Les progrès considérables effectués durant les trente dernières années permettent de guérir actuellement plus de 75% des enfants atteints d’un cancer. Néanmoins, certains types de tumeur, comme les gliomes de haut grade et les neuroblastomes métastatiques des enfants de plus de un an, gardent un pronostic particulièrement sombre. De nouvelles stratégies thérapeutiques doivent donc être développées dans ces indications. Dans cette optique, nous avons étudié les effets de deux nouvelles molécules ciblées, le cilengitide, inhibiteur des intégrines αvβ3 et αvβ5, et le F14512, inhibiteur de la topoisomérase II dont la délivrance est vectorisée via le système de transport des polyamines, sur des modèles précliniques de gliomes pédiatriques et de neuroblastomes.Nous avons montré pour la première fois l’existence d’une expression variable d’αvβ3 et αvβ5 dans nos modèles de lignées cellulaires pédiatriques, peu modifiée par les radiations ionisantes. Le traitement par cilengitide a entraîné une inhibition dose-dépendante de la croissance des cellules exprimant αvβ3, liée à un rapide détachement cellulaire et à une sensibilité à l’anoïkis. Cette inhibition de croissance et le détachement cellulaire n’étaient pas corrélés au niveau d’expression des intégrines αvβ3 et αvβ5. Néanmoins, nos travaux semblent montrer que la cible principale du cilengitide est l’intégrine αvβ3. Le traitement par radiations ionisantes n’a pas modifié le détachement induit par le cilengitide dans nos modèles.Nous avons également mis en évidence une activité du système de transport des polyamines dans nos modèles, permettant ainsi une incorporation active du F14512 dans nos cellules de neuroblastomes. Nous avons montré une supériorité de la cytotoxicité du F14512 par rapport à l’étoposide in vitro, et son effet antitumoral a été démontré sur un modèle in vivo. Ces résultats, ainsi que l’effet globalement synergique de l’association du F14512 avec les sels de platine, sont de solides arguments pour poursuivre le développement de cette molécule, en phase clinique chez les patients atteints d’un neuroblastome. Par ailleurs, d’autres investigations pourraient être envisagées dans d’autres types tumoraux dans lesquels l’étoposide occupe une place importante. L’effet radiosensibilisant du F14512 pourrait dans ce cadre ouvrir des perspectives dans la prise en charge des médulloblastomes.[...] / Despite the progress made during the past thirty years leading to cure about 75% of children with cancer, the prognosis of high-grade gliomas (HGG) in children and metastatic neuroblastoma remains poor. The aim of the thesis was to study in vitro the mechanisms of action of a novel inhibitor of αvβ3 and αvβ5 integrins, so-called cilengitide , and of a new topoisomerase II inhibitor targeting the polyamine transport system (PTS), so-called F14512, used as a single drug or in combination therapy in neuroblastoma and pediatric gliomas cell lines. Our panel of cell lines included three pediatric HGG, 2 low-grade pediatric glioma and four neuroblastoma cell lines as well as one adult HGG cell line. The first part of the work involved cilengitide, and was based on clinical and preclinical data previously obtained in adult glioblastoma. There was no data concerning the effect of cilengitide on pediatric HGG or neuroblastoma cells nor about its use in combination with radiation therapy in children. Similarly, no data were available about the level of expression of αvβ3 and αvβ5 integrins on the surface of glioma and pediatric neuroblastoma cells. We showed by flow cytometry significant and various αvβ3 and αvβ5 integrin expression levels in our four neuroblastomas and in most of glioma cell lines. Those expression levels were unrelated to tumor grade. UW479 cells expressed only αvβ5 integrin and therefore served as a negative control. Irradiation of glioma cells slightly increased αvβ3 expression in SF188, KNS42 and Res259 cell lines without inducing de novo integrin expression in UW479 cells. Cilengitide treatment resulted in a dose-dependent inhibition of cell growth leading to obtain an IC50 in the three cell lines tested. UW479 cells were not sensitive to Cilengitide, suggesting that Cilengitide’s action largely depends on αvβ3 inhibition. It was not possible to determine an IC50 value in the adult prototypical U87MG cell line.Cilengitide treatment resulted in a rapid and dose -dependent detachment of more than 50% of our cells expressing αvβ3 when cultured in adherent conditions on vitronectin, which is a specific matrix of integrins, whereas it remained without effect when the cells were grown on collagen, a nonspecific matrix. The growth inhibition induced by cilengitide was comparable to that observed when cells were seeded on polyHEMA gel in physically non-adherent conditions. Not surprisingly, the cilengitide induced no detachment of UW479 cells regardless of the matrix used. In contrast, cell viability assays showed a strong growth inhibition when these cells were seeded on polyHEMA gel. Interestingly, U87MG cells remained able to grow despite a strong detachment induced by cilengitide, suggesting a resistance to anoikis. Finally, inhibition of cell growth induced by cilengitide seemed only linked to cell detachment and corresponded to cell death by anoikis. These inhibitions of cell detachment and cell growth were not correlated with the levels of expression of integrins [...].

Les progrès considérables effectués durant les trente dernières années permettent de guérir actuellement plus de 75% des enfants atteints d'un cancer. Néanmoins, certains types de tumeur, comme les gliomes de haut grade et les neuroblastomes métastatiques des enfants de plus de un an, gardent un pronostic particulièrement sombre. De nouvelles stratégies thérapeutiques doivent donc être développées dans ces indications. Dans cette optique, nous avons étudié les effets de deux nouvelles molécules ciblées, le cilengitide, inhibiteur des intégrines αvβ3 et αvβ5, et le F14512, inhibiteur de la topoisomérase II dont la délivrance est vectorisée via le système de transport des polyamines, sur des modèles précliniques de gliomes pédiatriques et de neuroblastomes.Nous avons montré pour la première fois l'existence d'une expression variable d'αvβ3 et αvβ5 dans nos modèles de lignées cellulaires pédiatriques, peu modifiée par les radiations ionisantes. Le traitement par cilengitide a entraîné une inhibition dose-dépendante de la croissance des cellules exprimant αvβ3, liée à un rapide détachement cellulaire et à une sensibilité à l'anoïkis. Cette inhibition de croissance et le détachement cellulaire n'étaient pas corrélés au niveau d'expression des intégrines αvβ3 et αvβ5. Néanmoins, nos travaux semblent montrer que la cible principale du cilengitide est l'intégrine αvβ3. Le traitement par radiations ionisantes n'a pas modifié le détachement induit par le cilengitide dans nos modèles.Nous avons également mis en évidence une activité du système de transport des polyamines dans nos modèles, permettant ainsi une incorporation active du F14512 dans nos cellules de neuroblastomes. Nous avons montré une supériorité de la cytotoxicité du F14512 par rapport à l'étoposide in vitro, et son effet antitumoral a été démontré sur un modèle in vivo. Ces résultats, ainsi que l'effet globalement synergique de l'association du F14512 avec les sels de platine, sont de solides arguments pour poursuivre le développement de cette molécule, en phase clinique chez les patients atteints d'un neuroblastome. Par ailleurs, d'autres investigations pourraient être envisagées dans d'autres types tumoraux dans lesquels l'étoposide occupe une place importante. L'effet radiosensibilisant du F14512 pourrait dans ce cadre ouvrir des perspectives dans la prise en charge des médulloblastomes.[...]

Les cancers tête et cou ou des voies aérodifestives supéreiures (VADS) représentent le sixième cancer le plus fréquent dans le monde entier. Le traitement des stades avancés de ces tumeurs est basé sur le traitement chirurgical combinée à la radiothérapie +/- à la chimiothérapie. Toutefois , la survie à 5 ans reste faible et le développement de nouvelles thérapies ciblées est nécessaire. Le F14512 combine un noyau épipodophyllotoxine de ciblage de la topoisomérase II avec un groupement spermine introduit afin de permettre de véhiculer la molécule par le STP. Ce groupement spermine facilite la captation sélective par les cellules tumorales par l'intermédiaire du système de transport de polyamine (STP) suractivé dans les cellules tumorales. Nous rapportons ici l'évaluation du F14512 sur des lignées cellulaires cancéreuses des VADS.Quatre lignées cellulaires représentatives de l'anatomie de la tête et du cou ont été utilisés : Il s'agissait des lignées Fadu ( pharynx ), SQ20B ( larynx ), CAL33 et CAL27 ( base de la langue ). L'activité du STP et la spécificité ont été évaluées par la cytométrie en flux et la microscopie confocale en utilisant une sonde fluorescente le F17073 contenant le même fragment spermine que le F14512. La cytotoxicité, seule ou en association avec des agents chimiothérapeutiques standards (cisplatine, 5FU), et les effets de radio-sensibilisation ont été étudiés par MTS et par des tests clonogéniques. L'activité du STP et l'efficacité du F14512 ont également été mesurés dans des conditions hypoxiques (1 % O2).Dans les quatre lignées testées, un STP actif a été mis en évidence permettant un transfert rapide et spécifique au noyau des composés couplés à un groupement spermine. Fait intéressant, le F14512 présente un effet cytotoxique 1,6 à 11 fois plus élevé que l'étoposide composé de référence (dépourvu de la chaîne de spermine). Il apparaît également plus cytotoxique que le 5FU et le cisplatine dans toutes les lignées cellulaires. Des expériences de compétition avec la spermine ont confirmé le rôle essentiel du STP dans la vectorisation et la cytotoxicité du F14512. Les conditions d'hypoxie n'avait presque pas d'impact sur la cytotoxicité des molécules. La combinaison du F14512 avec le cisplatine, mais pas le 5FU, s'est révélée être synergique et pour la première fois nous avons démontré le potentiel radio-sensibilisant significatif du F14512.Le groupement spermine du F14512 confère une action ciblée et une meilleure efficacité que l'étoposide sur des lignées cancéreuses des VADS. L'effet synergique observé en association avec le cisplatine et la radiothérapie apparait intéressant pour le développement potentiel de F14512 en cancérologie des VADS. / Head and Neck Squamous Cell Carcinoma (HNSCC) is the sixth most common cancer worldwide. The treatment of advanced stages HNSCC is based on surgical treatment combined with radiotherapy and chemotherapy or concomitant chemo-radiotherapy. However, the 5-year survival remains poor for advanced stages HNSCC and the development of new targeted therapies is eagerly awaited. F14512 combines an epipodophyllotoxin core-targeting topoisomerase II with a spermine moiety introduced as a cell delivery vector. This spermine moiety facilitates selective uptake by tumor cells via the Polyamine Transport System (PTS) and reinforces topoisomerase II poisoning. Here we report the evaluation of F14512 toward HNSCC.Four cell lines representative of head and neck cancer localizations were used: Fadu (pharynx), SQ20B (larynx), CAL33 and CAL27 (base of the tongue). PTS activity and specificity were evaluated by confocal microscopy and flow cytometry using the fluorescent probe F17073 which contains the same spermine moiety as F14512. Cytotoxicity, alone or in association with standard chemotherapeutic agents (cisplatin, 5FU), and radio-sensitizing effects were investigated using MTS and clonogenic assays, respectively. F14512 efficiency and PTS activity were also measured under hypoxic conditions (1% O2).In all 4 tested HNSCC lines, an active PTS was evidenced providing a specific and rapid transfer of spermine-coupled compounds into cell nuclei. Interestingly, F14512 presents a 1.6 to 11 fold higher cytotoxic effect than the reference compound etoposide (lacking the spermine chain). It appears also more cytotoxic than 5FU and cisplatin in all cell lines. Competition experiments with spermine confirmed the essential role of the PTS in the cell uptake and cytotoxicity of F14512. Hypoxia had almost no impact on the drug cytotoxicity. The combination of F14512 with cisplatin, but not 5FU, was found to be synergistic and, for the first time, we demonstrated the significant radio-sensitizing potential of F14512. The spermine moiety of F14512 confers a targeted effect and a much better efficacy than etoposide in HNSCC lines. The synergistic effect observed in association with cisplatin and radiotherapy augurs well for the potential development of F14512 in HNSCC.