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Die zytostatische Chemotherapie ist wesentlicher Bestandteil der palliativen Therapie von Patienten mit metastasiertem kolorektalen Karzinom. Gegenüber einer rein supportiven Behandlung verbessert eine auf 5-Fluorouracil (5-FU) basierende Chemotherapie die Lebensqualität und verlängert das Überleben der Patienten. 5- FU-Dauerinfusion moduliert mit Folinsäure ist die beste Grundlage für die Kombination mit Irinotecan oder Oxaliplatin. Randomisierte Studien zum Einsatz von Irinotecan zeigten signifikante Vorteile im Hinblick auf die Remissionsrate, das progressionsfreie Überleben und auch die mediane Überlebenszeit. Randomisierte Studien zum Einsatz von Oxaliplatin zeigten ebenfalls höhere Remissionsraten und ein verlängertes progressionsfreies Überleben ohne eine verlängerte Überlebenszeit nachweisen zu können. Heutzutage sollten alle Patienten mit einer Kombinationschemotherapie behandelt werden und im Verlauf ihrer Erkrankung, soweit möglich, alle zur Verfügung stehenden Medikamente erhalten. Nur dadurch können mediane Überlebenszeiten von über 20 Monaten erreicht werden. Der Einsatz oraler Fluoropyrimidine statt einer 5-FU-Dauerinfusion in Kombination mit Irinotecan und Oxaliplatin ist viel versprechend, jedoch Gegenstand laufender Studien. Monoklonale Antikörper gegen den EGF-Rezeptor bzw. gegen VEGF haben ebenfalls viel versprechende Ergebnisse gezeigt und werden wahrscheinlich die Behandlungsmöglichkeiten in der Zukunft wesentlich verbessern. / Systemic chemotherapy has a key role in the palliative treatment of patients with metastatic colorectal cancer. Compared to best supportive care, 5-fluorouracil (5-FU)-based therapy prolongs survival and improves quality of life. 5-FU continuous infusion modulated by Leukovorin (LV) is the optimal basis for a combination therapy with irinotecan or oxaliplatin. Randomized trials investigating the role of irinotecan in combination with 5-FU/LV relative to 5-FU/LV alone demonstrated a significant improvement in the response rate, progression free survival and overall survival. Randomized studies using oxaliplatin/ 5-FU/LV vs. FU/LV alone resulted in a higher response rate and longer progression-free survival while the overall survival was not significantly different. Today, all patients should receive combination treatment in first line and should be offered all active compounds during the course of their disease. Hereby, median survival times of more than 20 months are achievable. The use of oral fluoropyrimidines as a substitute of infusional 5-FU in combination with irinotecan or oxaliplatin is promising and subject of clinical trials. Monoclonal antibodies directed against the EGF-receptor or against VEGF have demonstrated interesting results and may be a treatment option in the future. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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Die zytostatische Chemotherapie ist wesentlicher Bestandteil der palliativen Therapie von Patienten mit metastasiertem kolorektalen Karzinom. Gegenüber einer rein supportiven Behandlung verbessert eine auf 5-Fluorouracil (5-FU) basierende Chemotherapie die Lebensqualität und verlängert das Überleben der Patienten. 5- FU-Dauerinfusion moduliert mit Folinsäure ist die beste Grundlage für die Kombination mit Irinotecan oder Oxaliplatin. Randomisierte Studien zum Einsatz von Irinotecan zeigten signifikante Vorteile im Hinblick auf die Remissionsrate, das progressionsfreie Überleben und auch die mediane Überlebenszeit. Randomisierte Studien zum Einsatz von Oxaliplatin zeigten ebenfalls höhere Remissionsraten und ein verlängertes progressionsfreies Überleben ohne eine verlängerte Überlebenszeit nachweisen zu können. Heutzutage sollten alle Patienten mit einer Kombinationschemotherapie behandelt werden und im Verlauf ihrer Erkrankung, soweit möglich, alle zur Verfügung stehenden Medikamente erhalten. Nur dadurch können mediane Überlebenszeiten von über 20 Monaten erreicht werden. Der Einsatz oraler Fluoropyrimidine statt einer 5-FU-Dauerinfusion in Kombination mit Irinotecan und Oxaliplatin ist viel versprechend, jedoch Gegenstand laufender Studien. Monoklonale Antikörper gegen den EGF-Rezeptor bzw. gegen VEGF haben ebenfalls viel versprechende Ergebnisse gezeigt und werden wahrscheinlich die Behandlungsmöglichkeiten in der Zukunft wesentlich verbessern. / Systemic chemotherapy has a key role in the palliative treatment of patients with metastatic colorectal cancer. Compared to best supportive care, 5-fluorouracil (5-FU)-based therapy prolongs survival and improves quality of life. 5-FU continuous infusion modulated by Leukovorin (LV) is the optimal basis for a combination therapy with irinotecan or oxaliplatin. Randomized trials investigating the role of irinotecan in combination with 5-FU/LV relative to 5-FU/LV alone demonstrated a significant improvement in the response rate, progression free survival and overall survival. Randomized studies using oxaliplatin/ 5-FU/LV vs. FU/LV alone resulted in a higher response rate and longer progression-free survival while the overall survival was not significantly different. Today, all patients should receive combination treatment in first line and should be offered all active compounds during the course of their disease. Hereby, median survival times of more than 20 months are achievable. The use of oral fluoropyrimidines as a substitute of infusional 5-FU in combination with irinotecan or oxaliplatin is promising and subject of clinical trials. Monoclonal antibodies directed against the EGF-receptor or against VEGF have demonstrated interesting results and may be a treatment option in the future. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

L'oxaliplatine, largement utilisé dans le traitement du cancer colorectal, se singularise par la survenue très précoce, dés le début du protocole de chimiothérapie de troubles douloureux associés à la perception du froid (hypersensibilité au froid). De nombreux traitements ont été testés pour ces symptômes sans grand succès, c'est pourquoi le développement de nouveaux analgésiques est nécessaire. Le but de ce travail est de développer un modèle souris reproduisant cette hypersensibilité au froid et d'en rechercher les mécanismes physiopathologiques. Comme chez les patients, l'administration aigüe d'oxaliplatine entraîne une amplification importante de la perception du froid chez la souris. Nous montrons que ces symptômes sont médiés par les nocicepteurs exprimant le thermorécepteur TRPM8. Sur le plan du mécanisme physiopathologique, l'oxaliplatine favorise l'excitabilité de ces nocicepteurs en diminuant de manière drastique l'expression des plusieurs canaux potassiques (TREK1 et TRAAK en particulier), et en augmentant l'expression de canaux proexcitateurs tels que les canaux cationiques activés par l'hyperpolarisation (HCN1 notamment). Ces constatations sont confortées au niveau comportemental par l'analyse de la lignée de souris double KO pour TREK1 et TRAAK, et par l'utilisation de l'Ivabradine, un inhibiteur pharmacologique spécifique des canaux HCNs. L'ivabradine, déjà utilisé en clinique pour le traitement de l'insuffisance cardiaque, entraîne une disparition de l'hypersensibilité au froid induite par l'oxaliplatine. Collectivement, ces résultats suggèrent que l'oxaliplatine exacerbe la perception du froid en remodelant le patron d'expression de plusieurs canaux ioniques qui coordonnent la réponse au froid. L'ivabradine peut ainsi représenter un traitement sur mesure pour les neuropathies induites par l'oxaliplatine. / The hallmark of oxaliplatin-induced neuropathy is a hypersensibility to cold that develops in nearly all patients ultimately leading to cessation of this chemotherapy treatment. To date, classical pain management strategies have failed to alleviate these painful symptoms, and hence there is a need for developing new and efficient analgesics. Here we report that, as in patients, oxaliplatin mediates a clear development of exaggerated perception of cold temperatures in mice. These symptoms are mediated by nociceptors expressing the thermoreceptor TRPM8. Mechanistically, we find that oxaliplatin promotes excitability in nociceptors drastically lowering the expression of distinct potassium channels (TREK1, TRAAK) that act as excitability brakes for cold perception, and by increasing the expression of pro-excitatory channels such as the hyperpolarisation-activated channels (HCNs). These findings are corroborated by the analysis of the TREK1-TRAAK null mice, and by the use a specific HCN channel inhibitor abolishing the oxaliplatin-induced cold hypersensibility. Collectively, these results suggest that oxaliplatin exacerbates cold perception in cold sensing neurons by transcriptionally remodeling a combination of ionic conductances that together shape the final response to cold. A direct promising clinical consequence of these findings for patients would be that the HCN inhibitor ivabradine could represent a tailored treatment for oxaliplatin-induced neuropathy.

L'oxaliplatine est un médicament anticancéreux utilisé dans la chimiohyperthermie intrapéritonéale (CHIP), pour le traitement des carcinoses péritonéales (CP). En dépit de l'efficacité de la CHIP, l'infiltration de l'oxaliplatine dans les tumeurs traitées est très peu connue. L'étude de la pénétration du médicament dans des tumeurs prélevées à partir de patients atteints de CP et traités CHIP, a fait l'objet de la première partie du projet de recherche. Par ailleurs, les mécanismes de transport du médicament jusqu'à l'ADN cellulaire n'ont pas été bien déterminés. Néanmoins, des hypothèses suggèrent que certains métabolites soufrés de l'oxaliplatine pourraient constituer des "formes réservoirs", capables de transporter le médicament jusqu'à l'ADN. La deuxième partie du projet a consisté à étudier de manière plus approfondie la réactivité d'un des métabolites soufrés de l'oxaliplatine. Nous avons développé une méthode d'imagerie par spectrométrie de masse MALDI/TOF, qui permet de déterminer la distribution de l'oxaliplatine et ses métabolites, dans les tumeurs humaines traitées CHIP. Nos résultats révèlent une pénétration du médicament limitée à quelques millimètres et une détection exclusive du métabolite oxaliplatine-méthionine (Ox-M) : un métabolite considéré « inactif », puisqu'il serait stable et incapable d'interagir avec l'ADN. Afin de démontrer la réactivité de ce métabolite, nous avons tout d'abord étudié son interaction avec les cibles de l'oxaliplatine, à savoir la guanine et l'ADN. Nos résultats démontrent la capacité de Ox-M à libérer la partie réactive de la molécule pour interagir avec la guanine, et former des adduits sur des duplexes d'oligonucléotides qui miment la structure de l'ADN. De plus, les adduits formés par Ox-M induisent un arrêt de l'élongation de l'ADN. Ces résultats démontrent la réactivité du métabolite Ox-M de l'oxaliplatine, et suggèrent son implication dans une nouvelle voie active du médicament. / Oxaliplatin is an anticancer drug used in Heated Intraoperative Chemotherapy (HIPEC) to treat peritoneal carcinomatosis. In spite of HIPEC efficiency, oxaliplatin penetration in treated tumors is not very well known. Study of oxaliplatin penetration in tumors of patients suffering from CP and treated with HIPEC, was the first part of the research project. Furthermore, transport mechanisms of the drug to cell DNA are not well established. Nevertheless, hypotheses suggest that some sulfur metabolites of oxaliplatin, could constitute "tanks" which are able to transport drug until DNA. The second part of this project aimed to study more deeply the reactivity of oxaliplatin sulfur metabolites. We have developed a MALDI imaging mass spectrometry method, which allows studying the distribution of oxaliplatin and its metabolites in human tumors. Our results reveal a drug penetration limited to few millimeters and an exclusive detection of the oxaliplatin- methionine metabolite (Ox-M): a supposed "Inactive" metabolite, because of its stability that prevents its interaction with DNA. To provide evidence of Ox-M reactivity, we studied its interaction with oxaliplatin targets: guanine and DNA. Our results showed that Ox-M is able to release the active part of the molecule to interact with guanine, and to form adducts on oligonucleotides duplexes that mimic DNA structure. Moreover, Ox-M adducts induce an arrest of DNA elongation. These results suggest the implication of Ox-M in a new active pathway of oxaliplatin cytotoxicity.

Les chimiothérapies à base de sels de platine exercent leurs effets anti-tumoraux en compromettant l'intégrité de l'ADN. Cette cytotoxicité conduit à une augmentation du stress oxydant qui, à son tour, favorise les processus de mort cellulaire. L'oxaliplatine indiquée dans les cancers métastatiques secondaires du colon et dans les cancers colorectaux, induit une augmentation des espèces réactives de l’oxygène en diminuant le glutathion réduit dans les cellules cancéreuses. Similairement aux autres chimiothérapies à base de sels de platine, elle doit être utilisée avec précaution. En effet, la majorité des patients recevant de l'oxaliplatine développent des neuropathies périphériques. Cette neurodégénérescence est un facteur limitant de cette chimiothérapie puisqu'elle peut nécessiter une réduction du dosage ou même une interruption du traitement si cet effet secondaire atteint une sévérité de grade 3. Les toxicités neurologiques peuvent se manifester dans les heures suivant l'injection sous forme aiguë. La forme chronique résulte d'injections cumulées de doses élevées. La forme aiguë, caractérisée par une paresthésie transitoire et une myotonie, est réversible et se résout généralement en quelques jours tandis que la forme chronique présente une paresthésie et une thermoalgie persistantes résultant de la dégradation axonale distale et de la démyélinisation des fibres nerveuses de gros diamètre. Les voies inflammatoires ont été incriminées dans l'étiologie de cette neurodégénérescence. Le niclosamide, un ténicide modulant les voies Stat3, Wnt, Notch et Beta-caténine, a été étudié in vitro et in vivo. Ayant déjà démontré les propriétés anti-inflammatoires de ce composé dans la sclérodermie systémique, nous avons cherché à déterminer si le niclosamide pourrait également prévenir la neurotoxicité de l'oxaliplatine. Le niclosamide a démontré une neuroprotection à la fois in vitro sur les neurones traités par l'oxaliplatine et in vivo dans les modèles de neuropathies périphériques induites par l'oxaliplatine. Le niclosamide est déjà utilisé en clinique avec des effets secondaires limités. L'association de cette molécule avec l'oxaliplatine pourrait augmenter l'indice thérapeutique de cette chimiothérapie. La benztropine est un inhibiteur des récepteurs muscariniques M1 et M3 possédant un potentiel de remyélinisation démontré dans le système nerveux central en favorisant la différenciation et la prolifération des cellules précurseurs des oligodendrocytes. La répartition différentielle entre les sous-types de récepteurs peut permettre le ciblage spécifique des cellules tumorales, notamment par l'inhibition de la signalisation autocrine de l'acétylcholine. La benztropine est un composé bien toléré qui ne provoque aucune réaction immunologique lors de son administration. Cette molécule présente un effet neuroprotecteur in vitro sur les neurones traités par l'oxaliplatine au cours d’études de viabilité cellulaire ainsi qu’in vivo dans les modèles murins de neuropathies périphériques induites par l'oxaliplatine et le diabète. L'association de cette molécule avec l'oxaliplatine pourrait augmenter l'indice thérapeutique de cette chimiothérapie, en potentialisant ses effets antitumoraux tout en diminuant la neurotoxicité. L’ubiquité des propriétés neuroprotectrices de la benztropine a été démontrée sur des neuropathies périphériques résultants d’autres étiologies. Nous avons ici décrit deux molécules permettant de conserver l’efficacité antitumorale du traitement par oxaliplatine tout en limitant ses effets neurotoxiques. Nous avons décrit les mécanismes par lesquels ces molécules exercent leur neuroprotection. Les résultats prometteurs obtenus au cours de ces travaux permettent d’envisager l’utilisation en clinique de ces molécules afin de prévenir non seulement les neuropathies périphériques induites par l'oxaliplatine, mais aussi les neuropathies périphériques résultant d'autres étiologies. / Platinum-based chemotherapies have been shown to elicit their anti-tumoral effects by compromising DNA integrity. These impairments ultimately lead to a burst in oxidative stress which in turn promotes cell death processes. Oxaliplatin, a platinum-based antineoplastic drug is usually indicated in secondary metastatic colon cancers and colorectal cancers and mediates a rise in reactive oxygen species through the depletion of reduced glutathione in cancerous cells. This chemotherapy is indicated as a frontline and an adjuvant treatment and similarly to other platinum-based chemotherapies, it warrants for particular caution. Most patients receiving oxaliplatin develop peripheral neuropathies. This neurodegeneration is a limiting factor of this chemotherapy since it may require the lowering of dosage or even the interruption of the treatment if this side-effect is assessed as a grade 3 peripheral neuropathy. Neurological toxicities may manifest within hours of injection as an acute form or as a chronic form resulting from cumulated high-dosage injections. The acute form, characterized by transient paresthesia and myotonia, is reversible and usually resolves within days while the chronic form presents persistent paresthesia and thermoalgia resulting from distal axonal degradation and demyelination of large fibers. Inflammatory pathways have also been incriminated in the etiology of this neurodegeneration. Niclosamide, a teniacide known to downregulate Stat3, Wnt, Notch and Beta-catenin pathways was investigated in vitro and in vivo. Having previously demonstrated this compound’s anti-inflammatory properties in systemic sclerosis, we sought to investigate whether niclosamide could also prevent oxaliplatin’s neurotoxicity. Niclosamide demonstrated neuroprotection both in vitro on oxaliplatin-treated neurons and in vivo in models of oxaliplatin-induced peripheral neuropathies. Niclosamide is used in humans with limited side-effects. The association of this molecule with oxaliplatin could increase the therapeutic index of this chemotherapy. Benztropine is an inhibitor of muscarinic M1 and M3 receptors with known remyelinating potential in the central nervous system by promoting oligodendrocytes precursor cells differentiation and proliferation. The differential distribution between subtypes of receptors can allow the specific targeting of tumor cells, namely through the inhibition of autocrine acetylcholine signaling. This compound is well tolerated and does not elicit any immunological reaction upon its administration. These observations of potential for both, preventing neurotoxicity as well as increasing the efficacy profile of neurotoxic chemotherapies, prompted us to investigate this M1 and M3 receptors inhibitor. Benztropine demonstrated neuroprotection in vitro on oxaliplatin-treated neurons as demonstrated by viability assays studies as well as in vivo in models of oxaliplatin-induced as well as diabetic peripheral neuropathies. The association of this molecule with oxaliplatin could increase the therapeutic index of this chemotherapy, potentiate this chemotherapy’s antitumoral effects against certain cancers as well as decrease the occurrence of diabetic neuropathies, a prevalent complication of diabetes. We have herein described two molecules which allow oxaliplatin treatment to exert its cytotoxic effects without eliciting its neurotoxicity. Furthermore, we have described the mechanisms by which these molecules exert their neuroprotection. The neuroprotective abilities of one of these molecules have also been broadened by the study of other types of peripheral neuropathies, namely diabetic neuropathies. The promising results obtained over the course of these works allow for optimism in the prospect of finding therapies to counteract not only oxaliplatin-induced peripheral neuropathies but peripheral neuropathies resulting from other etiologies.

Despite therapeutic advances, colorectal cancer still has a 45% mortality rate, and one of the most crucial problems is the development of acquired resistance to treatment with anticancer drugs. Thus the aims of this project are to develop drug-resistant colon cancer cell lines in order to identify mechanisms of resistance for the most commonly drugs used in colorectal cancer: 5-fluorouracil, oxaliplatin, and irinotecan. Following evaluation of drug sensitivity to these agents in an initial panel of eight colorectal cancer cell lines, 3 lines (DLD-1, KM-12 and HT-29) were selected for the development of 5-FU (3 lines), oxaliplatin (2) and irinotecan (1) resistant sublines by continuous drug exposure, with resistance confirmed using the MTT assay. Consistently resistant sublines were subject to a „stable isotope labelling with amino acids in cell culture‟ (SILAC) approach and a MudPIT proteomics strategy, employing 2D LC and Orbitrap Fusion mass spectrometric analysis, to identify novel predictive biomarkers for resistance. An average of 3622 proteins was quantified for each resistant and parent cell line pair, with on average 60-70 proteins up-regulated and 60-70 down-regulated in the drug resistant sublines. The validity of this approach was further confirmed using immunodetection techniques. These studies have provided candidate proteins which can be assessed for their value as predictive biomarkers, or as therapeutic targets for the modulation of acquired drug resistance in colorectal cancer.

La Chimiothérapie IntraPéritonnéale (CIP) est utilisée couramment pour traiter le cancer colorectal métastatique. Cependant il n'existe pas de protocole standardisé.Le but de ce projet a été de modéliser cette chimiothérapie in vitro et de comprendre le rôle de l'hypotonie dans ce modèle et son impact sur la mort des cellules cancéreuses.Nous avons déterminé les conditions optimales de traitement sur les cellules cancéreuses coliques humaines HCT116 à savoir une exposition des cellules pendant 30 minutes à 400µM d'oxaliplatine en conditions hypotoniques (G2.5%) à 37°C. Ces résultats ont été validés sur différentes lignées cancéreuses coliques humaines et murine. Nous avons également montré que ces conditions de traitements étaient également capables d’augmenter la cytotoxixité d’autres dérivés du platine comme le cisplatine et le carboplatine.La mort cellulaire induite par ce traitement en hypotonie est de type apoptotique, Et peut s’expliquer par une augmentation de l’incorporation intracellulaire d'oxaliplatine, en partie due à l'activation et à la trimérisation du transporteur du cuivre CTR1.Le traitement par l'oxaliplatine et le cisplatine (mais pas par le carboplatine) en hypotonie entraine également les stigmates de la mort immunogène, à savoir l'exposition de la calréticuline à la membrane, la libération d'ATP et le relargage d'HMGB1, suggérant que l'hypotonie permettrait d'entrainer la mort immunogène et une réponse du système immunitaire lors de cette modélisation de CIP.Enfin, in vivo nous avons pu mettre en évidence que le traitement de métastases intrapéritonéales de souris Balb/c par une injection intrapéritonéale d'oxaliplatine en hypotonie permettait un ralentissement de l’apparition de nodules tumoraux et une augmentation de la survie des souris.Ainsi, nous avons pu mettre en évidence dans ce travail que l'hypotonie est un des paramètres fondamentaux de la CIP et suggère que son utilisation pourrait permettre d'augmenter l’efficacité de la CIP et de prolonger la survie des patients. / IntraPeritoneal Chemotherapy (IPEC) is commonly used to treat colorectal cancer metastases. However there is no standardized protocol.The aim of this work was to model this chemotherapy in vitro and to understand the role of hypotonic conditions in this model and its impact on cell death.We determined that the optimal treatment parameters on HCT116 human colon cancer cells, were an exposure of the cells for 30 minutes to 400μM of oxaliplatin under hypotonic conditions (G2.5%) at 37 °C. These results have been validated on various human and murine colic cancer cell lines. We have also shown that these treatment conditions are also able to increase the cytotoxicity of other platinum derivatives such as cisplatin and carboplatin.The cell death induced by this treatment in hypotonia is apoptosis, and can be explained by an increase in the intracellular incorporation of oxaliplatin, partly due to the activation and trimerization of the CTR1 copper transporter.Treatment with oxaliplatin and cisplatin (but not carboplatin) in hypotonia also leads to the stigmata of immunogenic death, e.i. exposure of calreticulin at the membrane, release of ATP and HMGB1 in the supernatant, suggesting that hypotonia would entail immunogenic death and an immune system response during this IPEC modeling.Finally, we have been able to demonstrate in vivo that the treatment of intraperitoneal metastases of Balb/c mice by an intraperitoneal injection of oxaliplatin in hypotonia slowed down tumor nodules appearance and increased survival of the mice.Thus, in this work we highlighted that hypotonia is one of the fundamental parameters of IPEC which suggests that its use could make it possible to increase the efficacy of IPEC and maybe to prolong the survival of patients.

Chemotherapy is the first line of treatment used in cancer. Chemotherapy drugs such as cisplatin, carboplatin and oxaliplatin are used in treatment. Cisplatin enters the cell through copper transporter CTR1 by passive diffusion and bind to DNA and proteins. Cisplatin is found to inhibit several enzymes targeting cysteine, histidine and methionine residues, which are expected to be responsible for its anticancer activity. A better understanding of how the size and shape and leaving ligands of platinum complexes affect cysteine protease, papain enzyme are studied. This could give new ways to optimize anticancer activity. The activity of papain enzyme was measured on UV-Visible spectroscopy. The inhibition profile of papain with different platinum (II) complexes, and with different combinations was studied.