Malgré les avancées pharmacologiques, le cancer demeure un problème de santé publique majeur, puisqu’il est responsable d‘un quart des décès en Amérique du nord. La chimiothérapie est une option thérapeutique utilisée comme traitement principal, néo-adjuvant ou adjuvant. Dans plusieurs cas, les médicaments, pas assez sélectifs, s’attaquent aux cellules cancéreuses et aux cellules normales. Ceci engendre plusieurs effets secondaires qui, en plus du cancer lui même, altèrent la qualité de vie des patients. De plus, vu les maintes récidives de cancers et leurs résistances aux agents chimiothérapeutiques, il est nécessaire de développer de nouveaux actifs médicamenteux qui offriront seuls ou en combinaison avec les médicaments déjà existants, de nouvelles options thérapeutiques aux patients. Dans la première partie de cette thèse consacrée à la chimiothérapie anticancéreuse, nous avons dans un premier temps évalué l’activité antitumorale d’un aminostéroïde (RM-133) sur deux modèles de xénogreffes de cancers agressifs à mauvais pronostic (ovaire et pancréas). Après des études de pharmacocinétique couplées à des tests de formulation, le composé RM-133 a bloqué de 63% la prolifération des tumeurs du pancréas (PANC-1) et de 100% celle des tumeurs de l’ovaire (OVCAR-3). Ce composé et 6 autres ont été testés sur 9 lignées cellulaires cancéreuses et 9 modèles cellulaires de cellules non-cancéreuses. Il s’en est dégagé une sélectivité d’action des aminostéroïdes testés vis à vis les cellules normales, dont le modèle de cellules rénales RPTEC qui est un modèle d’évaluation de la toxicité médicamenteuse. De plus, in vitro, la combinaison du RM-133 à la doxorubicine ou à la carboplatine suggère une interaction additive quant à leurs activités antiprolifératives sur les cellules OVCAR-3. L’étude mécanistique de ce composé a révélé qu’il engendre l’apoptose via la voie extrinsèque par activation de la caspase 8 et serait aussi un aggravateur du stress du réticulum endoplasmique, induisant ainsi l’apoptose par médiation de la voie intrinsèque. Une autre série d’aminostéroïdes éthynylés en position C-17 (analogues au RM-133) a été synthétisée grâce à un nouvel outil de synthèse chimique par ancrage sur support solide. Les composés des 3 librairies synthétisées ont été criblés afin d‘évaluer leur activité antiproliférative sur 2 lignées cellulaires de leucémie (HL-60 et JURKAT). De cette étude des relations structure-activité, un des composés portant le noyau azétidine s’est révélé être le plus efficace. Cette nouvelle méthodologie a alors été validée comme outil efficace pour la synthèse de nouveaux aminostéroïdes ethynylés actifs. La deuxième partie de cette thèse traite du développement d’inhibiteurs de la 17β-hydroxystéroïde déshydrogenase de type 3 (17β-HSD3). Les androgènes jouent un rôle clé dans l’évolution du cancer de la prostate hormono-sensible et l’isoforme 3 de la 17β-HSD catalyse la dernière étape dans la biosynthèse de ces androgènes actifs. Une nouvelle famille de 3-spiromorpholinone et 3-spirocarbamate, des dérivés de l’androstérone portant des groupements hydrophobes diversifiés, a été synthétisée et l’activité biologique des différents composés évaluée dans un premier temps avec une fraction microsomale d’un homogénat de testicules de rat comme source d’enzyme (17β-HSD3). Après criblage, le sulfonamide 7e21 et le carboxamide 7e22 se sont révélés comme deux candidats intéressants. Leurs activités inhibitrices 17β-HSD3 étaient de l’ordre du nanomolaire et ces composés ne présentaient pas d’activité androgénique. Cependant, l’activité inhibitrice de tous les composés a été réduite lorsque, dans un deuxième temps, nous avons utilisé un modèle cellulaire artificiel du cancer de la prostate [cellules intactes LNCaP surexprimant la 17β-HSD3 (LNCaP [17β-HSD3]). Par ailleurs, nous avons pour la première fois, évalué l’activité in vivo du composé RM-532-105 (inhibiteur de 17β-HSD3), sur deux xénogreffes de cellules du cancer de la prostate sensibles aux androgènes (LAPC-4 et LNCaP [17β-HSD3]). Ce composé n'a pas inhibé la croissance tumorale induite par le 4-androstène-3,17-dione (4-dione) et les concentrations tumorales de testostérone (T) et de dihydrotestostérone ont augmentées. Ceci traduirait l’existence de voies de contournement pour la synthèse des androgènes, sous l’action d’autres isoformes des 17β-HSDs, au sein des tumeurs. Par ailleurs, l’activité 5α-réductase a été identifiée comme celle métabolisant de façon prédominante le 4-dione en 5α-androstane-3,17-dione dans des cellules LAPC-4. Enfin, nous avons conçu et synthétisé le premier inhibiteur de la 17β-HSD3 renfermant un fluorophore, le dansyl (composé 3). Cet inhibiteur fluorescent traverse la membrane cellulaire, conserve ses propriétés fluorescentes et est distribué à l'intérieur des cellules LNCaP [17β-HSD3], où il inhibe la transformation de 4-dione en T. / Despite pharmacological improvements, cancer remains a major public health hazard, since it is responsible for a quarter of deaths in North America. Chemotherapy is often considered for primary, neoadjuvant or adjuvant cancer therapy. In many cases, due to their poor selectivity, drugs attack both the cancerous and normal cells. This causes several side effects, which, in addition to cancer itself, deteriorate patient's quality of life. In addition, due to cancer relapses and drug resistance, the development of new drugs that offer alone or in combination with existing drugs, new therapeutic options is needed. The first part of this thesis is dedicated to cancer chemotherapy. We initially evaluated the antitumor activity of an aminosteroid derivative (RM-133) on two xenograft models of aggressive cancers with poor prognosis (ovary and pancreas). Following pharmacokinetic studies coupled to formulation tests, RM-133 blocked by 63% the proliferation of pancreas (PANC-1) tumors and 100% of ovarian (OVCAR-3) tumors. This compound and 6 other were tested on nine cancer cell lines and 9 other non-cancerous cells models. A selectivity of action of aminosteroids tested against normal cells emerged, including the model of renal RPTEC cell which is used to study drug toxicity. In addition, in vitro, the combination of RM-133 with doxorubicin or carboplatin suggests an additive interaction, as far as their antiproliferative activities on OVCAR-3 cells is concerned. The mechanistic study of this compound revealed that it triggers apoptosis via the extrinsic pathway by the activation of caspase 8 and would also be an endoplasmic reticulum stress aggravator. As such, inducing apoptosis through the intrinsic apoptosis pathway. Other series of aminosteroids ethynylated at position C-17, similar to RM-133, were synthesized using a new chemical synthesis tool for anchoring on solid support. The synthesized compounds of 3 libraries were screened to assess their antiproliferative activity on two leukemia cell lines (HL-60 and JURKAT). Studying the structure-activity relationship, one of the compounds bearing the azetidine moiety was found to be the most active. This new methodology has then been validated as an effective tool for the synthesis of new ethynylated aminosteroids. The second part of this thesis deals with the development of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 3 (17β-HSD3) inhibitors. In fact, androgens play a key role in the evolution of hormone-sensitive prostate cancer and isoform 3 of the 17β-HSD catalyzes the last step in the biosynthesis of these active androgens. A new family of androstenone derivatives (3-spiromorpholinone and 3-spirocarbamate) carrying several hydrophobic groups has been synthesized and their biological activity evaluated, in a first time with a microsomal fraction of a rat homogenated testis as source of enzyme (17β-HSD3). After screening, the compounds 7e21 (sulfonamide) and 7e22 (carboxamide) emerged as two interesting candidates. Their 17β-HSD3 inhibitory activities were in the nanomolar range and these compounds showed no androgenic activity. However, the inhibitory activity of all the libraries compounds was reduced when, in a second step, we used an artificial cellular model of prostate cancer, intact LNCaP cells overexpressing 17β-HSD3 (LNCaP [17β-HSD3]). Moreover, for the fist time, we evaluated the in vivo activity of the compound RM-532-105 (inhibitor of 17β-HSD3) on two cell xenograft models of androgen sensitive prostate cancer (LNCaP and LAPC-4 [17β-HSD3] cells). This compound did not inhibit tumor growth induced by 4-androstene-3,17-dione (4-dione) and tumor concentrations of testosterone (T) and dihydrotestosterone increased. This could reveal the existence of alternative pathways for the biosynthesis of androgens, under the action of other 17β-HSD isoforms, within tumors. Moreover, the 5α-reductase activity has been identified as predominantly metabolizing 4-dione into 5α-androstane-3,17-dione in LAPC-4 cells. Finally, we designed and synthesized the very first inhibitor of 17β-HSD3 containing a dansyl fluorophore, (compound 3). This fluorescent inhibitor passes through the cell membrane, keeps its fluorescent properties and is distributed within the LNCaP [17β-HSD3] cells, where it inhibits the conversion of 4-dione into T.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / Les stéroïdes et leurs dérivés constituent une classe biologique unique intervenant dans un grand nombre de processus physiologiques. Ces composés suscitent un fort intérêt thérapeutique, notamment parce qu'ils jouent un rôle crucial dans le développement des cancers hormono-dépendants tels que les cancers du sein et de la prostate. L'approche thérapeutique la plus utilisée consiste ainsi à développer des dérivés stéroïdiens qui vont agir en tant qu'inhibiteurs de certaines enzymes de la stéroïdogénèse, et ce, afin de bloquer la production des androgènes ou des estrogènes selon l'effet souhaité. Néanmoins, l'activité des dérivés stéroïdiens est versatile et ces composés peuvent aussi présenter d'autres intérêts thérapeutiques en agissant sur des cibles biologiques très distinctes. La première partie de ce mémoire est consacrée au développement d’une chimiothèque d’aminostéroïdes similaires au RM-581 (noyau C18-stéroïdien), un analogue du RM-133 (noyau C19-stéroïdien) qui a montré une activité cytotoxique sur une large variété de lignées cellulaires issues de différents cancers. La synthèse sur support solide a été utilisée pour le développement de ces analogues du RM-581. Quarante aminostéroïdes avec différentes chaînes latérales amino-substituées en position C2 du noyau estrane ont ainsi été obtenus. Une activité cytotoxique significative a été observée pour les mêmes composés indépendamment des lignées cancéreuses testées. Un composé a par ailleurs montré une activité anticancéreuse deux fois supérieure à celle du RM-581 et pourrait être un candidat prometteur pour le traitement de plusieurs cancers, dont le cancer du pancréas. La deuxième partie de ce mémoire porte sur le développement d'inhibiteurs de la CYP1B1, une enzyme ayant un rôle mutagène important dans le cadre de certains cancers. À partir d’inhibiteurs connus de cette enzyme, d’études de "docking" et basé sur un criblage de l'inhibition de la CYP1B1 par un large éventail de dérivés stéroïdiens; trois séries d'inhibiteurs C18-stéroïdiens ont été conceptualisées et synthétisés. Les résultats obtenus avec ces composés ont montré que l'introduction d'un groupe aromatique en position C2 d'un noyau 17β-estradiol favoriserait des interactions π-stacking avec la CYP1B1. L'activité inhibitrice de ces composés a été comparée avec l'α-naphthoflavone (ANF), un inhibiteur non stéroïdien connu de la CYP1B1. Certains de ces dérivés stéroïdiens ont montré une activité inhibitrice supérieure à celle de l'ANF et font actuellement l'objet de tests biologiques afin d'appuyer leur utilisation thérapeutique pour le traitement de certains cancers. / Steroids and their derivatives form a single biological class involved in a large number of physiological processes. These compounds have a great therapeutic interest, particularly because they play a crucial role in the development of hormone-dependent cancers such as prostate and breast cancers. The most widely used therapeutic approach consists to develop steroid derivatives that will act as inhibitors of certain steroidogenic enzymes to avoid the production of androgens and estrogens according to the desired effect. However, the activity of steroid derivatives is versatile and these compounds can have other therapeutic interests by acting on very distinct biological targets. The first part of this thesis is focused on the development of a library of aminosteroid similar to RM-581 (C18-steroidal nucleus), and analogue to RM-133 (C19-steroidal nucleus) that showed significant cytotoxic activities on a wide variety of cell lines from different cancers. Solid-phase synthesis was used for the development of these RM-581 analogues. Forty aminosteroids with different amino-substituted side chains at position C2 of an estrane nucleus (mestranol) were thus obtained. Significant cytotoxic activities were observed for the same compounds regardless of the cancer cell lines tested. Moreover, one of these aminosteroid derivatives was found to be twice more active than RM-581 and could be a promising candidate for the treatment of several cancers, including pancreatic cancer. The second part of this thesis is devoted to the development of steroidal inhibitors of CYP1B1, an enzyme playing an important mutagenic role in certain cancers. Based on known CYP1B1 inhibitors, docking studies and on a screening of the CYP1B1 inhibition by a broad range of steroid derivatives, three series of C18-steroidal inhibitors were designed and synthesized. The results obtained with these novel steroidal inhibitors showed that the introduction of an aromatic core at position C2 of the 17β-estradiol nucleus appears to be the best strategy for promoting pi-stacking interactions with CYP1B1. The inhibitory activity of these compounds was compared with α-naphthoflavone (ANF), a known nonsteroidal potent CYP1B1 inhibitor. Some of these steroidal inhibitors have shown a greater CYP1B1 inhibitory activity than ANF and are currently undergoing biological tests to support their therapeutic use for the treatment of certain cancers.

Plusieurs milliards de dollars sont investis chaque année pour la recherche de molécules bioactives contre diverses maladies. De nos jours, la majorité de ces composés sont synthétisés par l’homme et se conforme à la règle de 5 de Lipinski qui analyse les propriétés physicochimiques d’une molécule bioactive et son potentiel à atteindre une cible thérapeutique. Or, plusieurs composés synthétisés sont extrêmement actifs, mais ne respectent pas la règle de Lipinski. L’aspect limitant pour plusieurs de ces molécules est leur faible caractère hydrophile qui diminue la solubilité physiologique. Dans la littérature, plusieurs méthodes ont été publiées pour améliorer cette caractéristique. Un exemple est la conjugaison de la molécule hydrophobe sur des macromolécules telles des polymères, des polysaccharides ou des peptides. En tenant compte de l’expertise de notre laboratoire, nous avons utilisé le dendrimère PEOT, un polymère monodisperse hyperbranché, comme plateforme pour améliorer les propriétés physicochimiques d’un composé bioactif, l’aminostéroïde AH-38, sur diverses lignées cancéreuses. Pour conjuguer l’AH-38 sur le PEOT, il a été nécessaire d’ajouter une méthode d’ancrage par la préparation d’une molécule d’espacement. L’idée initiale était d’utiliser un espaceur qui permettrait de lier de manière réversible l’aminostéroïde bioactif pour être libéré à la cible thérapeutique. La présence intrinsèque d’un groupement fonctionnel hydrophile dans la structure de la molécule d’espacement serait idéale pour une fonctionnalisation complète des terminaisons. De plus, la molécule d’espacement devrait pouvoir se conjuguer en périphérie du dendrimère par cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen sans avoir recours à un catalyseur de cuivre. Plusieurs tentatives ont été effectuées sans succès pour fonctionnaliser une molécule d’espacement correspondant à ces critères. Finalement, nous avons choisi de ne pas avoir de fonction hydrophile dans l’espaceur et la conjugaison au dendrimère fait intervenir un catalyseur de cuivre. Dans ce mémoire de maîtrise, les avantages de la nanomédecine, le cheminement de pensée et les travaux effectués pour arriver aux molécules cibles sont présentés. / Each year, billions of dollars are invested in research to treat different illnesses using bioactive molecules. Nowadays, most drugs are synthesized by men; they usually comply with the Lipinski rule of 5 which analyses their physicochemical properties and their potential reach the biological target. However, there are still numerous extremely active compounds, but they do not act in accordance to the Lipinski’s rule. Many of those compounds are limited by their low hydrophilicity which reduces their physiological solubility. In the literature, many strategies have been published on ways to enhance this property. For example, a poorly water-soluble drug may be grafted onto a macromolecule such as a polymer, a polysaccharide or a peptide. Considering our laboratory area of expertise, we used the PEOT dendrimer -- a monodisperse hyperbranched polymer -- as carrier to enhance the physicochemical properties of the aminosteroid AH-38, a bioactive compound over multiple cancer cell lines. To graft the AH-38 onto the PEOT, a linker molecule must be used. In our preliminary research, we wanted to choose a structure that could link reversibly the bioactive aminosteroid to be released at the therapeutic target. In the linker’s structure, a hydrophilic functional group should be present, it would be ideal to completely functionalize the dendrimer’s terminis. Also, the linker should be able to graft onto the dendrimère using the Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition without any copper catalyst. Many attempts were made to synthesize a linker with following these criteria, but they all failed. Consequently, we opted for a linker that does not have a hydrophilic functional group and uses a copper catalyst to graft onto the dendrimer. In this master’s report, nanomedecine’s advantages, the entire thinking process and experiments that were performed in order to obtain the target’s molecules are presented.

Le point de départ du projet de recherche rapporté dans le présent mémoire a été la synthèse dans notre laboratoire, d'une nouvelle famille de dérivés du 2P-piperazino-5a-androstane-3a, 17P-diol. Un premier criblage des produits synthétisés utilisant les cellules de la leucémie myéloïde aiguë HL-60, a révélé que huit de ces produits avaient une activité anti-leucémique certaine. Nous avons alors commencé par confirmer l'activité antiproliferative de ces produits sur les cellules HL-60, ensuite nous avons exploré leur potentiel antiprolifératif sur huit autres lignées cancéreuses ainsi que leur sélectivité d'action par rapport à deux lignées normales. Les produits sélectionnés ont inhibé la prolifération cellulaire de sept lignées cancéreuses avec des IC50 variant de 0.3 à 6.4 _iM. De plus, ils étaient faiblement toxiques sur les lignées normales. Ces résultats nous ont encouragés à entreprendre l'étude du mécanisme d'action de cette nouvelle famille d'aminostéroïdes sur les cellules leucémiques HL-60. C'est ainsi que trois produits ont été sélectionnés, leur effet sur le cycle cellulaire et sur la différenciation des cellules HL-60 a été déterminé et leur cytotoxicité par induction de l'apoptose a été confirmée. Une étude plus poussée, utilisant l'un des produits, a montré que l'apoptose induite par cette famille d'aminostéroïdes est initiée par l'activation catalytique des caspases. Afin d'étendre l'étude des relations structure-activité de ces produits, on a effectué la synthèse et le criblage de leurs analogues pregnanes. Les trois produits les plus intéressants ont inhibé la prolifération des cellules HL-60 avec des valeurs IC50 de l'ordre de 1.9 \iM, tout en étant faiblement toxiques envers les lymphocytes normaux (IC5_= 10-31 \iM). Une étude préliminaire de leur mécanisme d'action a montré qu'il serait similaire à celui de leurs analogues androstanes.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le cancer est une maladie qui prend naissance lorsque les cellules adoptent un comportement inhabituel en se multipliant et en se développant de manière désorganisée. Cette maladie est la cause de mortalité prédominante au Canada. En fait, la probabilité d’être atteint du cancer au cours de sa vie est d’environ 43% et celle d’en mourir est d’environ 26%. Il est donc facile d’en conclure que la majorité des gens seront, au cours de leur existence, touchés personnellement par cette maladie, soit directement ou par le cancer d’un être proche. L’incidence et la mortalité engendrées par cette maladie expliquent en partie pourquoi autant d’équipes de recherche à travers le monde concentrent leurs études sur les différents types de cancers. De nombreux cancers se traitent par l’utilisation d’agents cytotoxiques. Malheureusement, la majorité de ces agents induisent des effets indésirables très importants chez la presque totalité des patients. Certains composés stéroïdiens possédant des activités cytotoxiques sélectives ont récemment démontré des activités anticancéreuses très intéressantes chez différents types de cancers. En ayant identifié certaines structures stéroïdiennes prometteuses et en voulant améliorer leur stabilité métabolique, une nouvelle méthodologie d’ancrage permettant de synthétiser de nouvelles molécules par chimie combinatoire fut développée. L’élaboration de ce nouvel outil ainsi que la synthèse de différentes chimiothèques d’aminostéroïdes éthinylés ayant potentiellement des activités biologiques intéressantes sont à l’origine du premier projet de recherche présenté dans le cadre de cet ouvrage. Certains types de cancers se prêtent bien à des thérapies plus douces que la chimiothérapie. L’hormonothérapie, par exemple, est le traitement de choix pour les cancers dits de types hormono-dépendants. D’ailleurs, certains traitements anti-hormonaux efficaces sont actuellement utilisés au niveau clinique pour le traitement de ces cancers. Il est donc important de poursuivre cette piste de recherche prometteuse. La majorité des traitements d’hormonothérapie sont utilisés en combinaisons avec d’autres types de traitements comme la radiothérapie ou la chirurgie. Dans l’optique de développer un meilleur inhibiteur hybride de la 17β-HSD1, un nouveau composé a été conçu et synthétisé. La synthèse d’un nouvel inhibiteur hybride de la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 1 est donc à l’origine du deuxième projet de recherche dont les résultats sont exposés et discutés dans ce présent mémoire.

À l'origine, la grande majorité des cancers du sein sont stimulés par les hormones estrogéniques, comme l'estradiol (E2) qui joue un rôle capital dans le développement de cette maladie. Pour bloquer l'action de cette hormone, l'utilisation des anti-estrogènes est bien connue, mais une autre alternative est de bloquer la formation de l'hormone en inhibant l'une des enzymes impliquées dans sa formation. Parmi les enzymes nécessaires à la biosynthèse de l'E2, l'isoforme 1 de la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase (17β-HSD1) catalyse la transformation de l'estrone (El) en E2. Il n'existe cependant pas d'inhibiteurs de la 17β-HSD1 disponibles pour une utilisation en clinique. Les travaux de notre groupe de recherche ont permis d'identifier des inhibiteurs de cette enzyme. Malheureusement ces dérivés d'E2 montraient une activité estrogénique. Pour améliorer leur potentiel inhibiteur et éliminer leur activité agoniste sur le récepteur des estrogènes (RE), différentes stratégies ont été employées. Dans le cadre de mon projet de recherche, les molécules synthétisées à cette fin ont été évaluées pour leur activité inhibitrice et leur estrogénicité résiduelle. Ces travaux ont abouti à la sélection du dérivé PBRM comme un puissant inhibiteur de la 17β-HSD1 qui, de plus, est non-estrogénique in vitro et in vivo. Pour la toute première fois, nous avons pu démontrer qu'un inhibiteur de la 17β-HSD1 est en mesure d'inhiber in vivo 100% de la croissance d'une tumeur (xénogreffes de cellules de cancer du sein) stimulées avec E1. D'autre part, il est bien connu que les médicaments utilisés en chimiothérapie ne possèdent pas toujours les qualités idéales requises : entre autres, une faible toxicité, un large indice thérapeutique et une faible capacité à induire de la chimiorésistance. Une partie des efforts de notre équipe de recherche a été consacrée au développement d'une nouvelle famille d'agents anticancéreux, les aminostéroïdes. Mon projet de recherche a porté sur l'évaluation biologique de nouvelles molécules, principalement celle nommée RM-133 qui a démontré un potentiel cytotoxique sur plusieurs lignées cellulaires de cancer (HL-60, MCF-7, T-47D, LNCaP), qui produit une concentration plasmatique acceptable chez le rat (AUC0-12 h= 752 ng*h/ml) et qui possède un indice de sélectivité (HL-60 vs lymphocytes normaux) accru par rapport aux aminostéroides de première génération.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent au niveau mondial chez la femme, représentant 12% des nouveaux cas de cancers en 2020. C'est une maladie complexe et hétérogène classée en fonction de l'expression de trois marqueurs moléculaires : le récepteur aux estrogènes (ER), le récepteur à la progestérone (PR) et le récepteur épidermique humain 2 (HER2) qui donnent lieu à quatre sous-types moléculaires qui sont les sous-types luminal A (ER+ et/ou PR+, HER2-), luminal B (ER+ et/ou PR+, HER2+), HER2 (ER-/PR-,HER2+) et triple-négatif (ER-, PR- et HER2-). Chaque sous-type moléculaire possède des caractéristiques spécifiques qui le définissent. En effet, la prévalence, le taux de survie, l'agressivité ou encore les types de traitements administrés sont différents. Les traitements du cancer du sein se basent sur l'histologie de la tumeur, le sous-type moléculaire ainsi que sur l'âge et le statut ménopausique de la patiente. Il existe deux principaux types de stratégies thérapeutiques : la thérapie généralisée (ou thérapie non ciblée) et la thérapie personnalisée. D'une part, la thérapie généralisée, comme la chimiothérapie, la radiothérapie et la chirurgie qui sont utilisées de manière routinière dans le traitement du cancer du sein, s'appuie sur la capacité des cellules à devenir malignes. D'autre part, la thérapie personnalisée consiste à cibler spécifiquement un biomarqueur impliqué dans le cancer du sein comme le sont ER et HER2. Ainsi, la thérapie endocrinienne (hormonothérapie) cible directement ER ou la synthèse des estrogènes, tandis que les thérapies anti-HER2 ciblent le domaine extracellulaire du récepteur ou bloquent son activité tyrosine kinase. Toutefois, malgré des progrès importants dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, le traitement du cancer du sein reste un défi de taille. En effet, certaines patientes ne peuvent pas recevoir de traitements ciblés comme les patientes avec une tumeur triple-négative puisqu'elles n'expriment ou ne surexpriment aucun des trois marqueurs moléculaires. De plus, que ce soit la thérapie généralisée ou la thérapie personnalisée, tous ces traitements entraînent des effets secondaires qui peuvent être délétères pour les patientes. Finalement, chez certaines patientes la thérapie prescrite peut se révéler inefficace à cause des cellules tumorales qui sont ou sont devenues résistantes au traitement. Ce projet de doctorat se découpe en deux parties distinctes qui font face aux deux problématiques mentionnées : trouver des thérapies plus personnalisées mais aussi des thérapies généralisées (aussi appelées thérapies non-ciblées) qui soient plus efficaces et avec le moins d'effets secondaires possible. La première partie porte sur l'étude des effets du trastuzumab (thérapie anti-HER2 conventionnellement administrée pour les patientes avec une tumeur HER2+) en fonction de la phosphorylation du récepteur dans les tumeurs HER2-. La deuxième partie quant à elle se consacre à l'étude de la nouvelle molécule de synthèse RM-581 sur les différents sous-types moléculaires du cancer du sein. La première étude a permis d'identifier un sous-groupe de patientes qui ne surexpriment pas HER2 mais qui présentent la forme phosphorylée du récepteur - spécifiquement sur la tyrosine 877- (HER2-/pHER2$^\textup{Y877}$+), sur une cohorte de 497 patientes représentatives de la distribution des sous-types moléculaires grâce à des tests d'immunohistochimie. Cette étude a aussi permis de montrer que pHER2$^\textup{Y877}$ était un marqueur de sensibilité au trastuzumab en faisant des tests de prolifération sur différentes lignées cellulaires du cancer du sein représentant les différentes combinaisons de statut HER2 et pHER2$^\textup{Y877}$. Ces résultats ouvrent la voie vers une nouvelle stratégie de traitement pour les patientes qui ne peuvent pas recevoir de trastuzumab car ne surexpriment pas HER2, comme les patientes avec une tumeur triple-négative, mais qui surexpriment pHER2$^\textup{Y877}$. La deuxième étude a permis de confirmer que l'aminostéroïde RM-581 est efficace contre tous les sous-types moléculaires du cancer du sein, notamment les sous-types luminal A et triple-négatif, dans des lignées cellulaires du cancer du sein cultivées aussi bien en 2D qu'en 3D en réalisant des tests de prolifération permettant de calculer la concentration médiane inhibitrice. Nous avons également confirmé que RM-581 entraîne l'activation du stress du réticulum endoplasmique (RE) menant à l'apoptose cellulaire puisque celui-ci entraîne l'augmentation de l'expression de marqueurs de l'apoptose due au stress du RE. Cette étude a donc permis de mettre en avant RM-581 comme une nouvelle molécule anticancéreuse pour le cancer du sein et particulièrement le sous-type triple-négatif, ce qui pourrait offrir un nouveau traitement pour ces patientes. Ce projet a permis d'identifier deux nouvelles stratégies thérapeutiques (l'une très personnalisée et l'autre plus généralisée/non-ciblée) contre le cancer du sein et plus spécifiquement contre le sous-type triple-négatif qui est le sous-type moléculaire le plus agressif et avec le plus mauvais pronostic. / Breast cancer is the most diagnosed cancer among women worldwide, representing 12% of all new cancer cases in women in 2020. This is a complex and heterogenous disease classified according to the expression of three molecular markers: estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR) and human epidermal receptor 2 (HER2) leading to four molecular subtypes which are luminal A (ER+ and/or PR+, HER2-), luminal B (ER+ and/or PR+, HER2+), HER2 (ER-/PR-, HER2+) and triple-negative -TNBC- (ER-, PR- and HER2-). Each molecular subtype has specific characteristics such as prevalence, survival, grade, and the type of treatments. Breast cancer treatments are based on the tumor histology, molecular subtypes and patient's age and menopausal status. There are two major types of therapeutic strategies: generalized therapy and personalized therapy. Firstly, generalized therapy, like chemotherapy, radiotherapy, and surgery which are commonly used for breast cancer treatment, is based on the capacity of cells to become malignant. On the other hand, personalized therapy specifically targets a biomarker involved in breast cancer such as ER or HER2. Endocrine therapy can directly target ER or estrogen biosynthesis whereas anti-HER2 therapies can target the extracellular domain of the receptor or its tyrosine kinase domain. However, despite significant progress in the development of new therapeutic strategies, breast cancer treatment remains a major challenge. For example, some patients cannot receive targeted therapies, like TNBC patients as they do not express or overexpress any of the three biomarkers. Furthermore, all breast cancer treatments (targeted and generalized or non-targeted therapies) cause side effects that can be deleterious for patients. Lastly, the prescribed therapy can be ineffective for some patients because of tumoral cells that are or became resistant to the treatment. This project is composed of two distinct parts that face the two issues mentioned: to find more personalized therapies and to find generalized therapies (also called non-targeted therapies) that are more effective and less deleterious. The first part focuses on the study of trastuzumab (anti-HER2 treatment) effects depending on HER2 phosphorylation in HER2-negative breast cancer cell lines. The second part focuses on the study of RM-581, a new synthesis molecule, on the different breast cancer molecular subtypes. The first study identified a subgroup of patients who do not overexpress HER2 but express the phosphorylated form of HER2 at tyrosine 877 specifically (HER2-/pHER2$^\textup{Y877}$+), on a cohort of 487 patients that is representative of breast cancer molecular subtypes distribution. This study showed that pHER2$^\textup{Y877}$ was a marker of trastuzumab sensitivity. In fact, we performed proliferation assay on breast cancer cell lines according to their combination of HER2 and pHER2$^\textup{Y877}$ status. These results paved the way for a new therapeutic strategy for breast cancer patients who overexpress pHER2$^\textup{Y877}$ but could not receive trastuzumab (because they do not overexpress HER2), like TNBC patients. The second study confirmed that the aminosteroid RM-581 is effective against all breast cancer molecular subtypes, especially luminal A and TNBC subtypes, in breast cancer cell lines cultured in 2D and 3D. We also confirmed that RM-581 induces endoplasmic reticulum stress leading to cellular apoptosis. These results proved that RM-581 could be a new anticancer molecule for breast cancer treatment, in particular for TNBC patients. This project emphasized two new therapeutic strategies (one more personalized, and the other more generalized) for breast cancer and more specifically TNBC which is the most aggressive and with the worst survival breast cancer molecular subtype.

Le cancer est l'une des maladies les plus répandues au Canada étant responsable de plus d'un quart de tous les décès. En effet chaque personne sera un jour ou l'autre touchée par cette maladie, soit personnellement ou par la souffrance d'un proche. Il y a de nombreux types de cancer, mais ils sont tous associés par la prolifération anarchique de cellules anormales dans le corps. Le cancer de la prostate et la leucémie sont deux types de cancer très fréquents dans la population. Le cancer de la prostate est un cancer androgéno-sensible, c'est-à-dire son développement et sa croissance sont stimulés par la liaison des androgènes actifs au récepteur. L'utilisation d'un antiandrogène capable de bloquer cette interaction permet de diminuer la taille du cancer. Cependant, il n'existe présentement aucun antiandrogène capable de lier fortement le récepteur afin de traiter le cancer par sa seule utilisation. Pour cela, plusieurs agents thérapeutiques potentiels ont été synthétisés à l'aide de plusieurs réactions dont une métathèse utilisant le catalyseur de Grubbs. Parmi cet éventail de produits, le meilleur antiandrogène était un noyau 5a-androstane-3a,17P-diol avec, en positition 16a, une chaîne de 3 méthylènes avec un chlorure à son extrémité. Ce type de produit a de plus été modélisé afin de déterminer son interaction avec le récepteur. La leucémie est le type de cancer le plus fréquent chez les enfants, mais peut aussi affecter les adultes. La majorité des traitements présentement utilisés induisent de nombreux effets secondaires pouvant parfois être fatals pour les patients. À l'aide de la chimie combinatoire ou de la chimie en solution, plusieurs librairies de dérivés 2P-amino5a-androstane-3a,17(3-diol ont été synthétisées. L'analyse de l'activité biologique de tout ces composés a permis d'en identifier six ayant une activité antiproliférative sur les cellules leucémiques HL-60 avec des IC50 variant de 0.58 à 6.4 uM. La plupart de ces produits affectent le cycle cellulaire en bloquant les cellules leucémiques dans la phase G[ du cycle, tandis que d'autres induisent aussi la différenciation. De plus, quelques candidats ont démontré une sélectivité pour les cellules cancéreuses puisqu'ils n'ont aucun effet sur les cellules humaines normales.