Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / La glucuronidation médiée par les enzymes UDP-glucuronosyltransférases (UGT) est la voie majeure d'élimination de l'agent anticancéreux irinotécan. Selon plusieurs études, les variations interindividuelles observées au niveau de la pharmacocinétique du médicament influencent l'apparition d'effets secondaires et l'efficacité du traitement. Le but premier de mes travaux était d'étudier les variants génétiques des gènes UGT1A1 et UGT1A9 et d'évaluer leurs influences sur le métabolisme in-vitro du SN-38, le metabolite actif de l'irinotécan. L'étude du gène UGT1A9 a permis d'identifier de nouveaux polymorphismes associés à une augmentation de la glucuronidation hépatique du SN-38. De plus, nos résultats indiquent que les haplotypes du promoteur de Y UGT 1 Al seraient de meilleurs indicateurs du profil de glucuronidation du médicament que l'allèle UGT1A1*28 seul. En plus de leur rôle dans le métabolisme des médicaments, les UGT participent aussi à l'élimination des amines aromatiques hétérocycliques (AAH), une classe de carcinogènes formés lors de la cuisson des viandes et associés à une augmentation du risque de cancer colorectal. Nos études in-vitro démontrent l'importance de l'enzyme UGT1A1 dans la glucuronidation du JV-OH-PHIP, l'AAH la plus abondante dans les viandes bien cuites. De plus, une étude cas-témoins nous a permis de démontrer que des variations du promoteur de Y UGT 1 Al sont associées à une augmentation du risque de cancer colorectal lorsque les sujets sont stratifiés selon l'exposition aux carcinogènes. Finalement, l'étude de la structure du locus UGT1A révèle un nouveau mécanisme de modulation de la voie de glucuronidation via l'épissage alternatif d'un nouvel exon. En effet, des analyses fonctionnelles in-vitro démontrent que la coexpression d'une nouvelle forme de protéine UGT1A1 isoforme 2 et de la forme UGT1A1 isoforme 1 classique réduit la conjugaison de l'agent anticancéreux SN-38 et de l'immunosuppresseur MPA. En conclusion, nos résultats démontrent que les variations génétiques et d'épissages influencent la voie de glucuronidation et par conséquent pourraient modifier la susceptibilité et la réponse au traitement du cancer colorectal.

UGT1A1 est responsable de l’inactivation du SN-38, métabolite actif de l’irinotécan utilisé en première intention dans le traitement du cancer colorectal métastatique. Certains facteurs génétiques du gène UGT1A1 sont en partie responsables des variations dans la réponse à cette thérapie. Parallèlement, nous avons émis l’hypothèse qu’un mécanisme épigénétique module les niveaux intratumoraux d'UGT1A1 ainsi que les taux d’inactivation du SN-38 à son site d’action. Nos données démontrent que la méthylation d’îlots CpG spécifiques dans le promoteur et l’exon 1 d’UGT1A1 est associée à la répression de son expression, à la diminution du taux de protéine et d’inactivation du SN-38 dans les cellules tumorales de côlon in vitro. De plus, l’hyperméthylation de ces régions corrèle avec la faible expression du gène dans les tumeurs primaires du côlon de patients. Ces données soulèvent la possibilité que le profil de méthylation du gène UGT1A1 pourrait déterminer la concentration tumorale du métabolite actif et ainsi aider à prédire l’efficacité de la thérapie. / UGT1A1 is the main enzyme involved in the hepatic and tumoral inactivation of SN-38, an anticancer agent used in first line treatment of metastasic colorectal cancer. UGT1A1 genetic factors determine response to irinotecan therapy. We hypothesised that an epigenetic mechanism, more specifically methylation, is involved in tumoral regulation of UGT1A1 levels. Specific CpG islands in the UGT1A1 gene are hypermethylated and linked to the repression of gene expression and to lower levels of SN-38 glucuronidation in colon tumor cells in vitro. In addition, methylation of specific CpG was linked to lower expression of UGT1A1 gene in primary colon tumors from patients. Our data support that methylation profile of the UGT1A1 gene determine SN-38 tumoral concentration and may help to predict tumoral response to irinotecan.

L’irinotécan est un agent de chimiothérapie largement utilisé pour le traitement de tumeurs solides, particulièrement pour le cancer colorectal métastatique (mCRC). Fréquemment, le traitement par l’irinotécan conduit à la neutropénie et la diarrhée, des effets secondaires sévères qui peuvent limiter la poursuite du traitement et la qualité de vie des patients. Plusieurs études pharmacogénomiques ont évalué les risques associés à la chimiothérapie à base d’irinotécan, en particulier en lien avec le gène UGT1A, alors que peu d’études ont examiné l’impact des gènes codant pour des transporteurs. Par exemple, le marqueur UGT1A1*28 a été associé à une augmentation de 2 fois du risque de neutropénie, mais ce marqueur ne permet pas de prédire la toxicité gastrointestinale ou l’issue clinique. L’objectif de cette étude était de découvrir de nouveaux marqueurs génétiques associés au risque de toxicité induite par l’irinotécan, en utilisant une stratégie d’haplotype/SNP-étiquette permettant de maximiser la couverture des loci génétiques ciblés. Nous avons analysé les associations génétiques des loci UGT1 et sept gènes codants pour des transporteurs ABC impliqués dans la pharmacocinétique de l’irinotécan, soient ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCC5, ABCG1, ABCG2 ainsi que SLCO1B1. Les profils de 167 patients canadiens atteints de mCRC sous traitement FOLFIRI (à base d’irinotécan) ont été examinés et les marqueurs significatifs ont par la suite été validés dans une cohorte indépendante de 250 patients italiens. Nous avons découvert dans la région intergénique en aval du gène UGT1, un nouveau marqueur (rs11563250G) associé à un moindre risque de neutropénie sévère (rapport des cotes (RC)=0.21; p=0.043 chez les canadiens, RC=0.27; p=0.036 chez les italiens, et RC=0.31 p=0.001 pour les deux cohortes combinées). De plus, le RC est demeuré significatif après correction pour multiples comparaisons (p=0.041). Par ailleurs, pour l’haplotype défini par les marqueurs rs11563250G et UGT1A1*1 (rs8175347 TA6), le RC était de 0.17 (p=0.0004). Un test génétique évaluant ces marqueurs permettrait d’identifier les patients susceptibles de bénéficier d’une augmentation de dose d’irinotécan. En revanche, une autre combinaison de marqueurs, ABCC5 rs3749438 et rs10937158 (T–C), a prédit un risque plus faible de diarrhée sévère dans les deux cohortes (RC = 0.43; p=0.001). La coexistence des marqueurs ABCG1 rs225440T et ABCC5 rs2292997A a prédit un risque accru de neutropénie (RC=5.93; p=0.0002), alors qu’une prédiction encore plus significative a été obtenue lorsque ces marqueurs sont combinés au marqueur de risque bien établi UGT1A1*28 rs8175347 (RC=7.68; p< 0.0001). Enfin, les porteurs de l’allèle de protection UGT1 rs11563250G en absence d’allèles de risque, ont montré une incidence réduite de neutropénie sévère (8.2% vs. 34.0%; p< 0.0001). Nous concluons que ces nouveaux marqueurs génétiques prédictifs pourraient permettre d’améliorer l’évaluation du risque de toxicité et personnaliser le traitement à base d’irinotécan pour les patients atteints du cancer colorectal métastatique. / Irinotecan is a cytotoxic agent widely used for the treatment of solid tumors, most particularly for metastatic colorectal cancers (mCRC). Treatment with this drug frequently results in severe neutropenia and diarrhea that can seriously impact the course of treatment and patients’ quality of life. Pharmacogenomic tailoring of irinotecan-based chemotherapy has been the subject of several investigations, especially for the UGT1A1 gene, but with limited data regarding transporter genes. In this study, we sought to discover toxicity-associated markers using a haplotype-tagging SNP (htSNP) strategy to maximize gene coverage. We examined the genetic association across the UGT1 locus, and in seven transporter genes participating in irinotecan pharmacokinetics involving the ABC transporter genes ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCC5, ABCG1, ABCG2 and the solute carrier organic anion transporter gene SLCO1B1. The profiles of 167 mCRC Canadian patients treated with FOLFIRI-based regimens were examined and findings were replicated in an independent cohort of 250 Italian patients. We found rs11563250G, located in the intergenic region downstream of UGT1, to be significantly associated with reduced risk of severe neutropenia (odds ratio (OR)=0.21; p=0.043 and OR=0.27; p=0.036, respectively, and OR=0.31 when combined; p=0.001), which remained significant upon correction for multiple testing in the combined cohort (p=0.041). For the two-marker haplotype rs11563250G and UGT1A1*1 (rs8175347 TA6), the OR was of 0.17 (p=0.0004). Genetic testing of this marker may identify patients who might benefit from increased irinotecan dosing. In combined cohorts, a two-marker ABCC5 rs3749438 and rs10937158 haplotype (T–C) predicted a lower risk of severe diarrhea (odds ratio (OR) of 0.43; p=0.001). The co-occurrence of ABCG1 rs225440T and ABCC5 rs2292997A predicted an increased risk of severe neutropenia (OR=5.93; p=0.0002), which was further improved when incorporating the well-known risk marker UGT1A1*28 rs8175347 (OR=7.68; p< 0.0001). In contrast, carriers of one protective marker (UGT1 rs11563250G) but none of these risk alleles experienced significantly less severe neutropenia (8.2% vs. 34.0%; p< 0.0001). This combination of predictive genetic markers could lead to better risk assessment and may thus enhance personalized treatment.

Une des difficultés rencontrées lors de l'administration d'agents thérapeutiques au sein du parenchyme cérébral peut être résolue par l'utilisation de nouvelles formes galéniques implantables. Nous montrons dans ce travail la biocompatibilité dans le cerveau de rat des microsphères synthétisées par Biocompatibles facilement injectées par stéréotaxie et chargées en doxorubicine (1mg/ml) (CM-BC1) ou en irinotécan (100mg/ml) (CM-BC2). Nous avons ensuite rapporté l'efficacité des CM-BC2 sur le gliome 9L du rat avec une amélioration significative de la survie par rapport aux groupes non traité ou traité par microsphères blanches. La combinaison des traitements n'améliore pas significativement la survie par rapport à la radiothérapie seule. La récente expansion des nanotechnologies associée aux progrès des méthodes mini-invasives d'administration intracérébrale de médicaments offre l'opportunité d'améliorer ces résultats. Nous avons étudié, toujours sur lemodèle 9L, l'effet radiosensibilisant du paclitaxel, injecté en intratumoral par Convection-Enhanced Delivery (CED) et vectorisé par des nanocapsules lipidiques (LNC) développées par le laboratoire. Une tendance à l'augmentation se profile en faveur des LNC de paclitaxel qui permettent l'obtention de la meilleure médiane de survie (+10 jours par rapport au groupe irradié seul). Bien que les résultats soient non significatifs, l'association d'une chimiothérapie locale à la radiothérapie est intéressante. Il reste maintenant à optimiser les connaissances sur ce vecteur avec notamment possibilité d'adressage subcellulaire et amélioration de la cinétique de libération du principe actif.

Malgré les récentes avancées réalisées dans le traitement du cancer du côlon, la résistance des tumeurs est une cause fréquente de l'échec des chimiothérapies. Cette thèse a pour objectif d'identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans la résistance à l'Irinotécan, un agent couramment utilisé dans le traitement des cancers colorectaux. Nous avons montré l'implication de la MAPK p38 dans la résistance à l'Irinotécan et en particulier avons démontré que les isoformes α et β étaient impliquées dans cette résistance. De plus, nous avons corrélé la faible phosphorylation de p38 dans des tumeurs coliques primaires de patient sensibles au traitement à l'Irinotécan par rapport aux patients non répondeurs. Dans la suite du projet nous avons étudié le rôle de p38 dans les processus autophagiques et leur impact dans la réponse à l'Irinotécan. Nous avons démontré que p38 induisait une autophagie qui mène à la survie des cellules cancéreuses déficientes pour p53, et que l'inhibition de l'autophagie sensibilisait ces cellules au traitement au SN38, métabolite actif de l'Irinotécan. Enfin de manière préliminaire, nous avons étudié le rôle de p38 dans l'augmentation du métabolisme lipidique dans des cellules déficiente pour p53. Ces travaux ouvrent de nouvelles voies de recherche pour l'identification des mécanismes impliqués dans la résistance aux traitements anticancéreux et pour le développement d'approches pharmacologiques pour contourner la résistance. / Despite the recent advances achieved in the treatment of colon cancer, tumor resistance is a frequent cause of chemotherapy failure. This work was aimed to determine the molecular mechanisms involved in the resistance to Irinotecan, an anticancer agent widely used in colorectal cancer treatment. We have demonstrated that the α and β forms of p38 MAPK were involved in this resistance. Moreover, we have correlated less phospho-p38 in colon cancer primary tumor of patients sensitive to Irinotecan-based treatment, compared to non responder patients. During the project, we aimed to determine the role of p38 MAPK in the processes of autophagy in colorectal cancer cells, and their impact in Irinotecan cytotoxicity. We have shown that p38 induced survival autophagy in p53 deficient cells. Then, we have shown that autophagy inhibition increased the SN38 cytotoxicity (active metabolite of Irinotecan) in p53 deficient cell lines. Finally, we have studied the role of p38 MAPK in lipid metabolism in p53 deficient cells. All these findings highlight new ways of research to identify the molecular mechanisms involved in chemoresistance as well as new pharmacological approaches to overcome the resistance.

Les dommages de l’ADN, induits par les traitements de chimiothérapie, sont responsables de l’induction de la sénescence, un arrêt définitif du cycle cellulaire dépendant des voies p53-p21 et p16-Rb. L'efficacité de cette suppression n’est pas optimale en raison d’une hétérogénéité de réponse à la chimiothérapie. Dans cette étude, nous avons analysé l’échappement à la sénescence en réponse à l’irinotécan, un traitement des cancers colorectaux. Dans les cellules LS174T, le processus de sénescence est induit mais des cellules conservent leurs capacités prolifératives et l’exercent après l’élimination du traitement. Les cellules proliférantes (PLD) et sénescentes (PLS) forment un mélange hétérogène appelé cellules persistantes (PLCs). Alors qu’elles sont constituées d’une part importante de cellules sénescentes, les PLCs sont capables de former des tumeurs in vivo, de manière comparable aux cellules parentales. De façon intéressante, le traitement est également associé à l’augmentation de l’agressivité caractérisée par la croissance en faible adhérence. L’émergence des PLD et la résistance à l’anoikis sont dépendantes de l’expression des protéines Mcl-1, Bcl-xL et p21. L’enrichissement des PLD et PLS, réalisé par cytométrie en flux, a permis d’identifier les PLS comme nécessaires à la résistance à l’anoikis. Les PLS pourraient donc créer un environnement favorable à la transformation de cellules non touchées par le traitement. Alors que le rôle de Mcl-1 et Bcl-xL dans chaque population reste à déterminer, l’utilisation d’inhibiteurs de ces protéines combinés à l’irinotécan pourrait limiter l’hétérogénéité de réponse à la chimiothérapie et l’agressivité tumorale. / Activated by chemotherapy, senescence is a suppressive response which prevents cell cycle progress through activation of the p53-p21 and p16-Rb signaling pathways. However, despite the efficiency of this suppression, cancer cells can emerge to induce clinical relapse. In this study, we analyzed senescence escape in response to irinotecan, one of the first line treatment used in colorectal cancer. After treatment, senescence is induced in LS174T cell but a subpopulation of cells finally resume proliferation. Persistent cells (PLCs) are composed of an heterogenous mixture of senescent (PLS) and dividing cells (PLD). In spite of PLS, PLCs are able to grow in vivo as efficiently as parental LS174T cells. Importantly, persistence induced the emergence of more transformed cells characterized by the ability to grow in low adhesion conditions. PLD emergence and anoikis resistance depend on Mcl-1, Bcl-xL and p21. PLD and PLS enrichment, by flow cytometry, allowed us to identify PLS as essential for anoikis resistance. Our results suggest that PLS establish a favorable environment for the transformation of unaffected cells. Mcl-1 and Bcl-xL role in each population remains to be determined, but inhibitors of these protein used in combination with irinotecan should restrict the heterogeneity of the response and tumoral aggressiveness.

La sénescence induite par chimiothérapie permet l’arrêt pérenne de la division des cellules tumorales. Néanmoins, ce mécanisme de suppression tumorale peut être neutralisé par certaines cellules traitées, ce qui se traduit généralement par une rechute des patients. Récemment, nous avons décrit dans des cellules colorectales un mécanisme d’échappement à la sénescence induite par le SN-38 dépendant de la protéine de survie MCL1. Cette étude montre que les cellules sénescentes (PLS) favorisent la prolifération des cellules non-sénescentes (PLD) par l’intermédiaire de signaux mitogéniques activant la kinase Cdk4 et par conséquent la reprise de la division. Nous démontrons que Cdk4 inhibe Rb par phosphorylation de la sérine 780, permettant l’activation des fonctions transcriptionnelles des facteurs E2F sur les gènes du cycle cellulaire. La perte d’activité de Cdk4 par ARN interférence ou par le Palbociclib réduit l’émergence de clones proliférants. La méthyltransférase EZH2 est une cible de E2F exclusivement exprimée par les PLD et son expression dépend de l’activité de Cdk4. Par ailleurs, l’utilisation d’ARN interférence dirigé contre EZH2 ou des inhibiteurs chimiques DNZepA et GSK343 réduit également l’émergence de clones proliférants. Enfin, son inhibition potentialise à la fois l’arrêt de la division et la sénescence en réponse au Palbociclib dans les cellules ayant échappé au SN-38. Ainsi, ces travaux ont permis de mettre en évidence un rôle important de EZH2 en tant qu’effecteur de Cdk4 dans le mécanisme d’échappement au SN-38, une voie susceptible d’apporter des nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement du cancer. / Chemotherapy-induced senescence enables to trigger a durable division arrest of tumor cells. However, this tumor suppressor mechanism is neutralized in some treated cells leading mostly to cancer relapse in patients. Recently, we have described a MCL1-dependent mechanism of escape in SN-38-induced senescence from colorectal cell lines. In this study, we showed that senescent cells (PLS cells) promoted the non senescent cells (PLD cells) proliferation through mitogenic signals stimulating Cdk4 kinase activity and subsequently the cell cycle. We demonstrated that Cdk4 phosphorylated Rb on the serine 780 to inhibit its activity, allowing E2F- family transcriptional functions activation on cell cycle targets. Loss of Cdk4 expression or activity induced by RNA interference or Palbociclib reduced the emergence of proliferating clones. TheEZH2-methyltransferase, a E2F transcriptional target, is only expressed by PLD cells and this expression depends on Cdk4 activity. Moreover, loss of EZH2 expression or activity, by RNA interference or by DZNepA and GSK343 inhibitors, reduced the emergence of proliferating cells. Finally, EZH2 inhibition promotes both cell division arrest and senescence in response to Palbociclibin the SN-38-escaped cells. To conclude, this study enabled to highlight a major role of EZH2 as effector of Cdk4 in the escape mechanism induced by SN-38 a signaling pathway offering newtargeted cancer therapies.

La P-glycoprotéine (P-gp) est une protéine transmembranaire de la famille des ATP binding cassette transporteurs. Elle est impliquée dans l’efflux du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire d’une grande variété de médicaments anticancéreux. Elle peut être responsable de la diminution de la biodisponibilité orale et de la concentration intra-tumorale des médicaments qui en sont substrats. Elle peut notamment être surexprimée par les cellules cancéreuses des adénocarcinomes du colon naïfs de tout traitement, suggérant une résistance naturelle de cette tumeur et également après une chimiothérapie. Notre premier travail in vivo a documenté le caractère substrat de la P-gp de l’evérolimus, inhibiteur de mTOR indiqué dans divers cancers (rein, tumeurs neuroendocrines d’oringine pancréatique et sein), jusqu’à maintenant uniquement étudié dans des modèles in vitro. Une augmentation significative de l’AUC de l’evérolimus administré par voie orale est observée chez des souris mdr1a-/b- comparées à des souris mdr1a+/1b+. Une amélioration significative de la biodisponibilité orale de l’evérolimus est aussi notée chez des souris prétraitées par le lapatinib (Tyverb®), inhibiteur des tyrosines kinases (EGFR et HER2) indiqué dans le cancer du sein, par rapport aux souris ayant reçu l’evérolimus seul. Ce résultat est accompagné d’une inhibition de l’expression de la P-gp intestinale par le lapatinib mesurée par la technique de Western Blot. Enfin, une étude préclinique menée chez des souris porteuses d’une xénogreffe colorectale mutée KRAS montre une activité anti-tumorale certaine des deux médicaments utilisés seuls et en schéma séquentiel. Notre seconde étude a montré pour la première fois que le cétuximab (Erbitux®), anticorps anti-EGFR, inhibe la fonctionnalité de la P-gp dans deux lignées cellulaires surexprimant la P-gp (les cellules IGROV-1 et les HEK P-gp) indépendamment de leur statut EGFR et entraîne chez des souris porteuses d’une xénogreffe colorectale une augmentation significative de la biodisponibilité orale et de la concentration intra-tumorale du SN-38, métabolite actif de l’irinotécan (Campto®) administré par voie orale. Le cétuximab étant prescrit en association avec l’irinotécan chez des patients atteints d’un cancer colorectal métastasé, initialement réfractaire à l’irinotécan, ces résultats pourraient en partie expliquer la réversion de la résistance à l’irinotécan par le cétuximab par une inhibition de l’efflux de la P-gp. Grâce à l’étude de deux associations de médicaments «lapatinib-evérolimus» et «cétuximab-irinotécan», nous avons démontré l’intérêt de l’étude de l’inhibition de la P-gp avec les traitements les plus récents, notamment son rôle dans l’amélioration de la biodisponibilité orale de chimiothérapies utilisées par voie orale. / P-glycoprotein (P-gp) is a membrane transporter and belongs to the ATP-binding cassette (ABC) transporter super family. P-gp decreases oral bioavailability of substrate drugs and can cause multidrug resistance in tumor cells by decreasing intracellular drug levels. P-gp is overexpressed in colorectal carcinoma naturally resistant to chemotherapy. The aim of our first study was to document the in vivo transport of everolimus (Afinitor®), a mTOR inhibitor, by P-gp. A significant increase of everolimus oral bioavaibility was observed in mdr1a-/1b- mice compared to the wild type. In addition, a significant increase of everolimus oral bioavaibility was showed in mice that received a lapatinib pre-treatment (a dual EGFR/HER2 tyrosine kinase inhibitor) compared to mice that received everolimus alone. These results were accompanied by a significant decrease of P-gp expression in duodenum segment in lapatinib pre-treated group as compared to control group. Finally, each drug given alone or in association showed a major antitumor activity in a xenograft model of human colorectal carcinoma with KRAS mutation. Our second study showed for the first time that cetuximab (Erbitux®), a monoclonal antibody directed towards EGFR, inhibits P-gp functionality in two cell lines overexpressing P-gp (IGROV-1 and HEK P-gp cells) independently of EGFR status and leads to significant increases of oral bioavailability and intratumoral concentration of SN-38, the active metabolite of irinotecan (Campto®) in mice bearing colorectal carcinoma xenograft. Cetuximab is used in combination with irinotecan in patients with metastatic colorectal cancer, initially refractory to irinotecan, our results may partly explain the reversion of resistance to irinotecan by inhibiting P-gp efflux by cetuximab. In conclusion, our results showed the interest to study the effect of recent anticancerous drugs on P-gp, including their ability to improve oral bioavailability of oral chemotherapy used.

Dans la pratique courante, la posologie des anticancéreux est le plus souvent normalisée parrapport à la surface corporelle du patient (parfois son poids). Cependant, cette adaptation de dose neprend pas en compte la variabilité interindividuelle pharmacologique du médicament. Les facteursmodulant cette dernière sont nombreux, dont notamment les capacités individuelles de métabolisme etd’élimination. A dose égale, l’exposition systémique du patient peut donc varier, et entraîner un risquede surdosage pour certains patients, avec la survenue de toxicités, ou de sous-dosage pour d’autres,associée à une limitation de l’efficacité thérapeutique. Des alternatives à l’utilisation de la surfacecorporelle ont donc été proposées afin de prendre en compte de façon plus importante la variabilitéinterindividuelle des patients, tel que le suivi thérapeutique pharmacologique ou lapharmacogénétique. Les polymorphismes des gènes codants pour des enzymes impliquées dans lemétabolisme ou le transport des cytotoxiques peuvent modifier leur activité et donc influer sur lapharmacocinétique d’un médicament donné. Le développement des connaissances dans ces domainespourrait permettre la mise en place, de façon progressive, de nouvelles méthodes d’ajustement de laposologie.Ce projet de thèse porte sur l’individualisation de la posologie des anticancéreux ens’intéressant aussi bien aux chimiothérapies cytotoxiques, avec pour modèle l’irinotecan, qu’auxthérapies ciblées, en distinguant dans cette même classe les inhibiteurs de tyrosine kinase et lesanticorps monoclonaux (modèle du bévacizumab). Afin d’optimiser l’index thérapeutique de cestraitements, l’adaptation de la posologie a été abordée selon le profil pharmacogénétique maiségalement selon le profil pharmacocinétique.Une étude clinique a été mise en place afin d’évaluer, en terme de toxicité et d’efficacité,l’intérêt d’une adaptation de posologie de l’irinotécan dans le cadre d’une polychimiothérapie dans letraitement du cancer colorectal (FOLFIRI +/- bévacizumab ou cétuximab), en se basant sur unpolymorphisme génétique de l’UGT1A1, enzyme impliquée dans son métabolisme. Les résultats del’étude intermédiaire de cet essai de phase II, mené chez 16 patients, sont en faveur de la poursuite del’étude avec 12,5% de toxicités hématologiques de grade 4 et un taux de réponse objective de 58,3 %.L’objectif secondaire a été l’étude de la pharmacocinétique de l’irinotécan et de ses métabolites lorsd’une des cures de chimiothérapie. Ces dosages ont été réalisés par chromatographie liquide couplée àla spectrométrie de masse. Cette technique, largement utilisée pour la quantification plasmatique desmédicaments, a été développée et validée selon les normes en vigueur. Le dosage du bévacizumab, unanticorps monoclonal associé au FOLFIRI dans le traitement du cancer colorectal, a lui aussi étédéveloppé par cette technique et a fait l’objet d’un travail de mise au point avec l’identification despeptides spécifiques, ainsi que l’optimisation des étapes de prétraitement de l’échantillon et de latechnique analytique.En parallèle, la mise en place du dosage des inhibiteurs de tyrosine kinase par spectrométrie demasse, ainsi que sa validation, ont fait partie de ce travail de thèse, et autorisent son utilisation enroutine hospitalière dans le cadre du suivi thérapeutique pharmacologique.Mots-clés : suivi thérapeutique pharmacologique, pharmacogénétique, irinotécan, chromatographie / Usually, the dosage of anticancer is normalized with used to the patient's body surface area(sometimes its weight). However, this adaptation does not take into account the interindividualpharmacological variability in the pharmacokinetics of the drug. Factors modulating thispharmacokinetics are numerous, including interindividual capacities of metabolism and elimination.At the same dosage, the systemic exposure of the patient can thus be changed, and cause a risk ofoverdosing for some patients, with the development of toxicities, or under dosing for others, withlimiting the therapeutic efficacy. Alternatives to the use of the body surface area have been proposedin order to more take account of inter-individual variability of patients, such as therapeutic drugmonitoring or pharmacogenetics. Genetic polymorphisms of enzymes involved in the metabolism ortransport of a cytotoxic, can change and modify their activity, and impact on drug’s metabolism. Thedevelopment of knowledge in these areas could allow the establishment of new methods to dosage’sadjustment.This PhD project focuses on individualizing dosage of anticancer focusing in both cytotoxicchemotherapies with the model of irinotecan, as targeted therapies, distinguishing in this same classtyrosine kinase inhibitors and monoclonal antibodies (bevacizumab model). To optimize thetherapeutic index of these therapies, the dose adjustment was according to pharmacogenetics profile,but also according to the pharmacokinetics profile.A clinical study was developed to studying, in terms of toxicity and efficacy, the interest ofadapting dosage of irinotecan in combination of chemotherapy to traitement of metastatic colorectalcancer (FOLFIRI +/- bevacizumab or cetuximab), based on a genetic polymorphism of UGT1A1, anenzyme involved in its metabolism. Results of the interim study of this phase II trial, conducted in 16patients, are in favor of study continuation with 12.5% grade 4 hematological toxicities, and objectiveresponse rate of 58.3%. The secondary objective was to study the pharmacokinetics of irinotecan andits metabolites during one cycle. These assays were performed by liquid chromatography-massspectrometry. This technique, widely used for quantification of drug in plasma was developed andvalidated according to standards. The dosage of bevacizumab, a monoclonal antibody used tocolorectal cancer treatment (associated to FOLFIRI) was also developed by this technique, withspecific peptide identification, and optimization of sample preparation and analytical technique.In parallel, the implementation of the determination of tyrosine kinase inhibitors by massspectrometry and its validation were part of this PhD project, and allow its use in hospital routine intherapeutic drug monitoring.

Le cancer colorectal, historiquement de mauvais pronostique, a fait au cours des années l'objet de nombreuses recherches qui ont changé sa prises en charge notamment par l'évaluation de nouvelles thérapies, la recherche de facteurs prédictifs de sensibilité à la chimiothérapie ou de nouveaux marqueurs de pronostic. L'association des plusieurs molécules dans un protocole chimiothérapeutique représente le pilier du traitement du cancer colorectal métastatique. Elle peut être responsable d'une augmentation du taux de réponse, ainsi que d'une augmentation de la survie des patients. Les protocoles qui utilisent l'association entre l'acide L-folinique, le 5-FU et l'Irinotécan (FOLFIRI) ou l'Oxaliplatine (FOLFOX) sont devenu les protocoles les plus souvent utilisés, en première ligne chimiothérapeutique, pour traiter les cancers colorectaux. En même temps, les polymorphismes génétiques au niveau des gènes cibles des médicaments ou encore au niveau des gènes impliquées dans les voies de détoxification, ainsi qu'au niveau des gènes intervenant dans les processus de réparation de l'ADN peuvent peser sur l'activité de ces molécules chimiothérapeutiques. En conséquence nous nous sommes intéressés au cours de cette thèse à la recherche des facteurs prédictifs de l'efficacité et de la tolérance aux traitements utilisant principalement les trois molécules (5- FU, Irinotécan et Oxaliplatine). L'individualisation thérapeutique en fonction du profil pharmacogénétique du chaque patient, rendra possible, d'un côté, la diminution des toxicités et, d'un autre côté, l'augmentation de l'efficacité du traitement, accompagnée de l'amélioration de la qualité de vie des patients.