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Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2007. / Also available in print.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cancer de la prostate est la troisième cause de mortalité par cancer chez l’homme après les cancers colorectaux et broncho-pulmonaires avec, en 2010, près de 150 000 décès. On voit donc tout l’intérêt d’élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques en essayant de prendre en compte à la fois : i) la métabolisation qui peut modifier in vivo l’efficacité de la molécule initiale et ii) les différences individuelles intervenant à ce niveau du fait de la nature de l’environnement du patient.Nous avons porté notre étude, en collaboration avec l’Ecole HEI de Lille, sur l’intérêt de la Phenstatine (molécule en développement pré-clinique) et de ses métabolites puisque qu’au cours de ces dernières années des résultats thérapeutiques prometteurs ont été obtenus, dans les cancers prostatiques hormono-résistants avec les taxanes, dont le rôle est de stabiliser les microtubules en inhibant leur dépolymérisation.L’objectif de ce travail de thèse a donc été dans un premier temps d’étudier l’effet pharmacologique de la Phenstatine et de ses métabolites issus de sa biotransformation par des microsomes hépatiques humains sur la polymérisation de la tubuline ainsi que sur la prolifération de la lignée cancéreuse prostatique humaine PC3. Nous avons ensuite essayé de déterminer les CYPs responsables de la formation des métabolites identifiés et quantifiés. Enfin, nous avons abordé l’influence de certaines conditions environnementales, plus particulièrement la présence de cadmium, sur le métabolisme de ces composés originaux et donc sur leur activité vis-à-vis de cellules cancéreuses prostatiques. Pour tenter de comprendre la réponse ou la non réponse à ces différents traitements, nous avons suivi les profils d’expression de gènes impliqués dans la prise en charge cellulaire des xénobiotiques en utilisant une technologie fonctionnant à haut débit et basée sur le principe de la PCR quantitative en temps réel (TaqmanTM Low Density Arrays). Un modèle d’étude a pu ainsi être élaboré afin de montrer l’implication de l’environnement sur l’efficacité d’une molécule à visée anticancéreuse. Ce modèle devrait par la suite pouvoir être élargi à d’autres agents participant à la métabolisation des xénobiotiques et déboucher sur la mise en évidence des mécanismes génétiques ou épigénétiques responsables de ces réponses particulières aux traitements anticancéreux. / Prostate cancer is ranked third among fatal cancers, after bronchial and colorectal cancers, with 150,000 deaths recorded in 2010. The design of new prostate cancer drugs should take into account : i) the metabolism which can alter the efficiency of an active compound in vivo, and ; ii) the individual differences in metabolism resulting from patients’ environments. Our study, in partnership with the HEI School of Lille, is concerned with Phenstatin (a compound in pre-clinical development) and its metabolites : indeed, promising therapeutic results have recently been obtained with taxanes in hormone-resistant prostate cancers which stabilize microtubules by inhibiting their depolymerization.The aim of this work was firstly to study the pharmacological effect of Phenstatin and its metabolites, obtained after biotransformation by human liver microsomes, on tubulin polymerization and the proliferation of human prostate cancer cells (PC3 cell line). Secondly, we attempted to determinate the CYPs responsible for the formation of the Phenstatin metabolites we have identified and quantified. Thirdly, we addressed the influence of environmental conditions, more specifically the presence of cadmium, on the metabolism of these novel compounds and their activity towards prostate cancer cells. In order to understand the response or non-response of different treatments, we determined expression profiles of genes involved in the metabolism of xenobiotics by using high throughput technology based on real time quantitative PCR (TaqmanTM Low Density Arrays). A study model was designed in order to show the effect of environmental factors on anticancer compounds’ efficiency. This model should subsequently be transposable to other agents involved in xenobiotic metabolism and reveal genetic or epigenetic mechanisms responsible for individuals’ responses to anticancer treatments.

La dépendance de la croissance des tumeurs prostatiques vis-à-vis des androgènes est mise à profit pour traiter les cancers diagnostiqués à un stade avancé. Lablation androgénique entraine inévitablement lapparition de cancers résistants à la thérapie antihormonale. Dans ces cancers, la signalisation du récepteur aux androgènes (RA) semble réactivée par différents mécanismes, en dépit de la concentration sérique réduite en androgènes. A coté de la signalisation androgénique, la signalisation induite par les récepteurs de la famille du REGF (encore appelée famille ERBB) est impliquée dans la prolifération, la survie, linvasion et langiogenèse du cancer de la prostate. Ces récepteurs sont aussi capables de se substituer aux androgènes pour activer le RA. Des résultats antérieurs obtenus par dautres équipes ont montré que les androgènes régulaient lexpression du REGF et dERBB2 dans les cellules cancéreuses prostatiques, sans préciser à quel(s) niveau(x) seffectue cette régulation. Le but de ce travail est de déterminer par quels mécanismes les androgènes agissent pour contrôler lexpression des récepteurs ERBB1-3 dans des lignées cancéreuses prostatiques présentant différentes sensibilités aux androgènes, à savoir les cellules LNCaP dont la prolifération est androgéno-dépendante et les cellules 22Rv1 dont la prolifération est androgéno-indépendante. En plus du RA, les cellules 22Rv1 expriment un RA dépourvu du domaine carboxy-terminal contenant le domaine de liaison à lhormone (RAΔCTD) et dont lorigine et la fonction nétaient pas connues. Dans les cellules LNCaP, nous avons montré que le RA activé par la dihydrotestostérone (DHT) stimule le taux des transcrits et des protéines REGF et répriment ceux dERBB2 en agissant à un niveau transcriptionnel. La DHT ninfluence pas les taux dERBB3. Dans les cellules 22Rv1, la DHT ninfluence pas les taux du REGF et dERBB2 ni le taux des transcrits de trois gènes endogènes androgéno-sensibles que nous avons testés. A laide de siRNA dirigés contre la région codant le domaine amino-terminal (NTD) ou carboxy-terminal du RA, nous avons montré que le RAΔCTD résulte de la présence de transcrit différent de celui codant la forme longue. La capacité de ces siRNA à éteindre lexpression de la forme longue, ou de la forme longue et de la forme courte du RA, nous a permis détudier la contribution des deux isoformes à réguler lexpression de gènes et la viabilité des cellules 22Rv1. Nous avons ainsi montré que la présence du RAΔCTD contrôle le taux des protéines REGF et ERBB2 à un niveau post-transcriptionnel. De plus, le RAΔCTD et dans une moindre mesure, le RA contribuent à lexpression des trois gènes androgéno-sensibles endogènes testés et à la viabilité des cellules 22Rv1 cultivées dans un milieu appauvri en stéroïdes. Une inhibition plus importante de la viabilité cellulaire était observée en présence dun inhibiteur tyrosine kinase des récepteurs. En conclusion, notre étude montre que différents mécanismes régulés par les androgènes ou leurs récepteurs contrôlent lexpression du REGF et dERBB2 dans des cellules présentant différentes sensibilités aux androgènes. Nous avons par ailleurs identifié le RAΔCTD comme un régulateur important du phénotype hormono-réfractaire des cellules 22Rv1. Des études complémentaires devront déterminer si la participation du RAΔCTD à la viabilité des cellules 22Rv1 passe par la régulation de lexpression du REGF ou dERBB2. De plus, si lexpression du RAΔCTD venait à se confirmer dans les cancers de la prostate, le développement de nouvelles thérapies ciblant le domaine NTD ou lexpression du RA constituerait une alternative intéressante aux thérapies actuelles dirigées contre le CTD.

Un diagnostic précoce suivi d'un traitement efficace et bien adapté au type de cancer sont les deux aspects les plus importants dans le traitement du cancer. L'imagerie par tomographie d'émission de positrons (TEP) est utilisée en oncologie pour le diagnostic ainsi que l'évaluation de la réponse a la thérapie. La TEP est l'outil le plus efficace dans la détection du cancer, des métastases ainsi que des récidives. Le radiotraceur le plus utilisé présentement en clinique est le 2-deoxy-2-[[exposant 18]F]-fluoro-D-glucose ([[exposant 18]F]-FDG). Ce radiotraceur est un analogue du glucose qui permet de détecter les tumeurs et d'évaluer le métabolisme de ces cellules. En effet, les cellules tumorales ont généralement un métabolisme beaucoup plus élevé que les cellules normales. L'imagerie est donc basé sur l'accumulation du radiotraceur plus rapidement dans les cellules tumorales. Malheureusement, certains types de cellules cancéreuses tels que les cellules de cancer de la prostate ont un métabolisme peu élevé et alors, le [[exposant 18]F]-FDG s'avère inefficace dans la détection de ces types de cancers. L'inverse est aussi vrai et pose également problème, c'est-à-dire que certains types de cellules saines ont un métabolisme élevé et, dans ces cas, le [[exposant 18]F]-FDG est, la aussi, inadéquat, tel que dans le cas du cancer du cerveau, par exemple, où les cellules du cerveau ont un métabolisme très élevé en tout temps rendant l'imagerie de ce cancer impossible. Même si le [[exposant 18]F]- FDG demeure un bon radiotraceur dans la majorité des cas, le développement de nouveaux radiotraceurs capables de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses présente des avantages indéniables. Plusieurs traitements sont disponibles présentement en clinique pour traiter le cancer. Malheureusement, tous ces traitements comportent certaines lacunes dont la plus importante et la plus commune est la présence d'effets secondaires importants. Ces effets secondaires sont dus au manque de spécificité des molécules utilisées dans ces traitements. En effet, ces agents thérapeutiques ne ciblent pas spécifiquement les cellules cancéreuses, mais bien toutes les cellules en division, causant aussi des dommages aux cellules saines. La photothérapie est l'un de ces traitements éprouvés en clinique dont l'efficacité pour traiter certains types de cancers a déjà été demontrée. La présence d'un agent ciblant les cellules cancéreuses spécifiquement pourrait grandement améliorer l'efficacité et diminuer les effets secondaires. Le bombesin est un peptide de 14 acides aminés qui est exprimé chez plusieurs types cellulaires et qui possède plusieurs fonctions de régulation dans l'organisme. Ainsi, il participe à la thermorégulation, en plus de provoquer la sécrétion de plusieurs enzymes pancréatiques. Ce peptide doit son nom à la grenouille Bombina bombina chez laquelle il fut d'abord isolé et séquencé. Par la suite, son équivalent humain, le gastrin-releasing peptide (GRP), fut découvert et son étude démontra que ce peptide est hautement conservé chez les différentes espèces. Quatre sous-types ont été identifiés chez la grenouille et trois chez l'humain. Les récepteurs a bombesin sont exprimés en très bas niveau chez plusieurs types cellulaires normaux, mais ils sont particulièrement surexprimés chez certains types de cancers tels que le cancer du sein et de la prostate. De plus, la surexpression de certains sous-types tels que le gastrin-releasing peptide receptor (GRPR) est un indice de l'agressivité de la tumeur. Notre premier objectif était donc de créer un radiopeptide qui se lierait spécifiquement à des récepteurs surexprimés dans des cas de cancer du sein et de la prostate, les GRPR pour permettre l'imagerie TEP de ces types de tumeurs. En combinant un analogue du bombesin avec un radioisotope, le Cu-64, nous voulions obtenir un radiotraceur plus spécifique que celui utilisé présentement en clinique. Notre second objectif était d'évaluer le potentiel de ce même analogue du bombesin lié à un photosensibilisateur, l'AIPcS[indice inférieur 4]A[indice inférieur 1], en tant qu'agent photosensibilisant dans l'utilisation de la thérapie photodynamique (TPD) dans le traitement du cancer de la prostate.

Les pro-protéines convertases (PCs), nommées PC1/3, PC2, furine, PACE4, PC5/6, PC4 et PC7, sont impliquées dans l'activation de précurseurs protéiques de par le clivage endoprotéolytique qu'elles effectuent en C-terminal des paires de résidus basiques Lys/Arg-Arg. Ces protéases à sérine occupent des fonctions dans l'initiation et le maintient [i.e. maintien] du phénotype néoplasique puisqu'elles activent, entre autres, des protéines reliées à la prolifération, l'adhésion et l'invasion cellulaire cancéreuse. Étant donné le caractère unique et redondant dans la fonctionnalité des PCs, il est important de distinguer les rôles spécifiques tenus par chacune. Ainsi, l'implication de PACE4 dans la progression cancéreuse est de plus en plus investiguée. L'inhibiteur peptidique spécifique envers PACE4, LLLLRVKR (Multi-Leu ou ML), offre la possibilité d'étudier les impacts d'une inhibition de PACE4 sur les traits distinctifs d'une lignée cancéreuse. Pour introduire ces travaux, il a été prouvé que la lignée cancéreuse humaine de la prostate DU145 surexprimait uniquement PACE4. Nous démontrons par essais MTT que le ML réduit de 50% la prolifération de ce modèle. Suite à l'optimisation de la pénétration et de la stabilité du peptide, l'inhibition de la prolifération obtenue fut quasi complète. Des travaux ont aussi été réalisés afin de mieux comprendre ces effets. La formation de colonies, la viabilité cellulaire, le cycle de division et l'expression de diverses protéines furent étudiées. Enfin, la progression des tumeurs DU145 fut abolie par des traitements intra tumoraux avec le ML. Le ML est donc un inhibiteur de PACE4 qui bloque la progression tumorale, ce qui lui confère une application thérapeutique potentielle.

Au Canada, la Société canadienne du cancer estime à 159900 le nombre de nouveaux cas de cancer en 2007. Selon le taux d'incidence, 39% des femmes et 44% des hommes développeront un cancer au cours de leur vie. Le cancer du sein est le cancer le plus diagnostiqué chez les femmes et affecte une canadienne sur neuf, alors que chez les hommes, le cancer de la prostate se développe chez un canadien sur huit. La tomographie d'émission par positrons (TEP) est une technique d'imagerie médicale non invasive permettant d'étudier les perturbations du fonctionnement cellulaire. Ainsi, son utilisation en oncologie permet de visualiser des foyers tumoraux avant l'apparition de changements morphologiques. Le 2-déoxy-2-[18 F]-fluoro-D-glucose ([18 F]FDG), un analogue du glucose, est le principal radiotraceur utilisé pour le diagnostic de divers types de cancers à l'aide de la TEP. Cependant, pour certains types de tumeurs, comme les cancers de la prostate et certains cancers du sein de type lobulaire, la sensibilité du [ 18 F]FDG demeure faible. Dans le cas du cancer de la prostate, la faible sensibilité du [18 F]FDG peut s'expliquer par une faible consommation de glucose dû à la croissance lente particulière aux cellules de la prostate. De plus, la forte excrétion du [18 F]FDG en circulation par la vessie adjacente à la prostate rend le diagnostic plus difficile. Dans ces cas, de nouveaux traceurs doivent être développés pour permettre un diagnostic plus efficace. De récentes études cliniques ont démontré le potentiel du [11 C]acétate pour imager les tumeurs de la prostate. L'avantage du [11 C]acétate par rapport au [18 F]FDG repose sur le fait que son métabolite, le [11 C]dioxyde de carbone, est expiré rapidement, diminuant ainsi la quantité de radioactivité filtrée par les reins et excrétée par la vessie. Les corps cétoniques, principalement l'acétoacétate et le [bêta]-hydroxybutyrate, sont connus pour être des sources alternatives de carburant pour le coeur, les reins, les muscles squelettiques et le cerveau. La littérature scientifique démontre qu'il existe une corrélation positive entre la disponibilité des corps cétoniques et leur consommation par les cellules tumorales. De plus, une augmentation de l'activité de l'enzyme initiale de la dégradation de l'acétoacétate, succinyle-CoA:acétoacétyl-CoA transférase, a été observée chez des cellules tumorales du foie en croissance. Ces résultats suggèrent que les cellules cancéreuses peuvent utiliser les corps cétoniques comme source d'énergie alternative. Notre laboratoire a développé une synthèse automatisée du [11 C]acétoacétate pour l'imagerie TEP du cerveau. En considérant les similitudes existantes entre les voies métaboliques de l'acétate et de l'acétoacétate, l'objectif de cette étude est d'évaluer le potentiel du [ 11 C]acétoacétate, comparativement au [11 C]acétate, comme traceur pour l'imagerie TEP des tumeurs mammaires et de la prostate chez un modèle animal. Ce mémoire présente les résultats des études in vitro et in vivo. Ces résultats offrent une meilleure compréhension du métabolisme des corps cétoniques au niveau des cellules tumorales. La captation du [11 C]acétoacétate au niveau des cellules de cancer de la prostate est en grande partie reliée à la synthèse des lipides. Cette relation n'est pas retrouvée au niveau de cellules de cancer mammaire. L'imagerie TEP au [11 C]acétoacétate a permis de visualiser les tumeurs mammaires ainsi que de la prostate au niveau de nos modèles animaux. Par ce fait, ce mémoire offre une alternative, soit le [11 C]acétoacétate, à l'imagerie du cancer avec la TEP lorsque le [18 F]FDG ne démontre pas une sensibilité suffisante.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cancer de la prostate est une pathologie impliquant des facteurs divers comme l'hérédité, l'appartenance ethnique mais aussi des facteurs environnementaux. En effet, il a été démontré que certains micronutriments dont les phyto-oestrogènes contenus dans l'alimentation pouvaient avoir un rôle protecteur vis-à-vis de cette pathologie. Ces molécules seraient capables de moduler les mécanismes épigénétiques observés dans le cancer de la prostate. L'objectif de ce travail a été de déterminer si les phyto-oestrogènes du soja pouvaient induire la réversion de la méthylation d'oncosuppresseurs impliqués dans la cancérogenèse prostatique et par quelles voies moléculaires. Nos études, in vitro, réalisées sur des lignées continues de cancer de la prostate (DU-145, PC-3 et LNCaP) ont montré dans un premier temps, une diminution de la méthylation des gènes GSTP1, RASSF1A, EPHB2 et BRCA1 et une augmentation des protéines correspondantes, suite au traitement par la génistéine (40μM) et la daidzéine (110μM) pendant 48H. Dans un deuxième temps, une étude comparative entre l'effet des phyto-oestrogènes et l'oestradiol sur la méthylation de l'ADN d'un panel de 24 gènes a permis de mettre en évidence une régulation des mécanismes épigénétiques par les phyto-oestrogènes via la voie des Récepteurs aux oestrogènes. En conclusion, les phyto-oestrogènes agissent sur les mécanismes épigénétiques dans la cancérogenèse prostatique laissant supposer que ces molécules pourraient jouer un rôle préventif dans cette pathologie. / Prostate cancer is a disease caused by a multiple interacting factors such as family history of prostate cancer, age and ethnic origin. Environnemental factors play also a role in prostatic carcinogenesis events. Indeed, several studies have reported the efficiency of nutrients such as phytoestrogens to possess anticancer properties. It has been reported that these compounds may have the ability to induce the reversion of epigenetic modifications observed in prostate cancer cells. The aim of this work was to determine if soy isoflavone could reverse the DNA methylation of oncosuppressor which are hypermethylated in prostate cancer and through which metabolic pathways. Our in vitro studies were carried out on tree prostate cancer cell lines: DU-145, PC-3 and LNCaP. The qualitative and quantitative studies performed demonstrated a decrease of methylation percentage of GSTP1, RASSF1A, EPHB2 and BRCA1 after soy isoflavone treatment. In a second step, a comparative study between the effect of phytoestrogens and estradiol on the DNA methylation of a panel of 24 genes was performed. Our results has highlighted that the regulation of epigenetic mechanisms by phytoestrogens may be mediated via the estrogen receptor pathway. In conclusion, phytoestrogen act on epigenetics mechanisms on prostate carcinogenesis suggesting that these molecules may play a role in the prevention of this pathology.