京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19888号 / 医博第4137号 / 新制||医||1016(附属図書館) / 32965 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 清水 章, 教授 柳田 素子, 教授 武藤 学 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Tyrosinkinaseinhibitoren nehmen in der modernen Onkologie einen wachsenden Stellenwert ein. Sunitinib wirkt als Multityrosinkinaseinhibitor einerseits antiangiogenetisch, andererseits auch direkt antiproliferativ auf Tumorzellen. Im Tierversuch sind unter Sunitinib adrenotoxische Wirkungen beschrieben. Für das Nebennierenkarzinom, eine sehr seltene Tumorerkrankung mit schlechter Prognose, werden dringend neue Therapieoptionen benötigt. In dieser Arbeit wurde der Effekt von Sunitinib auf die Proliferation von Nebennierenkarzinomzellen in vitro und auf deren Steroidbiosynthese untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Sunitinib dosisabhängig auf die beiden Nebennierenkarzinomzelllinien NCI-h295(R) und SW-13 antiproliferativ wirkt (SW-13: unter 0,1 µM Sunitinib 96 ± 7 %; 1 µM 90 ± 9 %*; 5 µM 62 ± 6 %*, Kontrollen 100 ± 9 %, ab 1 µM p<0,05). Steroidanalysen in den Zellkulturüberständen von NCI-h295-Zellen mittels Isotopenverdünnungs-/Gaschromatographie-Massenspektrometrie belegen eine Abnahme der Cortisolsekretion (1 μM 90,1 ± 1,5 %*, 5 μM 57,2 ± 0,3 %*, Kontrollen 100 ± 2,4 %), während bestimmte Vorläuferhormone akkumulieren. Der beobachtete Anstieg der Quotienten von 17-OH-Pregnenolon zu 17-OH-Progesteron und DHEA zu Androstendion belegt eine partielle Hemmung der Steroidsynthese auf Ebene der 3ß-Hydroxysteroiddehydrogenase (HSD3B2). Nachdem eine direkte Hemmung des Enzyms HSD3B2 mittels Hefe-Mikrosomen-Assay ausgeschlossen werden konnte, bestätigte sich auf RNA- mittels Real-Time-PCR und Proteinebene mittels Western Blot eine dosisabhängige Hemmung der Transkription und Translation des Enzyms (mRNA: 1 μM 47 ± 7 %*; 5 μM 33 ± 7 %*; 10 μM 27 ± 6 %*; Protein: 1 μM 82 ± 8 %; 5 μM 63 ± 8 %*; 10 μM 55 ± 9 %*). Auch für CYP11B1 zeigte sich eine dosisabhängige Transkriptionshemmung durch Sunitinib, andere Enzyme wie CYP11A1 dagegen werden nicht beeinflusst. Wenn sich diese in vitro Effekte bei Patienten unter Sunitinib-Therapie bestätigen sollten, könnte es bei einzelnen Patienten zu einer klinisch relevanten Nebenniereninsuffizienz kommen. Eine eindeutige Wirksamkeit von Sunitinib als Therapieoption beim Nebennierenkarzinom konnte im Rahmen der SIRAC-Studie nicht bestätigt werden. Hier ist jedoch anzumerken, dass wahrscheinlich eine gravierende Medikamenteninteraktion mit Mitotane zu einer Reduktion des Effekts von Sunitinib beigetragen hat. / Tyrosine kinase inhibitors are commonly used in modern oncology. Sunitinib as a multi tyrosine kinase inhibitor has antiangiogenetic but also direct anti-tumor activity. Animal experiments pointed to an adrenotoxic effect of sunitinib. New therapies are urgently needed in treatment of advanced adrenocortical cancer. Therefore the effect of sunitinib on proliferation and steroidogenesis was examined in this work. Sunitinib reduced dose-dependently cell viability of both NCI-H295 and SW13 cells (SW13: 0.1 μM 96 ± 7%, 1 μM 90 ± 9%*, 5 μM 62 ± 6%*, controls 100 ± 9%; *p < 0.05). To determine sunitinib effects on steroidogenesis, we measured steroid hormones in cell culture supernatant by gas chromatography-mass spectrometry. We observed a pronounced decrease of cortisol secretion (1 μM 90.1 ± 1.5%*, 5 μM 57.2 ± 0.3%*, controls 100 ± 2.4%) and a concomitant increase in the 17-hydroxypregnenolone/17-hydroxyprogesterone and DHEA/4-androstenedione ratios, indicating specific inhibition of 3β-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD3B2). In yeast microsome assay, no direct inhibition of HSD3B2 by sunitinib was detected. Sunitinib induced down-regulation of HSD3B2 mRNA and protein in NCI-H295 cells (mRNA: 1 μM 47 ± 7%*; 5 μM 33 ± 7%*; 10 μM 27 ± 6%*; protein: 1 μM 82 ± 8%; 5 μM 63 ± 8%*; 10 μM 55 ± 9%*). CYP11B1 was down-regulated at mRNA but not at protein level while CYP11A1 remained unchanged. If these in vitro effects prove true in vivo, it seems possible that several patients with sunitinib therapy may suffer from clinical relevant adrenal insufficiency as adverse effect. The SIRAC study could not confirm a definitely efficacy of sunitinib in adrenocortical cancer, probably due to a relevant drug interaction between mitotane and sunitinib.

Contexte : Les carcinomes rénaux à cellules claires (ccRCC) sont des tumeurs particulièrement agressives et de mauvais pronostic lorsqu’elles sont métastatiques. L’apport des traitements anti-angiogéniques et notamment des inhibiteurs de tyrosine kinases (TKI), a permis une amélioration nette en terme de survie de ces patients, mais parfois au prix d’effets secondaires tels que l’HTA. L'angiotensine-II stimule la croissance des cellules cancéreuses et la sécrétion de VEGF via le récepteur de type 1. Dans différents types de cancers, les antagonistes des récepteurs de type 1 de l'angiotensine-II (ARA-2) utilisés à visée anti-hypertensive ont pu démontrer une diminution de la prolifération cellulaire et une inhibition de la néo-angiogénèse tumorale. Objectif : Mettre au point différents modèles animaux de ccRCC et tester l’effet de l’association des traitements par sunitinib (TKI) et telmisartan (ARA-2). Matériels & Méthodes : Des souris Nude ont été injectées avec des cellules tumorales 786-O, permettant d’obtenir une tumeur sous-cutanée. Les souris ont été réparties en 4 groupes gavées quotidiennement pendant 4 semaines : avec le vecteur (DMSO), du Telmisartan, du Sunitinib ou une association Telmisartan + Sunitinib à doses thérapeutiques, puis euthanasiées pour analyse de la tumeur. Dans un 2ème temps, un autre modèle animal a été mis au point avec des cellules tumorales issues d’une lignée primaire. Résultats : L’association des traitements (TKI + ARA-2) dans le 1er modèle montrait une augmentation de la nécrose tumorale par diminution de la densité microvasculaire et de la sécrétion de VEGF circulant. Dans le modèle issu d’une lignée primaire, on notait une réduction du volume tumoral mais sans augmentation de la nécrose. Conclusion : Ce travail a permis de mettre au point 2 modèles de ccRCC. L’association d’un ARA-2 au sunitinib semble potentialiser l’effet anti-tumoral dans ces modèles expérimentaux. De plus amples études sont nécessaires pour comprendre les mécanismes impliqués. / Background: Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) are agressive tumors, with a bad prognosis when metastatic. Antiangiogenic treatments and especially tyrosine kinase inhibitors (TKI) have increasingly improve patients’ survival, but those drugs often present side effects like hypertension. Angiotensin-II stimulates tumor cell development and VEGF secretion via the type-1 receptor. In different types of cancer, angiotensin-II type 1 receptor antagonists (ARA-2) used as antihypertensive drugs can reduce tumor cell proliferation and inhibit neoangiogenesis. Objective: Develop different xenograft animal models of ccRCC, and test the efficacy of sunitinib (TKI) combined with telmisartan (ARA-2).Material & Methods: Nude mice have been injected sub-cutaneously with 786-O cells. Mice have been divied into 4 groups and received orally every day during 4 weeks: DMSO, telmisartan , sunitinib or the combination of sunitinib and telmisartan. Then animals were sacrified and their tumor was analyzed. In a second part using primary cell lines, a new mouse model was developed and tested.Results: In the first model, combined treatments (TKI+ARA-2) increased tumor necrosis, reduced microvascular density and circulant VEGF secretion. In the model developed with primary cell lines, there was a reduction in tumor growth but without increasing tumor necrosis. Conclusion: In this work, 2 different animal models of ccRCC have been developed. Sunitinib combined with telmisartan seems to potentiate anti-tumoral effects in these animal models. Further analyses are warranted to understand the different mechanisms implicated.

New approaches quantifying the effect of treatment are needed in oncology to improve the drug development process and to enable treatment optimization for existing therapies. This thesis focuses on the development of pharmacometric models for biomarkers, side effects and efficacy in order to identify predictors of clinical response in anti-cancer drug therapy. The variability in myelosuppression was characterized in six different cytotoxic anticancer treatments to evaluate a model-based dose individualization approach utilizing neutrophil counts as a biomarker. The estimated impact of inter-occasion variability was relatively low in relation to the inter-individual variability, indicating that myelosuppression is predictable from one treatment course to another. The approach may thereby be useful for dose optimization within an individual. To further study and to identify predictors for the severe side effect febrile neutropenia (FN), the relationship between the shape of the myelosuppression time-course and the probability of FN was characterized. Patients with a rapid decline in neutrophil counts and high drug sensitivity were identified to have a higher probability of developing FN compared with other patients who experience grade 4 neutropenia. Predictors of clinical response in patients receiving sunitinib for the treatment of gastro-intestinal stromal tumor (GIST) were identified by the development of an integrated modeling framework. Drug exposure, biomarkers, tumor dynamics, side effects and overall survival (OS) were linked in a unified structure, and univariate and multivariate exposure variables were tested for their predictive capacities. The soluble biomarker, sVEGFR-3 and tumor size at start of treatment were found to be promising predictors of overall survival, with decreased sVEGFR-3 levels and smaller baseline tumor size being predictive of longer OS. Also hypertension and neutropenia was identified as predictors of OS. The developed modeling framework may be useful to monitor clinical response, optimize dosing in sunitinib and to facilitate dose individualization.

Le carcinome rénal à cellules claires (ccRCC) est la tumeur du rein la plus fréquente. Il se caractérise par une inactivation fréquente du gène suppresseur de tumeur VHL retrouvée dans 70% des tumeurs conduisant à une transcription des gènes cibles du facteur de transcription HIF dont le VEGF. Il s’agit d’une tumeur agressive métastatique chez 50% des patients. Le sunitinib, un inhibiteur des récepteurs tyrosine kinase anti-angiogénique, est actuellement le plus utilisé en 1ère ligne malgré 30% des patients qui progressent rapidement. L’avènement d’un nouvel anti-angiogénique ciblant MET (cabozantinib) et d’immunomodulateurs (anticorps anti-PD-1, nivolumab) rend cruciale la découverte de facteurs prédictifs de réponse au traitement. Dans une 1ére partie, nous avons étudié une série rétrospective de 98 ccRCC consécutifs pour lesquels nous souhaitions étudiés le statut VHL complet et le corréler à l’expression de PD-L1. De plus, alors que le pronostic est différent entre ccRCC métastatiques synchrones (d’emblée) et métachrones (à distance), leur phénotype n’avait jamais été comparé. Pour cela, nous avons effectué une analyse histologique des principaux facteurs pronostiques, immunohistochimique (CAIX, VEGF, PAR3, PD-1 et PD-L1) et moléculaire (statut complet VHL : délétion, mutation et méthylation du promoteur) corrélée à la survie spécifique. Nous avons démontré que le statut VHL non-inactivé (niVHL) était associé à la présence de métastases synchrones, une composante sarcomatoïde, un infiltrat lymphocytaire dense, une surexpression de VEGF, une expression de PD-L1 et à un mauvais pronostic. Nous avons aussi comparé les phénotypes des ccRCC métastatiques métachrones et synchrones. Ces derniers étaient associés à une  composante sarcomatoïde, une expression cytoplasmique de PAR-3, une surexpression de VEGFA, un statut niVHL et à un mauvais pronostic depuis le diagnostic des métastases. Dans une 2ème partie, nous avons étudié une série rétrospective de 90 ccRCC métastatiques consécutifs traités par sunitinib en première ligne afin d’identifier des facteurs prédictifs de réponse ou de résistance. Nous avons utilisé les mêmes techniques que précédemment avec en plus le statut MET (mutation en NGS et expression en IHC). Les patients ont été classés en résistants primaires, intermédiaires et longs répondeurs en fonction de la durée de leur réponse évaluée par des critères radiologiques (RECIST). Nous avons aussi caractérisé le profil génétique de 73 ccRCC de cette série par CGH array pour lesquels nous disposions de congélation. Les patients résistants primaires avaient plus souvent un mauvais pronostic (score de Heng), des métastases hépatiques, une infiltration de la graisse hilaire. Sur le plan cytogénétique, leurs tumeurs présentaient des altérations génétiques plus nombreuses tant au niveau des gains que des pertes. Parmi ces altérations récurrentes, étaient décrites les gains du 5p, 7p, 8q22.1-qter et la perte de la région 6q21-q25.3. Le modèle de Cox multivarié mettait en évidence 4 facteurs indépendants : le score de Heng, des métastases hépatiques, une infiltration de la graisse hilaire et le gain du 8q qui intégrés dans un nomogramme pronostique avaient un c-index de 0.74 et 0.77 pour la survie sans progression et la survie globale. En conclusion, notre étude a permis d’identifier un sous-type de ccRCC avec un statut niVHL de mauvais pronostic qu’il conviendrait d’étudier de manière plus approfondie sur le plan génomique. De plus, nous avons montré une différence de phénotype entre les ccRCC des patients métastatiques synchrones et métachrones alors que leur prise en charge est actuellement équivalente. Enfin nous avons mis en évidence un nomogramme pronostique dans les ccRCC métastatiques traités par sunitinib en 1ère line. Ce nomogramme s’il est confirmé par une étude prospective plus large pourrait avoir un impact clinique important dans la sélection des patients les plus à même de bénéficier des anti-angiogéniques. / Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is the most common kidney cancer. It is characterized by frequent inactivation of the tumor suppressor gene VHL found in 70% of tumors leading to the transcription of HIF transcription factor target genes such as VEGF. This is an aggressive tumor with 50% of metastatic patients. Sunitinib, an inhibitor of receptor tyrosine kinase antiangiogenic, is currently the most used in 1st line despite 30% of patients who progress quickly. The advent of a new anti-angiogenic targeting MET (cabozantinib) and immunomodulators (anti-PD-1 antibody, nivolumab) makes crucial discovery of predictors of response to treatment. In the first part, we studied a retrospective study of 98 consecutive ccRCC. We assessed complete VHL status and correlated it with the expression of PD-L1. Moreover, while the prognosis is different between ccRCC synchronous metastatic and metachronous, their phenotype have never been compared. In this purpose, we performed an analysis of the main pathological prognostic factors, immunohistochemical markers (CAIX, VEGF, PAR3, PD-1 and PD-L1) and molecular (VHL status: deletion, mutation and promoter methylation) correlated with specific survival. We demonstrated that non-inactivated VHL tumors (niVHL) were associated with the presence of synchronous metastases, sarcomatoid component, a dense lymphocytic infiltrate, an overexpression of VEGF, an expression of PD-L1 and a poor prognosis. We also compared the phenotypes of metachronous and synchronous metastatic ccRCC. The first ones were associated with sarcomatoid component, cytoplasmic expression of PAR-3 overexpression VEGFA and niVHL status and a poor prognosis even from the diagnosis of metastases. In the second part, we studied a retrospective study of 90 consecutive metastatic ccRCC treated with first line sunitinib to identify predictors of response or resistance. We used the same techniques as above plus the MET status (mutation in Next-Generation sequencing and expression by IHC). Patients were classified as primary-refractory, intermediate and long-term responders depending on the duration of their response as assessed by radiological criteria (RECIST). We also characterized the genetic profile of 73 ccRCC of this series by CGH array for which we had frozen tumor. Primary refractory patients often had poor prognosis (Heng criteria), liver metastases, infiltration of the hilar fat. Cytogenetically, their tumors had many more genetic alterations, both gains as losses. These recurrent alterations were gains of 5p, 7p, 8q22.1-qter and loss of 6q21-q25.3 region. The multivariate Cox model highlighted four independent factors: the score of Heng, liver metastases, infiltration of the hilar fat and gain of 8q which integrated into a prognostic nomogram had a c-index of 0.74 for survival progression-free survival and 0.77 for overall survival. In conclusion, our study identified a subtype of ccRCC with a poor prognosis with niVHL status that should be explored at the genomic level. Furthermore, we showed a phenotype difference between ccRCC synchronous and metachronous metastatic patients whereas their care is currently the same. Finally we have identified a prognostic nomogram in metastatic ccRCC treated with sunitinib in the first line. This nomogram if confirmed by a larger prospective study could have a significant clinical impact in the selection of patients most likely to benefit from anti-angiogenic therapy.

Le cancer médullaire de la thyroïde (CMT), qui représente 5 à 8% des cancers de la thyroïde, est issu de la transformation maligne des cellules C du parenchyme thyroïdien. Ce cancer, sporadique dans 70 à 80% des cas et familial pour les 20 à 30% restants, est essentiellement lié à des anomalies du proto-oncogène RET, codant un récepteur à activité tyrosine kinase. La fréquence élevée des mutations activatrices de RET ont permis d’identifier ce récepteur comme une cible thérapeutique majeure. Si la chirurgie est le traitement de référence pour les formes localisées, les formes localement avancées ou métastatiques, de pronostic plus péjoratif étaient avant le développement des thérapies moléculaires ciblées, dans une impasse thérapeutique. La meilleure compréhension de la biologie des tumeurs a permis le développement de ces thérapies plus rationnelles et plus spécifiques, en particulier des inhibiteurs d’activité tyrosine kinase (ITK). L’optimisation de leur utilisation en clinique nécessite de mieux comprendre leurs mécanismes d’action.Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été à la fois cognitifs et cliniques, visant à améliorer la compréhension de la réponse moléculaire à deux ITKs, le sunitinib et la vandetanib,dans le CMT, et à identifier de nouveaux biomarqueurs de suivi thérapeutique. Dans un premier temps, nous avons montré les effets antiprolifératifs, antitumoraux et antiangiogéniques du sunitinib et du vandetanib dans un modèle de CMT muté RETC634W, mettant en évidence des profils d’activité proches entre les deux inhibiteurs. Puis, les principales voies de signalisation mises en jeu lors de la réponse à ces ITKs ont été explorées par Reverse-Phase Protein Array(RPPA). Par une approche transcriptomique haut-débit menée sur des modèles précliniques, les principales fonctions cellulaires impliquées dans la réponse au sunitinib et au vandetanib ont été identifiées. Le rôle de gènes participant à l’invasion tissulaire et au pouvoir métastatique a été mis en évidence. De nouveaux biomarqueurs potentiels de réponse au vandetanib et au sunitinib, tels que l’IL-8 et le TGF-2 dont les taux sériques sont significativement plus élevés chez les patients atteints de CMT, ont été identifiés. Enfin, l’intérêt de trois approches méthodologiques dans lesuivi de la réponse antitumorale chez les patients a été évalué. Ainsi, le développement d’une méthode de dosage du vandetanib par spectrométrie de masse a permis de suggérer un lien entre des taux sériques élevés et l’apparition de toxicités sévères. L’évaluation de biomarqueurs dans le sérum de patients traités par le vandetanib a souligné l’intérêt de l’IL-8 comme marqueur pronostic potentiel dans cette pathologie. Enfin les résultats préliminaires, évaluant la réponse au sunitinib par échographie doppler sur un modèle préclinique de souris xénogreffées, ont confirmé l’intérêt de l’imagerie fonctionnelle dans ce domaine. / Medullary thyroid carcinoma (MTC) accounts for 5-8% of all thyroid cancers and occurs as either a sporadic form or in a familial context (25% of cases). Mutations which activate the RET proto-oncogene, encoding a tyrosine kinase receptor, are responsible for familial forms and are also detected in one-third of sporadic tumors. MTC patients with local disease may be cured after initial surgery, but persistent or recurrent disease occurs in half of cases, and distant metastases are the major cause of tumor related death. Up to now there is no effective systemic treatment and new therapeutic strategies are needed for locally advanced or metastatic MTC patients. The constitutive activation of RET is crucial in MTC pathogenesis and led to the development of small compounds targeting its tyrosine kinase activity (TKI). Gaining an understanding of how cancer cells respond to drugs is challenging to improve clinical use of these new therapeutic agents. In this context, we aimed to characterize molecular mechanisms of action of sunitinib and vandetanib, two TKIs currently evaluated in MTC patients. Our results, in in vitro as well as in vivo MTC models based on the RETC634W TT cell line, demonstrate that sunitinib and vandetanib has similar antiproliferative, antitumoral and antiangiogenic properties. Using the Reverse Phase Protein Array (RPPA) large-scale technology, we identified major signalling pathways inhibited after TKIs’ treatment. Expression microarrays allowed us to investigate signaling pathways modified after sunitinib and vandetanib treatment and to show that TKIs’ treatment induced major changes in the expression of genes involved in tissue invasion and metastasis. We identified encoding secreted proteins as candidate soluble biomarkers of response and, among them, we demonstrated that metastatic MTC patients presented increased serum levels of IL-8 and TGF-2. Three modalities for determining early responses to targeted agents in MTC patients were evaluated. First, a sensitive mass spectrometry assay was developed for the quantitation of vandetanib, and applied in MTC patients, showing a potential relationship between toxic side-effects and vandetanib serum levels and suggesting that therapeutic drug monitoring may be a useful tool for MTC patients’ follow-up. Then, candidate biomarkers were investigated in MTC patients underlying the potential use of IL-8 as prognostic marker. Finally, using doppler imaging in xenografted mice model, we confirmed the utility of imaging techniques in clinical evaluation of TKI’s response.

Abstract: Sunitinib (Sutent®) is a multitargeted, small molecule receptor tyrosine kinase inhibitor used as an anti-cancer drug. It has increased the overall survival rate of metastatic renal cell carcinoma patients as well as the survival time of patients with pancreatic neuroendocrine tumors. Although the clinical use of sunitinib is a significant leap forward in the therapy of those cancers, its induction of cardiac toxicity in a substantial fraction of patients remains a critical problem. Sunitinib may cause hypertension, arrhythmias, drop of the left ventricular ejection fraction and congestive heart failure, fatal in some cases. These side effects are a frequent reason for interruption of its use. The mechanism(s) underlying sunitinib cardiotoxicity are not fully understood. Similar to other receptor tyrosine kinase inhibitors, it binds to a large number of cellular kinases, thus it can affect multiple cellular processes. In vivo, the pattern of toxicity is complex and unpredictable, with symptomatic heart failure sometimes observed early during treatment. The pattern of events preceding the onset of symptomatic cardiac dysfunction during treatment is not established. This represents a significant problem for the clinical diagnosis of cardiovascular complications before they become symptomatic. The identification and early detection of those events would be highly-beneficial for the clinical management of anti-cancer therapy with sunitinib. Positron Emission Tomography (PET) is recognized for its ability to probe metabolic and functional aspects of myocardial function. Under the working concept that heart failure can occur early during sunitinib treatment, and may be sustained by early myocardial metabolic and structural alterations, we performed a study with the objective of assessing the use of PET for the early detection of sunitinib-induced ardiotoxicity. For this, we established a model of cardiotoxicity in C57BL/6 male mice given 80mg/Kg/day of sunitinib or water, orally for 4 weeks. General and cardiac toxicity were monitored by biochemical, microscopical (H&E, immunofluorescence and electron microscopy) as well as gene expression analyses and blood pressure measurements. PET scans were performed weekly using [superscript 11]C-acetate and [superscript 18]F-FDG to evaluated the myocardial blood flow (MBF), myocardial oxidative metabolism through the quantification of oxygen consumption (MVO[subscript 2]), glucose uptake (K[subscript i]), myocardial metabolic rate of glucose (MMRG) and the left ventricular ejection fractions (LVEF). We found that sunitibib was cardiotoxic as revealed by histopathology, immunostaining and electron microscopy. Signs of inflammation and tissue remodeling were found by gene expression analyses and collagen staining. No hypertension or renal damage were detected on the study. FDG-PET revealed an early decrease of the LVEF, indicative of cardiac dysfunction, which developed into grade-2 heart failure by the end of the study. However, no signs of alterations in cardiac metabolism were uncovered by FDG- or [superscript 11]C-acetate-PET. Our results hint that the onset of sunitinib-induced contractile dysfunction may occur in the absence of hypertension or overt metabolic damage and call for further studies with longer treatments to clearly mark the onset of metabolic cardiotoxicity. // Résumé: Le sunitinib est un inhibiteur de tyrosine kinase qui est utilisée comme agent anticancéreux. Bien que l'utilisation clinique du sunitinib représente une percée significative pour le traitement de certains cancers, ce médicament s’avère cardiotoxique chez plusieurs patients, une situation qui est problématique. Le sunitinib peut provoquer une hypertension, des arythmies, une chute de la fraction d'éjection ventriculaire gauche et une insuffisance cardiaque congestive qui peut être fatale. Le mécanisme responsable de la cardiotoxicité de sunitinib n’est pas encore bien compris. Comme plusieurs autres inhibiteurs des récepteurs de la tyrosine kinase, il se lie à un grand nombre de kinases et peut affecter de nombreux processus cellulaires. In vivo, les mécanismes responsables de la toxicité sont complexes et imprévisibles et une insuffisance cardiaque est parfois observée tôt pendant le traitement. La séquence des évènements menant à l'apparition d’une dysfonction cardiaque pendant le traitement n’est pas connue. Cela pose un problème important pour le diagnostic de complications cardiovasculaires avant qu'elles ne deviennent symptomatiques. Une identification précoce de ces événements néfastes serait très bénéfique pour le suivi du traitement au sunitinib. La tomographie d'émission par positrons (TEP) est une méthode reconnue pour l’évaluation du métabolisme et de la fonctionnalité du myocarde. Selon notre hypothèse de travail, une insuffisance cardiaque peut survenir rapidement pendant le traitement au sunitinib, elle est l’expression d’altérations structurelles et métaboliques au niveau du myocarde; ces modifications se produisent tôt pendant le traitement. Nous avons effectué une étude pour évaluer la faisabilité d’utiliser l’imagerie TEP pour la détection précoce de la cardiotoxicité induite par le sunitinib. La première étape a été de développer un modèle de cardiotoxicité chez des souris. L’induction de la cardiotoxicité s’est faite par administration orale pour une période de quatre semaines, soit de sunitinib 80mg/Kg/jour ou d'eau pour les souris contrôles. Le suivi inclut la mesure de la pression sanguine, l’évaluation des altérations biochimiques, l’expression de certains gènes et un examen histologique du myocarde. Un suivi par imagerie TEP a été effectué chaque semaine avec du [indice supérieur 11]C-acétate et du [indice supérieur 18]F-FDG afin d'évaluer le flux sanguin myocardique (MBF), le métabolisme oxydatif du myocarde incluant la consommation d'oxygène (MVO2), l'absorption du glucose (K[indice inférieur i]), le taux métabolique oxydatif du glucose (MMRG) ainsi que la fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG). Les résultats que nous avons obtenus par histopathologie, immunocoloration et microscopie électronique montrent que notre modèle est capable d’induire une cardiotoxicité. Nous avons également observé des évidences d'inflammation et de remodelage tissulaire à partir de l’étude de l'expression de certains gènes et de l’analyse de l’accumulation de collagène. Nous n’avons pas observé d’hypertension ni de lésions rénales. La TEP avec [indice supérieur 18]FDG a montré une diminution rapide de la FEVG, une indication d’une dysfonction cardiaque qui a été classée comme insuffisance cardiaque de grade 2 à la fin de l'étude. Cependant, aucun signe de modifications du métabolisme cardiaque n’a été mis en évidence par TEP/[indice supérieur 18]FDG- ou TEP/[indice supérieur 11]C-acétate. Nos résultats laissent penser que l'apparition de la dysfonction contractile induite par sunitinib peut se produire en l'absence d'hypertension ou de dommages métaboliques manifestes. De nouvelles études avec des traitements plus longs permettraient peut être de mieux définir le début de la cardiotoxicité métabolique.

Sunitinib, an oral vascular endothelial growth factor receptor, is a first-line option for metastatic renal cell carcinoma and widely used in clinical practice. Despite the proven benefit of sunitnib in metastatic renal cell carcinoma, patients may suffer from a variety of adverse events including hypertension, fatigue, hypothyroidism, hand?foot skin reactions, rash, depigmentation, and myelosuppression. Myelosuppression is usually mild, transient and resolves during the two weeks at the end of each cycle where no drug is taken. We present a case of severe and early grade 3 neutropenia and thrombocytopenia occurring two weeks into a six-week cycle. Because of the extreme nature of the toxicity, CYP 3A4 polymorphisms were explored. The patient was found to be heterozygous for CYP 3A4*22, at least partially explaining the early-onset and severity of myelosuppression. This pharmacogenetics information resulted in a rechallenge of dose-reduced sunitinib, which was well tolerated by the patient. The current state of pharmacogenomics concerning sunitinb is also presented, and the need for greater research in this area is highlighted.

Background: Although Bevacizumab (BVZ) and Sunitinib (SNT) prolong survival in cancer patients, an unanticipated side-effect is cardiotoxicity. Early indices of left ventricular (LV) systolic dysfunction would be useful to address the cardiac safety of anti-cancer drugs. Objective: Whether cardiac biomarkers, tissue velocity imaging (TVI), and/or strain rate (SR) can detect early cardiac dysfunction. Methods: A total of 95 C57Bl/6 mice received one of the following drug regimens: i) 0.9% saline; ii) BVZ; or iii) SNT and followed for 14 days. Serial blood pressure, high sensitivity troponin I (hsTnI), and echocardiography were performed. Results: BVZ- and SNT-treated mice demonstrated an increase in mean arterial blood pressure, hsTnI, cardiac apoptosis, and loss of cell integrity. TVI and SR values confirmed early LV systolic dysfunction at day 8, compared to conventional LVEF at day 13. Conclusions: Novel imaging techniques can detect early LV systolic dysfunction in a model of drug-mediated cardiomyopathy.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-08-04T18:17:11Z No. of bitstreams: 2 Mestrado -Luciana Lavigne Linhares - 2016.pdf: 5586092 bytes, checksum: e3eb26a179f1a588ae5f1b655c9bde54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-05T13:33:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Mestrado -Luciana Lavigne Linhares - 2016.pdf: 5586092 bytes, checksum: e3eb26a179f1a588ae5f1b655c9bde54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-05T13:33:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Mestrado -Luciana Lavigne Linhares - 2016.pdf: 5586092 bytes, checksum: e3eb26a179f1a588ae5f1b655c9bde54 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / The aim of this study was to compare the sunitinib loaded nanospheres with its free form, in the inhibition of induced corneal neovascularization, in albino rabbits, identifying the degree of inhibition of this neovascularization by measuring the area of corneal neovascularization. The eyes of eleven animals were divided into two groups. Group A (right eye of each rabbit) - sunitinib loaded nanospheres and Group B (left eye of each rabbit) - sunitinib solution. Both groups were submited to corneal alkaline burn by sodium hydroxide 1 mol/L. 12 hours after the corneal burn procedure, the group A received topical nanospheres loaded with sunitinib 0.5 mg/mL (Axon Medchem BV, Groningen, Holland), and the group B received 0.5 mg/mL of the sunitinib solution (Axon Medchem BV, Groningen, Holland). Treatment was initiated 12 hours after the surgical and was administered topically 2 times a day during 14 days. After 14 days of treatment all the rabbits were submitted to the examination of the anterior segment slit lamp examination and were photographed using the iSight camera of 8 megapixels with pixels of 1.5 μ. After euthanasia, the eyes were enucleated and sent for histopathological analysis. Neovascularization area in the upper cornea was measured in groups A and B. There was no statistically significant difference between the corneal neovascularization area in each group (p = 0.949). No changes were observed in ophthalmological clinical examination compatible with toxicity to the topical use of sunitinib loaded nanospheres and its free form. No histopathologic diferences were observed in both groups. We conclude that both the free form of sunitinib and sunitinib loaded nanospheres show no difference in inhibiting corneal neovascularization. / O objetivo deste estudo foi comparar a formulação de nanoesfera do malato de sunitinibe com a sua forma livre ou não encapsulada, na inibição de neovascularização corneana induzida em coelhos albinos, identificando o grau de inibição dessa neovascularização pela medida da área de neovasos corneanos. Os olhos de 11 (onze) animais foram divididos em 2 (dois) grupos. O grupo A (olho direito de cada coelho) e o grupo B (olho esquerdo de cada coelho). Ambos os grupos foram submetidos a queimadura corneana por hidróxido de sódio 1 mol/L. 12 horas após o procedimento de queimadura corneana, o grupo A recebeu solução tópica de nanoesfera de sunitinibe 0,5 mg/mL (Axon medchem BV, Groningen, Holanda), e o grupo B recebeu 0,5 mg/mL da forma livre do sunitinibe (Axon medchem BV, Groningen, Holanda). O tratamento foi iniciado 12 horas após o procedimento cirúrgico e foi topicamente administrado 2 vezes ao dia durante 14 dias. Após 14 dias, todos os coelhos foram submetidos ao exame de biomicroscopia do segmento anterior e fotografados usando a câmera iSight de 8 megapixels com pixels de 1,5 μ. Após eutanásia dos coelhos, os olhos foram enucleados e encaminhados para análise histopatológica. Foi realizada a mensuração da área de neovasos (em mm2) no terço superior da córnea dos grupos A e B. Não houve diferença estatisticamente significante entre as áreas de neovascularização corneana em cada grupo (p= 0,949). Não foram observadas alterações no exame clínico oftalmológico compatíveis com toxicidade tanto com a nanoesfera de sunitinibe como com a forma livre de sunitinibe. Não foram observadas diferenças histopatológicas nos dois grupos estudados. Conclui-se que tanto o sunitinibe associado à nanoesfera quanto a sua forma livre não apresentam diferença na inibição da neovascularização corneana induzida.