Les résultats insuffisants de la radiochimiothérapie conventionnelle ont motivé l’évaluation de nouvelles cibles afin de moduler la radiosensibilité tumorale: voies intrinsèques impliquées dans la réponse aux rayonnements ionisants, vascularisation tumorale, stroma non vasculaire. A travers cette thèse, nous avons évalué trois nouvelles stratégies de radiosensibilisation pharmacologique. Nous avons d’abord étudié en association à la radiothérapie l’intérêt de la modulation de l’axe p53/Mdm2 par le JNJ26854165, un inhibiteur de la dégradation de p53 par le protéasome. Les résultats in vitro et in vivo dans des xénogreffes sous-cutanées de cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) montrent que cette stratégie permet d’améliorer significativement l’efficacité de la radiothérapie. Nous avons également rapporté des résultats encourageants in vitro dans plusieurs lignées cellulaires tumorales avec un nouvel agent antivasculaire ciblant la tubuline, l’EHT 6706. Cette stratégie augmentait l’efficacité de l’irradiation et potentialisait l’effet antiprolifératif de certains agents de chimiothérapie conventionnelle. Enfin, le développement le plus abouti a consisté en l’évaluation de l’association d’un triple inhibiteur de MET/AXL/FGFR en association à l’irradiation in vitro et dans des modèles de CBNPC implantés en xénogreffes sous-cutanées, mais également sous forme de tumeurs pulmonaires orthotopiques. Cet agent pharmacologique potentialisait l’efficacité de la radiothérapie dans des lignées ne surexprimant pas MET. Il est apparu que l’activité de la drogue faisait intervenir, au moins partiellement, l’inhibition de l’activité d’acteurs de la cytocinèse. Ces trois évaluations, qui s’inscrivent dans la recherche translationnelle, montrent l’importance de la recherche préclinique pour les études d’association aux rayonnements ionisants. Seul un développement préclinique rationnel permettra de faire émerger de nouveaux standards dans le domaine de la biomodulation pharmacologique de la radiosensibilité tumorale. / Insufficient results of conventional chemoradiation have encouraged assessment of new targets for radiosensitization: intrinsic cellular pathways involved in radiation response, tumor angiogenesis, and nonvascular stroma. We have investigated these three strategies for pharmacological radiosensitization. First, we examined the usefulness of targeting p53/Mdm2 pathway in combination with irradiation. In vitro and in vivo results obtained in non-small cell lung carcinoma (NCSLC) showed that this strategy was promising for enhancing radiation efficacy. We also found encouraging results within several cell lines with a novel vascular disrupting agent targeting tubulin. This strategy enhanced radiation effects and also increased the antiproliferative effects of various chemotherapeutics. Finally, the most advanced preclinical development was obtained with a novel MET/AXL/FGFR inhibitor, which improved effectiveness of radiation therapy in vitro and in subcutaneous and orthotopic models of non MET-dependent cell cancer lines. This effect was not only related to an inhibition of stroma/cancer cell interactions, as it probably involved activity toward actors of cytocinesis. These studies, which are part of translational research, highlight the importance of preclinical investigations in the area of radiation research. Only rationale preclinical development will allow new standards to emerge for pharmacological modulation of tumor radiosensitivity.

Les résultats insuffisants de la radiochimiothérapie conventionnelle dans les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) ont motivé l’évaluation d’une nouvelle stratégie de modulation pharmacologique de la radiosensibilité tumorale basée sur les modifications épigénétiques. Pour cela nous avons évalué la combinaison de la radiothérapie et d’un nouvel pan-inhibiteur des histones déacétylases (HDACi), l’abexinostat en préclinique in vitro et in vivo sur deux modèles de CBNPC puis en phase clinique précoce chez l’homme dans le cadre d’un essai de phase I. Nous avons d’abord montré que l’abexinostat augmente la radiosensibilité des cellules de CBNPC de manière dépendante de la séquence thérapeutique en normoxie et en hypoxie en augmentant l’apoptose caspase dépendante ainsi que les cassures doubles brins radio-induites et en réduisant la signalisation et la réparation de ces dommages de l’ADN. L’abexinostat potentialise également le retard de croissance tumorale induit par la radiothérapie in vivo dans des xénogreffes sous-cutanées de CBNPC avec un profil de toxicité acceptable. Nous avons également montré pour la première fois que la triple combinaison de radiothérapie, abexinostat et cisplatine potentialise le retard de croissance tumorale in vivo.Les premiers résultats in vitro et in vivo confortant le rationnel pour la combinaison abexinostat-radiothérapie nous avons réalisé étude de phase I exploratoire d’escalade de dose combinant l’abexinostat à la radiothérapie palliative hypofractionnée standard délivrant 30y en 10 fractions pour des tumeurs solides métastatiques. Parmi les 58 patients traités, d’âge médian 61 ans (20-82), on note 71% de stade M1 et 88% de patients ayant déjà reçu des traitements préalables par chimiothérapie et/ou radiothérapie et/ou chirurgie. La dose recommandée pour un essai de phase 2 que nous avons établie est de 90mg/m². Sur les 51 patients évaluables, on observe un taux de réponse globale de 7,8% (1 réponse complète (RC) et 3 réponses partielles (RP)) et un taux de réponse locorégionale de 11,8% (1 RC et 5 RP) avec un suivi médian de 16 semaines. Les patients présentant des lésions (cibles ou non) cérébrales ont présenté des taux de réponse encourageant avec notamment un patient en RC. Nous avons retrouvé peu d’effets secondaires de grade ≥3, les plus fréquents étant la thrombopénie (17,2%), la lymphopénie (12,1%) et l’hypokaliémie (6,9%). Au total, 6 patients (10%) ont interrompu leur traitement du fait des effets secondaires. Nous n’avons pas observé de prolongation de l’intervalle QTc de grade ≥3 et il n’y a pas eu d’interruption de traitement en rapport avec cet effet secondaire. Dans l’ensemble nos données in vitro et in vivo montrent une potentialisation de l’effet antitumoral par la combinaison d’abexinostat et radiothérapie. Chez les patients présentant des tumeurs solides avancées l’abexinostat oral en combinaison à la radiothérapie est bien toléré. Cette combinaison pourrait avoir un potentiel particulièrement intéressant dans le traitement des métastases cérébrales.De plus nos travaux précliniques suggèrent pour la première fois un effet prometteur d’une triple combinaison avec HDACi, cisplatine et radiothérapie qui justifie de plus amples investigations et pourrait guider de nouvelles stratégies thérapeutiques dans les CBNPC.Nos travaux s’inscrivent dans une stratégie de recherche translationnelle et montrent l’importance de la recherche préclinique pour les études d’association aux rayonnements ionisants. Seuls un développement préclinique rationnel et un développement clinique méthodique permettront l’émergence de combinaisons modulant la radiosensibilité tumorale de manière suffisamment efficace pour modifier nos standards de traitement et améliorer le pronostic de nos patients. / Insufficient results of conventional chemoradiotherapy in non-small cell lung carcinomas (NSCLC) have encouraged assessment of new pharmacological strategies for modulation of radiosensitization based on epigenetic changes. We have investigated the combination of radiotherapy and a novel pan-histone deacetylase inhibitor (HDACi), abexinostat in vitro and in vivo in two NSCLC models and in an early phase clinical trial. Our findings demonstrate that abexinostat enhances radiosensitivity of NSCLC cells in a time dependent way in vitro in normoxia and hypoxia increasing radio-induced caspase dependent apoptosis and persistent DNA double strand breaks associated with decreased DNA damage signaling and repair. Interestingly, abexinostat potentiates tumor growth delay in vivo in combined modality treatments associating not only abexinostat and irradiation but also in the triplet combination of abexinostat, irradiation and cisplatin.We conducted an exploratory phase 1, dose-escalation study of abexinostat in combination with standard hypofractionated radiotherapy (30Gy in 10 fractions) in patients with advanced solid tumors treated in a palliative setting. Among 58 treated patients, the median age was 61.5 years (range, 20-82); 47% of the patients had M1 stage disease, and 95% had received previous chemotherapy alone or chemotherapy in combination with surgery and/or radiotherapy. The recommended phase 2 dose was determined to be 90 mg/m2. Of the 51 patients evaluable for response, best overall response was 8% (1 complete response [CR], 3 partial responses [PRs]), and best loco-regional response was 12% (1 CR and 5 PRs) at a median follow-up of 16 weeks. Of note, patients with target or non-target brain lesions showed encouraging responses, with 1 patient achieving a best loco-regional response of CR. Treatment-emergent grade ≥3 adverse events (AEs) were few, with most common being thrombocytopenia (17%), lymphopenia (12%), and hypokalemia (7%). Six patients (10%) discontinued treatment due to AEs. No grade ≥3 prolongation of the QTc interval was observed, with no treatment discontinuations due to this AE.Altogether, our data demonstrate in vitro and in vivo a potentiation of anti-tumor effect by abexinostat in combination with irradiation in NSCLC. Oral abexinostat combined with radiotherapy was well tolerated in patients with advanced solid tumors. The combination may have potential for treatment of patients with brain lesions.Moreover, our work suggest for the first time to our knowledge promising triple combination opportunities with HDACi, irradiation and cisplatin which deserves further investigations and could be of major interest in the treatment of NSCLC.Our studies which are part of a translational research strategy highlight the importance of preclinical investigations in the area of radiotherapy and drug combination research. Only rationale preclinical development and methodologically well conducted clinical development will allow new standards of treatment to emerge and improve patient’s prognostic.