxaliplatine présentent tous deux une très forte affinité pour lesions chlorures. Après injection, ces complexes subissent in vivo des réactions spontanéespendant lesquelles sont formées les espèces chlorées monochloro- et dichloro-platine [33].Leur mécanisme d’action est donc très étroitement lié à la présence d’ions chlorure dansl’organisme. Certains protocoles demandent que d’autres agents cytotoxiques soientadditionnés aux complexes de platine en solution injectable. Il peut alors y avoirintroduction d’ions chlorures dans la solution, en tant que contre-ions ou excipients. Laprésence d’une concentration faible en ions chlorures peut alors affecter la stabilité ducomplexe, particulièrement dans le cas de traitements de longue durée (pouvant allerjusqu’à cinq jours). La compréhension de ces réactions in vivo permet donc de mettre enplace certaines précautions d’usage avant l’administration du médicament, sans lesquelleson risquerait d’injecter un autre produit dont les effets toxiques et antitumoraux sontinconnus.

C.I.2) Les ions iodure

L’activité des complexes de platine cis-[Pt(NH3)2X2] sur des cellules anti-cancéreuses suit l’ordre!: X= Cl>>I [34]. La stabilité des liaisons platine-iode, quiempêche l’activation du complexe par hydrolyse, est à l’origine de cette différence. Deplus, l’iode n’est présent qu’en très faible quantité dans le sang. Il n’est donc passusceptible de se lier au platine dans l’organisme.


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Cependant, l’étude de l’évolution des différents complexes de platine en présencede cet halogène nous a permis, d’un point de vue méthodologique, de valider notretechnique d’analyse.

C.II Les nucléophiles soufrés

Comme nous l’avons vu précédemment dans la description de son mode d’action, lecisplatine présente une forte affinité pour les nucléophiles soufrés. En effet, certainesmolécules biologiques, en particulier celles contenant de la méthionine ou de la cystéine,sont présentes en particulier dans le sang, c’est à dire là où le platine est injecté. Al’entrée dans la cellule, elles seront en compétition thermodynamique et cinétique avec laréaction entre le cisplatine et l’ADN [35].

De nombreuses équipes ont cherché à éviter ou retarder la formation de cesliaisons, fortement impliquées dans les différents mécanismes de toxicités. L’injectiond’autres nucléophiles soufrés jouant le rôle d’agents protecteurs, a permis de réduireconsidérablement certains effets toxiques.

Deux types de nucléophiles soufrés ont donc été étudiés dans ce travail. Lespremiers sont des molécules biologiques présentes dans l’organisme ou des analogues. Lesseconds sont des nucléophiles dont la capacité à jouer le rôle d’agent protecteur a étémise en évidence sur le cisplatine.

C.II.1) Cystéine

Parmi les nombreuses molécules biologiques pouvant interagir avec les complexesde platine avant leur action sur l’ADN, les acides aminés contenant du soufre jouent unrôle particulièrement important. Ainsi, le glutathion, tripeptide contenant une cystéine,réagit avec le cisplatine de manière compétitive avec l’action anticancéreuse du complexe[36]. Les adduits cisplatine-glutathion ont été caractérisés par Dedon et Borch [8] parspectroscopie Infra rouge. L’absence de la bande caractéristique de la liaison S—H leur apermis de conclure que le tripeptide se fixe au platine par l’atome de soufre de lacystéine.

C.II.2) Méthionine

De nombreux métabolites du cisplatine ont été caractérisés dans l’urine despatients en traitement. Parmi eux, le [Pt(L-Met)2] nous permet de constater que laméthionine joue un rôle très important dans le mécanisme d’action de l’anticancéreux [37].Dans ce complexe, la méthionine est un ligand bidentate, lié au platine par ses atomes desoufre et d’azote (figure I. 13).


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S

Pt

H2N

S

H2N

COO--OOC

CH3 CH3

SOH

O

NH2

H3C

Figure I. 13!: Structure de la méthionine, et du métabolite [cis- Pt(L-Met)2].

In vivo, l’action de la méthionine permet en outre d’éliminer l’excès de platine. Lescomplexes formés sont alors non toxiques et sont excrétés rapidement [38].

C.II.3) Glutathion

Le glutathion est un tripeptide synthétisé à partir d’acide glutamique, de cystéine etde glycine (figure I.14). Sa concentration de 0,5 à 10mM fait de lui le thiol le plusabondant de la cellule. Ce nucléophile réagit avec le cisplatine, pour former un complexeplatine-GSH qui est ensuite éliminé de la cellule [7]. Le glutathion protège donc la celluleen interceptant les métabolites réactifs du cisplatine avant qu’ils ne puissent réagir avecl’ADN. Comme nous l’avons vu au § C.II.1), les adduits cisplatine-glutathion ont étécaractérisés par IR.

Le glutathion est particulièrement impliqué dans le mécanisme de résistance aucisplatine en formant des espèces inactives avec le médicament, et en favorisant laréparation de l’ADN. Bien que les interactions entre le tripeptide et le cisplatine aientété très étudiées, sa réactivité vis à vis du carboplatine et de l’oxaliplatine est beaucoupmoins connue.

C.II.4) Thiocyanates

Les ions thiocyanate sont en très faible quantité dans le sang, puisque leurconcentration moyenne est de 30,7 µmol.L-1. Cependant, leur qualité de nucléophilessoufrés leur permet d’être susceptibles de réagir par substitution nucléophile avec lescomplexes de platine. Bien qu’étant très peu probable, cette hypothèse a été formulée parAllsopp [39].

C.II.5) Thiosulfates

Le caractère inoffensif du thiosulfate a fait de lui un candidat privilégié dans bonnombre d’études destinées à diminuer la toxicité du cisplatine. L’un de ces travauxmontre ainsi que le sel de thiosulfate protège contre la néphroxicité, lorsqu’il estadministré entre une heure avant et une demi-heure après l’injection de cisplatine [35].Cette particularité provient de sa forte concentration dans le rein. Il y inactive lecisplatine en formant un complexe incapable d’agir sur l’ADN [40]. Ce sel semble enrevanche incapable d’agir sur les adduits cisplatine –ADN déjà formés. Aucuneapplication clinique n’a encore été mise en place à base de thiosulfate.


21

Aucune étude de l’action du thiosulfate sur les complexes de carboplatine etd’oxaliplatine n’a été effectuée.

C.II.6) Le ddtc

Le diéthyldithiocarbamate (DDTC) est un nucléophile soufré ayant de fortesaffinités avec le platine. Pour cette raison, il possède deux applications considérables enrelation avec le cisplatine.

Tout d’abord, l’administration systématique de diéthyldithiocarbamate après lecisplatine inhibe certaines de ses toxicités [41; 42], dont la myellosuppression, lanéphrotoxicité [43], et la toxicité gastro-intestinale, sans inhiber son activitéanticancéreuse. Ces toxicités sont une conséquence des liaisons entre le cisplatine et desgroupements soufrés, à l’origine de l’inactivation d’enzymes contenant des thiols [41; 44].L’habilité du DDTC à inhiber ces toxicités résulte donc de sa facilité à libérer le platine deces protéines contenant des groupements soufrés. Dedon et al [8] ont également montréque le DDTC permet une restauration des enzymes inhibées par le platine.

Le DDTC est également utilisé dans un protocole OMS de décontamination dumatériel de laboratoire [45]. Cette méthode permet d’éliminer le cisplatine solide ainsi queliquide, par formation d’un précipité non mutagène.

CONCLUSION

Le comportement des deux complexes de platine (carboplatine et oxaliplatine) enprésence de tous ces nucléophiles a donc été étudié en solution. Les produits dedégradation ont été obtenus sous la forme de précipités polycristallins, lorsqu’ils ne sontpas restés en solution. L’étude structurale de ces produits a donc été effectuée parspectroscopie d’absorption X. Cette technique est particulièrement adaptée, puisqu’elleest utilisable sur n’importe quel état de la matière.


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Références bibliographiques du chapitre I.

1. Rosenberg B, Camp LV and Krigas T (1965) Inhibition of cell division of Escherichia coli byelectrolysis products from platinum electrode; Nature, 205, 698-699.

2. Rosenberg B (1978) Platinum complex-DNA interactions and anticancer activity; Biochimie, 60,859-867.

3. Jamieson ER and Lippard SJ (1999) Structure, recognition and processing of cisplatin-DNAAdducts; Chem Rev, 99, 2467-2498.

4. Bentefrit F (1996) Analogues du cisplatine: quelques composés formés par le platine (II) et (IV) oupalladium (II) avec deux médicaments de la famille des biguanides (metformine et proguanil), thèsede l'Université PARIS XI.

5. Scott J and Bradbury R (1994) Pharmacokinetic dosing of carboplatin; Fla J Hosp Pharm, 14, 17-18.

6. Coste F, Malinge J-M, Serre L, Shepard W, Roth M, Leng M and Zelwer C (1999) Crystalstructure of a double-stranded DNA containing a cisplatin interstrand cross-link at 1.63Åresolution: hydratation at theplatinated site; Nucleic Acid Res, 27, 1837-1846.

7. Ishikawa T and Ali-Osman F (1993) Glutathione-associated cis-diamminedichloroplatinum(II)metabolism and ATP-dependent efflux from leukemia cells: molecular characterization ofglutathione-platinum complex and its biological significance; J Biol Chem, 268, 20116-20125.

8. Dedon PC (1987) Characterization of the reactions of platinum antitumour agents with biologicand non biologic sulfur containing nucleophiles; Biochem Pharm, 36, 1955-1964.

9. Wong E (1999) Current status of platinum-based antitumour drugs; Chem Rev, 99, 2451-2466.

10. Chu G (1994) Cellular responses to cisplatin; J Biol Chem, 269, 787-790.

11. Micetich KC, Barnes D and Erickson LC (1985) A comparative study of the cytotoxicity andDNA-damaging effects of cis-(diammino)(1,1-cyclobutanedicarboxylato)-platinum (II) and cis-diamminedichloroplatinum (II) on L1210 cells; Cancer Res, 45, 4043-4047.

12. Ongeri S (1999) Synthèse de composés carboxyliques 1,2-diaminés d'intérêt biologique, thèse del'Université René Descartes de Paris.

13. Benaji B, Dine T, Luyckx M, Brunet C, Goudaliez F, Mallevais ML, Cazin M, Gressier B andCazin JC (1994) Stability and compatibility of cisplatin and carboplatin with PVC infusion bags; JClin Pharm Ther, 19, 95-100.

14. Hadfield JA, McGown AT, Dawson MJ, Thatcher N and Fox BW (1993) The suitability ofcarboplatin solutions for 14-day continuous infusion by ambulatory pump: an HPLC- dynamicFAB study; J Pharm Biomed Anal, 167, 723-727.

15. Lederer M and Leipzig-Pagani E (1998) A note on the solution chemistry of carboplatin in aqueoussolutions; Int J Pharm, 167, 223-228.

16. Burchenal JH, Iranai G, Kern K and al. e (1980) 1,2-Diaminocyclohexane platinum derivatives ofpotential clinical value; Recent Res Cancer Res, 74, 146-155.

17. Desoize B and Madoulet C (2002) Particular aspects of platinum coumpounds used at present incancer treatment; Critical review in oncology/ hematology, 42, 317-325.

18. Scheeff ED, Briggs JM and Howell SB (1999) Molecular modeling of the intrastrand guanine-guanine DNA adducts produced by cisplatin and oxaliplatin; Mol Pharmacol, 56, 633-643.


23

19. Judson I and Kelland LR (2000) New developments and approaches in the platinum Arena; Drugs,59 suppl 4, 29-36.

20. Akasa H, Togashi M, Nishio Y and al. e (1992) Phase II study of cis-diammine(glycolato)platinum,254-S, in patients with advanced germ-cell testicular cancer, prostatic cancer and trasitional-cellcarcinoma of the urinary tract.; Cancer Chemother Pharmacol, 31, 187-192.

21. Sasaki Y, Tamura T, Eguchi K and al. e (1989) Pharmacokinetics of (glycolate-O,O')-diammineplatinum(II), a new platinum derivative, in comparison with cisplatin and carboplatin; CancerChemother Pharmacol, 23, 243-246.

22. Rosenberg B, Camp LV, Grinley EB and Thomson AJ (1967); J Biol Chem, 242, 1347.

23. Lansiaux A (2000) Le JM216, un dérivé du platine actif par voie orale; Bull Cancer, 87, 531-536.

24. Reardon JT, Vaisman A, Chaney SG and Sancar A (1999) Efficient Nucleotide Excision Repair ofcisplatin, Oxaliplatin, and Bis-aceto-ammine-dichloro-cyclohexylamine-platinum(iv) (JM216)Platinum intrastrand DNA diadducts; Cancer Res, 59, 3968-3971.

25. Fokkema E, Groen HJM, Helder MN, Vries EGEd and Meijer C (2002) JM216-, JM118, andcisplatin-nducd cytotoxicity in relation to platinum-DNA adduct formation, glutathione levels andP53 status in human tumour cell lines with different sensitivities to cisplatin; Biochem Pharm, 63,1989-1996.

26. Holford J, Beale PJ, Boxall FE, Sharp SY and Kelland LR (2000) Mechanisms of drug resistance tothe platinum complex ZD0473 in ovarian cancer cell lines; Eur J cancer, 36, 1984-1990.

27. Kelland LR, Sharp SY, O'Neill C, Raynaud FI, Beale PJ and Judson IR (1999) Mini-review:discovery and development of platinum complexes designed to circumvent cisplatin resistance; JInorg Biochem, 77, 111-115.

28. Gore ME, Atkinson RJ, Thomas H, Cure H, Rischin D, Beale P, Bougnoux P, Dirix L and SmitWM (2002) A phase II trial of ZD0473 in platinum-pretreated ovarian cancer; Eur J cancer, 38,2416-2420.

29. Brabec V, Kasparkova J, Vrana O, Novakova O, Cox JW, Qu Y and Farrell N (1999) DNAmodifications by a novel bifunctional trinuclear platinum phase I anticancer agent; biochemistry, 38,6780-6790.

30. Calvert PM, Highley MS, Hughes AN, Plummer ER, Azzabi AST, Verrill MW, Camboni MG,Verdi E, Bernareggi A, Zucchetti M, Robinson AM and Calvert AH (1999) A phase I study of anovel, trinuclear, platinum analogue, BBR3464, in patients with advanced solid tumor; Clin CancerRes, 5, 333.

31. Kasparkova J, Zehnulova J, Farrell N and Brabec V (2002) DNA interstrand Cross-kinks of thenovel antitumour trinuclear platinum complex BBR3464; J Biol Chem, 277, 48076-48086.

32. Marzano C, Trevisan A, Giovagnini L and Fregona D (2002) Synthetis of a new platinum (II)complex : anticancer activity and nephrotoxicity in vitro; Toxicology in vitro, 16, 413-419.

33. Graham MA, Lockwood GF, Greenslade D, Brienza S, Bayssas M and Gamelin E (2000) ClinicalPharmaceutics of oxaliplatin: A critical review; Clin cancer Res, 6, 1205-1218.

34. Kratochwil NA, Iranov AI, Patriarca M, Parkinson JA, Gouldsworthy AM, Murdoch PdS andSadler PJ (1999) Surprising reactions of iodo Pt(IV) and Pt(II) complexes with human albumin:detection of cys 34 sulfenic acid; J Am Chem Soc, 121, 8193-8203.

35. Reedjik J (1999) Why does cisplatin reach guanine-N7 with competing S-donor ligands available inthe cell? ; Chem Rev, 99, 2499-2510.

36. Garcia-seijo I, Habtemariam A, Murdoch PdS, Gould RO and Garcia-Fernandez E (2002) Five-coordinate aminophosphine platinum (II) complexes containing cysteine derivatives as ligands;Inorg Chem acta, 335, 52-60.

37. Murdoch PdS, Randford JD, Sadler PJ and Berners-Price SJ (1993) Cis-trans isomerization of[Pt(L-methionine)2]: Metabolite of the anticancer drug cisplatin; Inorg Chem, 32, 2249-2255.


24

38. Melvik JE and Pettersen EO (1987) Reduction of cis-dichlorodiammineplatinum-induced cellinactivation by methionine; Inorg Chem Acta, 137, 115-118.

39. Allsopp MA, Sewell GJ, Rowland CG, Riley CM and Schowen RL (1991) The degradation ofcarboplatin in aqueous solutions containing chloride or other selected nucleophiles; Int J pharm,69, 197-210.

40. Howell SB and Taetle R (1980) Effect of sodium thiosulfate on cis-dichlorodiammineplatinum (II)toxicity and antitumor activity in L1210 leukemia; Cancer Treat rep, 64, 611-616.

41. Bodenner DL, Dedon PC, Keng PC and Borch RF (1986) Effect of diethyldithiocarbamate on cis-diamminedichloroplatinum(II)-induced cytotoxicity, DNA cross-linking, and gamma-gluthamyltranspeptidase inhibition; Cancer Res, 46, 2745-2750.

42. Bodenner DL, Dedon PC, Keng PC, Katz JC and Borch RF (1986) Selective protection against cis-Diamminedichloroplatinum(II)-induced toxicity in kidney, gut, and bone marrow bydiethyldithiocarbamate; Cancer Res, 46, 2751-2755.

43. Borch RF and Pleasants ME (1979) Inhibition of cis-platinum nephrotoxicity bydiethyldithiocarbamate rescue in a rat model; Proc Natl Acad Sci USA, 76, 6611-6614.

44. Daley-Yates PT and McBrien DCH (1982) The inhibition of renal ATPase by cisplatin and somebiotransformation products; Chem Biol Interact, 40, 325-334.

45. Castegnaro M (1985) Method 10: destruction of cisplatin by reaction with sodiumdiethyldithiocarbamate; OMS-IARC scientific publication, 73, 97-101.

chapitre i : l’activité anticancéreuse des complexes...

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