Yes / Vandetanib is an orally available tyrosine kinase inhibitor used in the treatment of cancer. The current synthesis proceeds via an unstable 4-chloroquinazoline, using harsh reagents, in addition to requiring sequential protection and deprotection steps. In the present work, use of the Dimroth rearrangement in the key quinazoline forming step enabled the synthesis of Vandetanib in nine steps (compared to the previously reported 12–14). / This work was supported by the Cancer Research UK-Cancer Imaging Centre (grant: C1060/ A16464), the Institute of Cancer Research and the University of Hull.

La surexpression de protéines d’efflux, et tout particulièrement la P-glycoprotéine, est impliquée dans la multidrug résistance. Dans cette thèse, nous démontrons que le vandetanib, inhibiteur de tyrosine kinase, est à la fois substrat et inhibiteur de la P-glycoprotéine et qu’il est capable de réverser in vitro la résistance à la doxorubicine liée à la surexpression de la P-glycoprotéine.Nous nous sommes également intéressés à l’étude du passage transplacentaire du vandetanib et nous montrons que ce médicament traverse la barrière placentaire. / Overexpression of ABC transporters, especially P-glycoprotein, is involved in multidrug resistance. In this study, we demonstrate that vandetanib, a tyrosine kinase inhibitor, is both substrate and inhibitor of P-glycoprotein and is able to reverse in vitro resistance to doxorubicin, linked to overexpression of P-glycoprotein.We also studied the placental transfer of vandetanib and we show that this drug crosses the placenta.

Parmi les sous-types moléculaires de cancers du sein, le cancer du sein triple-négatif (TNBC) est caractérisé par un très mauvais pronostic et ne bénéficie actuellement d’aucune thérapie ciblée efficace. Dans ce projet, nous avons analysé le profil de certaines altérations oncogéniques dans les tumeurs TNBC et évalué le potentiel thérapeutique de leur ciblage à l’aide des modèles de xénogreffes (PDX).Nous avons d'abord démontré que le récepteur à activité tyrosine kinase RET est surexprimé dans une sous-population de tumeurs du sein TN et HER2+. Le ciblage de RET par son inhibiteur Vandetanib a été testé in vivo dans trois modèles de PDX TNBC et un modèle de PDX HER2+ caractérisés par des niveaux différents d’expression de RET et d’EGFR (les cibles principales du Vandetanib). Le Vandetanib a induit une régression tumorale dans les trois modèles de PDX surexprimant RET ou EGFR. L’effet du Vandetanib a été associé à une inhibition de la voie MAPK, une inhibition de l'angiogenèse et une induction de la nécrose.Nous avons également étudié les altérations de la voie PI3K/AKT/mTOR dans une large série de PDX de cancers du sein incluant des PDX TNBC. La voie PI3K/AKT/mTOR a été trouvée activée dans le cancer du sein triple-négatif. L’altération principalement retrouvée dans cette voie est la perte des deux suppresseurs de la voie, PTEN et/ou INPP4B. Sept des quinze modèles de PDX triple-négatifs testés ont montré une réponse à l’Everolimus. L'analyse des tumeurs traitées a montré que la phosphorylation post-traitement d’AKT est significativement plus fréquente dans les modèles répondeurs par rapport aux non-répondeurs. En conclusion, mon travail de thèse a permis de montrer que le Vandetanib et l'Everolimus pourraient être efficaces pour traiter le cancer du sein triple-négatif. Des études complémentaires sont nécessaires pour valider les biomarqueurs prédictifs de réponse à ces deux thérapies ciblées. / Among breast cancer subtypes, Triple-negative breast cancer (TNBC) has a very poor prognosis. There are currently no known targeted therapies for this subgroup of patients. In this project, we analyzed the profile of certain oncogenic alterations in the TN tumors and evaluated in vivo the therapeutic potential of targeting these alterations in TNBC.We first demonstrated that the tyrosine kinase receptor RET is overexpressed in a subset of TN and HER2+ tumors. Targeting RET by his inhibitor Vandetanib was tested in vivo in three PDX models of TNBC and one model of HER2+ BC with different expression levels of RET and EGFR. Vandetanib induced tumor regression in the three PDX models with high expression of RET or EGFR. Vandetanib effect was associated with inhibition of MAPK pathway, inhibition of angiogenesis and induction of necrosis. PI3K pathway alterations were investigated in an important number of BC PDX including TNBC PDX. PI3K pathway was shown to be activated in TNBC PDX possibly by the loss of the two pathway suppressors, PTEN and/or INPP4B. Treatment by Everolimus induced response in seven among the fifteen TNBC PDX tested. Analysis of treated tumors showed that post-treatment phosphorylation of AKT was more pronounced in responder PDX. The combination of Everolimus with chemotherapy was tested in one PDX and resulted in increased efficacy.In conclusion, in this work we showed that Vandetanib and Everolimus could be effective in treating TNBC. Further investigations are still needed to validate response related biomarkers.

5 Abstract In this thesis the anticancer drug vandetanib was studied. Vandetanib is a tyrosine kinase inhibitor affecting signalling of vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR), epidermal growth factor receptor (EGFR) or RET protooncogene (REarranged during Transfection). It is primarily used for the treatment of advanced tumors of the thyroid gland. Unfortunately, the usage of vandetanib in the cancer treatment is significantly limited by its toxicity and cardiotoxicity (one of the adverse effects is connected with long QT interval). One way, how to minimize these side effects, is binding a drug into a suitable transporter. Apoferritin and liposomes were used as a transport nanoparticles in this study. The aim of this thesis was to study the stability of the complex of nanoparticle apoferritin with vandetanib molecules (ApoVan) and to study the effect of pH on the release of inhibitor from the ApoVan form. Experiments have shown that ApoVan complex is relatively stable after its storage at 4 řC and - 20 řC for up to 8 weeks. Unfortunately after monitoring the effect of pH on the release of vandetanib from ApoVan, it was found that vandetanib is gradually released from its ApoVan form into the neutral environment at pH 7,4 as well as into the acidic environment at pH 6,5 and the way ApoVan is...

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.

Tyrosine kinase inhibitors (TKI) are small organic molecules designed for the targeted cancer therapy. They perform the inhibition of activated receptor tyrosine kinases in tumor cells, that defeats tumor growth, proliferation, metastasis and angiogenesis in tumor tissue. Two TKI, lenvatinib and vandetanib, are used in thyroid cancer treatment. This thesis investigates the ways leading to enhancement of efficiency of these anticancer drugs for therapy. One of the studied anticancer drug - lenvatinib - was investigated to be prepared in a nanoform. Nanoparticles were based on protein apoferritin as well as on lipids. Theoretical model of lenvatinib interaction with an apoferritin cavity, as well as the model of its encapsulation obtained by computer modeling indicated that lenvatinib seems not to be suitable for preparation of apoferritin nanoparticles. Since lenvatinib occurs in its neutral form during preparation of nanoparticles, it does not interact with nanoparticle. The unsuccessful experimental preparation of lenvatinib-loaded apoferritin nanoparticles confirmed that lenvatinib is not suitable for its preparation. However, the theoretical model can serve for screening of other potentially suitable drugs before the experimental nanoparticle preparation. Since the experimental preparation of...

In recent years, the inhibiition of tyrosine kinases,which may incorrectly regulate some singaling pathway has been used to treat cancer as so-called biological therapy. An example of such inhibitors are vandetanib and lenvatinib. These two substances are used to treat thyroid gland tumors because they affect vascular growth factor receptor or endothelial growth factor receptor that can regulate tumor growth and metastasis. Ellipticine, which has anti-tumor effects on lots of tumor disease, has been investigated in this study together with vandetanib and lenvatinib. In this diploma thesis, the effect of mentioned tyrosine kinase inhibitors, ellipticine and their combinations on gene and protein expression of CYP1A1, 1A2, 3A1 and 3A2 in rat liver in vivo was determined. Protein expression was studied using Western blot method with imunodetection. Gene expression was assessed by quantitative PCR. Moreover, the effect of tested substances and their combinations on CYP1A activity (measured as 7-ethoxyresorufin O-deethylation), CYP1A2 activity (measured as 7-methoxyresorufin O-demethylation), CYP1A1 activity (measured as Sudan I oxidation), CYP3A specific activity (measured as testosteron 6β-hydroxylation) and ellipticine, vandetanib, lenvatinib metabolism was determined. It has been confirmed that...

Le cancer de la prostate, premier cancer chez l’homme en France, a bénéficié largement des avancées thérapeutiques de la chirurgie, de la chimiothérapie, de la radiothérapie et, depuis une dizaine d’années, de l’hormonothérapie. Lorsque le cancer devient hormono-résistant, la chimiothérapie par docetaxel et prednisone est désormais le traitement de référence. Actuellement les traitements de deuxième ligne sont décevants et tout reste à faire. Notre travail a eu pour but d’évaluer l’impact de thérapies ciblées visant EGFR et VEGFR dans cette situation clinique actuellement très défavorable, données seules ou en association au docetaxel. Nous avons pour celà utilisé un modèle cellulaire PC3 xénogreffé sur la souris nude. Matériels et méthodesUn premier travail a consisté à tester l’efficacité anti-tumorale du sunitinib (agent anti-angiogénique), du cetuximab (agent anti-EGFR) et du docetaxel en monothérapies, bithérapies ou trithérapie in vivo, à partir d’une lignée cellulaire PC3 xénogreffée à la souris nude. Un deuxième travail a consisté à tester l’efficacité anti-tumorale du vandetanib (agent anti-VEGFR et anti-EGFR) associé ou non au docetaxel in vivo, à partir de deux lignées PC3 xénogreffées à la souris nude. Une lignée sauvage sensible au docetaxel, et une lignée résistante au docetaxel.Résultats :Dans notre premier travail, nous avons montré un effet supra-additif de l’association sunitinib – docetaxel et sunitinib - cetuximab, avec une bonne tolérance du traitement évaluée sur le poids des souris. Dans notre deuxième travail, le vandetanib n’a pas montré d’efficacité sur la souche sauvage, et même un effet activateur de croissance tumorale à faible dose. Sur la souche résistante, il n’a pas montré d’effet de resensibilisation au docetaxel. In vitro, il n’a pas montré d’effet modulateur sur MDR1.ConclusionSi le sunitinib a présenté des résultats intéressants dans le cadre de notre modèle préclinique pour le cancer de prostate hormono-résistant, il semble que le vandetanib soit à réserver éventuellement aux cancers de prostate hormono-résistants devenus docetaxel résistants, en deuxième ligne et en monothérapie, dans le cadre d’essais cliniques à venir. / Prostate cancer is the first male cancer men in France. Clinical benefits were realized during the ten last year’s concerning surgery, cytotoxic chemotherapy, hormonotherapy and radiotherapy. The reference treatment for homone-refractory prostate cancer combines docetaxel and prednisone. The current responses to second-line treatments are disappointing and considerable progress remains to be made. The aim of our studies was to test novel therapeutics approaches by combining docetaxel with EGFR and VEGFR targeting agents. Mice bearing well-established PC3 prostate tumors were used.MethodsThe aim of our first study was to test a rational therapeutic approach by combining docetaxel with an EGFR-targeting agent (cetuximab) and with an anti-angiogenic agent (sunitinib), using mice bearing PC3 prostate tumors.The aim of our second study was to test a novel therapeutic approach by combining docetaxel with vandetanib, a dual EGFR and VEGFR targeting agent. Mice bearing docetaxel-sensitive-or-resistant PC3 were used.ResultsIn our first study, supra-additive effects were observed with the sunitinib-docetaxel combination. Stable mean mouse weight suggested that no drug-induced toxicity was evident.In our second study, vandetanib had growth-stimulation effects at the smallest concentration on PC3 wild type, and no effect concerning the other conditions on PC3 wild type. MDR1 was expressed in PC3 resistant only, but was neither modulated nor its action inhibited, by vandetanib in vitro.ConclusionUse of sunitinib might support innovative strategies in the management of hormone-refractory prostate cancer, in our preclinical model. Concerning vandetanib, it would be use for hormone-refractory prostate cancer only after relapse under docetaxel, as a second-line treatment.

In recent years, tyrosine kinase inhibitors have been widely used for the treatment of certain tumors as so-called targeted therapy. Many studies are concerned with their metabolism and the role of enzymes in the biotransformation process, but very little is known about the impact of tyrosine kinase inhibitors on the expression and activity of biotransformation enzymes. Nevertheless modification of the expression and activity of enzymes may cause adverse interactions of co-administered drugs and their negative impact on the human body. This diploma thesis studies the effect of tyrosine kinase inhibitors vandetanib and lenvatinib and cytotoxic alkaloid ellipticine on biotransformation enzymes in a rat model organism in vivo. The aim was to characterize the effect of the investigated compounds on gene expression, protein expression and activity of cytochromes P450 (CYP) 1A1, 1A2 and 1B1 and flavin-containing monooxygenases FMO1 and FMO3 in renal and hepatic microsomes. Microsomes and RNA were isolated from kidneys of control rats and the pretreated rats. Western blot and immunodetection was used to compare the protein expression levels of studied enzymes in kidney and liver. By reverse transcription, cDNA was prepared from isolated RNA and used as a template for quantitative PCR to compare the...

Le cancer médullaire de la thyroïde (CMT), qui représente 5 à 8% des cancers de la thyroïde, estissu de la transformation maligne des cellules C du parenchyme thyroïdien. Ce cancer, sporadiquedans 70 à 80% des cas et familial pour les 20 à 30% restants, est essentiellement lié à desanomalies du proto-oncogène RET, codant un récepteur à activité tyrosine kinase. La fréquenceélevée des mutations activatrices de RET ont permis d'identifier ce récepteur comme une ciblethérapeutique majeure. Si la chirurgie est le traitement de référence pour les formes localisées, lesformes localement avancées ou métastatiques, de pronostic plus péjoratif étaient avant ledéveloppement des thérapies moléculaires ciblées, dans une impasse thérapeutique. La meilleurecompréhension de la biologie des tumeurs a permis le développement de ces thérapies plusrationnelles et plus spécifiques, en particulier des inhibiteurs d'activité tyrosine kinase (ITK).L'optimisation de leur utilisation en clinique nécessite de mieux comprendre leurs mécanismesd'action.Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été à la fois cognitifs et cliniques, visant àaméliorer 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 premiertemps, nous avons montré les effets antiprolifératifs, antitumoraux et antiangiogéniques dusunitinib et du vandetanib dans un modèle de CMT muté RETC634W, mettant en évidence desprofils d'activité proches entre les deux inhibiteurs. Puis, les principales voies de signalisationmises 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, lesprincipales fonctions cellulaires impliquées dans la réponse au sunitinib et au vandetanib ont étéidentifiées. Le rôle de gènes participant à l'invasion tissulaire et au pouvoir métastatique a été misen évidence. De nouveaux biomarqueurs potentiels de réponse au vandetanib et au sunitinib, telsque l'IL-8 et le TGF-2 dont les taux sériques sont significativement plus élevés chez les patientsatteints 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'uneméthode de dosage du vandetanib par spectrométrie de masse a permis de suggérer un lien entredes taux sériques élevés et l'apparition de toxicités sévères. L'évaluation de biomarqueurs dans lesérum de patients traités par le vandetanib a souligné l'intérêt de l'IL-8 comme marqueurpronostic potentiel dans cette pathologie. Enfin les résultats préliminaires, évaluant la réponse ausunitinib par échographie doppler sur un modèle préclinique de souris xénogreffées, ontconfirmé l'intérêt de l'imagerie fonctionnelle dans ce domaine.