Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La dépendance de la croissance des tumeurs prostatiques vis-à-vis des androgènes est mise à profit pour traiter les cancers diagnostiqués à un stade avancé. Lablation androgénique entraine inévitablement lapparition de cancers résistants à la thérapie antihormonale. Dans ces cancers, la signalisation du récepteur aux androgènes (RA) semble réactivée par différents mécanismes, en dépit de la concentration sérique réduite en androgènes. A coté de la signalisation androgénique, la signalisation induite par les récepteurs de la famille du REGF (encore appelée famille ERBB) est impliquée dans la prolifération, la survie, linvasion et langiogenèse du cancer de la prostate. Ces récepteurs sont aussi capables de se substituer aux androgènes pour activer le RA. Des résultats antérieurs obtenus par dautres équipes ont montré que les androgènes régulaient lexpression du REGF et dERBB2 dans les cellules cancéreuses prostatiques, sans préciser à quel(s) niveau(x) seffectue cette régulation. Le but de ce travail est de déterminer par quels mécanismes les androgènes agissent pour contrôler lexpression des récepteurs ERBB1-3 dans des lignées cancéreuses prostatiques présentant différentes sensibilités aux androgènes, à savoir les cellules LNCaP dont la prolifération est androgéno-dépendante et les cellules 22Rv1 dont la prolifération est androgéno-indépendante. En plus du RA, les cellules 22Rv1 expriment un RA dépourvu du domaine carboxy-terminal contenant le domaine de liaison à lhormone (RAΔCTD) et dont lorigine et la fonction nétaient pas connues. Dans les cellules LNCaP, nous avons montré que le RA activé par la dihydrotestostérone (DHT) stimule le taux des transcrits et des protéines REGF et répriment ceux dERBB2 en agissant à un niveau transcriptionnel. La DHT ninfluence pas les taux dERBB3. Dans les cellules 22Rv1, la DHT ninfluence pas les taux du REGF et dERBB2 ni le taux des transcrits de trois gènes endogènes androgéno-sensibles que nous avons testés. A laide de siRNA dirigés contre la région codant le domaine amino-terminal (NTD) ou carboxy-terminal du RA, nous avons montré que le RAΔCTD résulte de la présence de transcrit différent de celui codant la forme longue. La capacité de ces siRNA à éteindre lexpression de la forme longue, ou de la forme longue et de la forme courte du RA, nous a permis détudier la contribution des deux isoformes à réguler lexpression de gènes et la viabilité des cellules 22Rv1. Nous avons ainsi montré que la présence du RAΔCTD contrôle le taux des protéines REGF et ERBB2 à un niveau post-transcriptionnel. De plus, le RAΔCTD et dans une moindre mesure, le RA contribuent à lexpression des trois gènes androgéno-sensibles endogènes testés et à la viabilité des cellules 22Rv1 cultivées dans un milieu appauvri en stéroïdes. Une inhibition plus importante de la viabilité cellulaire était observée en présence dun inhibiteur tyrosine kinase des récepteurs. En conclusion, notre étude montre que différents mécanismes régulés par les androgènes ou leurs récepteurs contrôlent lexpression du REGF et dERBB2 dans des cellules présentant différentes sensibilités aux androgènes. Nous avons par ailleurs identifié le RAΔCTD comme un régulateur important du phénotype hormono-réfractaire des cellules 22Rv1. Des études complémentaires devront déterminer si la participation du RAΔCTD à la viabilité des cellules 22Rv1 passe par la régulation de lexpression du REGF ou dERBB2. De plus, si lexpression du RAΔCTD venait à se confirmer dans les cancers de la prostate, le développement de nouvelles thérapies ciblant le domaine NTD ou lexpression du RA constituerait une alternative intéressante aux thérapies actuelles dirigées contre le CTD.

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.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Abbrevations t – fluorescence lifetime j – rotational correlational time ([Ru(bpy)2(phen-ITC)]2+) – Bis-(bipyridine)-5-(isotiocyanatophenantrolin)-Ru(PF6-)2 Ab – antibody AF – Alexa Fluor 660 AF-hGH – with Alexa Fluor 660 labelled human growth hormone FITC – fluorescein isothiocyanate FITC-Ab – FITC labelled antibody FP – fluorescence polarization FRET – fluorescence resonance energy transfer hGH – human growth hormone PMI – N-(3-pyrene)maleimide PMI-hGH – human growth hormone labelled N-(3-pyrene)maleimide PVPPB – poly(N-vinyl-2-pyrolidone) with phenylboronic acid copolymer r – anisotropy RITC – rodamine B isothiocyanate RITC-hGH – with RITC labeled human growth hormone SDS-PAGE – sodium dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis INTRODUCTION Relevance of the study. Human growth hormone (hGH) is a heterogeneous protein with several molecular forms (isoforms). Human growth hormone measurements are complicated because of the heterogeneous nature of hGH. Specific assays for each isoform are currently unavailable. Because the different antibodies used in immunoassays bind to a different spectrum of hGH isoforms, hGH concentrations measured by immunoassay are likely to depend on the particular antibody used. Moreover, because the distribution of the different hGH isoforms varies among individuals, the results from different immunoassays cannot be interrelated easily by using a single conversion factor. Fluorescence is by far the most important optical... [to full text]

Les oestrogènes peuvent favoriser la croissance, la promotion et la progression des cancers hormono-dépendants tels que le cancer du sein, de la prostate et des ovaires. Certains métabolites secondaires de plantes constituent une source importante de phyto-œstrogènes, capables de réduire le risque du cancer en antagonisant les fonctions des hormones. La férutinine (FRT), est une phyto-œstrogène biologiquement active extraite des racines de Ferula hermonis, espèce endémique du Liban. Plusieurs études ont été menées sur l'activité œstrogénique et anticancéreuse de la FRT, cependant son activité cytotoxique sur les lignées de cancer œstrogéno-dépendantes n'a pas été élucidée. La FRT est connue pour son effet agoniste vis-à-vis des récepteurs aux œstrogènes a (REa) et agoniste/antagoniste vis-à-vis des REß. Dans un premier temps, la production de la FRT a été optimisée par une hémisynthèse à partir de l'hydrolyse basique de l'extrait brut. Son activité anticancéreuse sur des lignées du sein MCF-7 (REa+, REß+) et MDA-MB-231(REa-, REß-), de la prostate PC-3 (REa+,REß+), DU 145 (REa-, REß+) et 22Rv1 (REa-, REß-) et des ovaires OVCAR-3 (REa+, REß+), SKOV-3 (REa muté, REß+) et IGROV-1 (REa-, REß-) a été testée. Un effet biphasique a été observé sur la prolifération des cellules du carcinome mammaire MCF-7, où son activité proliférative a été corrélée avec la stimulation des REs. La FRT est capable à des concentrations élevées d'inhiber la prolifération des lignées cellulaires cancéreuses et d'induire un arrêt du cycle cellulaire au niveau de la phase pré G0/G1 agissant ainsi via un mécanisme pro-apoptotique. L'efficacité de la férutinine réside dans son pouvoir à cibler spécifiquement les cellules souches/progénitrices cancéreuses chez les lignées cellulaires étudiées qui sont à la base de la réémission tumorale. Cependant, son activité antiproliférative est considérée moyenne puisqu'elle ne peut pas déclencher à des faibles concentrations une activité pure antagoniste des œstrogènes. Les travaux de thèse se sont ensuite focalisés sur la synthèse de composés analogues de la FRT en conservant sa structure indispensable à son activité. Nous avons élaboré un filtre in silico de chimiothèques d'antagonistes potentiels des REs. Ce nouvel outil d'arrimage moléculaire a guidé la synthèse des analogues de la FRT en améliorant leur fixation en position antagoniste dans le site de liaison des REs. L'arrimage moléculaire de la férutinine dans le site actif des REs a confirmé structuralement sa double compétence œstrogénique (agoniste/antagoniste) observée in vitro. Une douzaine d'analogues de la FRT a été synthétisée et testée pour son pouvoir antiprolifératif sur les lignées cancéreuses considérées. Des résultats prometteurs ont été obtenus notamment pour trois analogues sur les lignées cancéreuses mammaires (3c' et 2c'), prostatiques (2c') et ovariennes (3b). Ces composés ont montré une sélectivité vis-à-vis des lignés cancéreuses. Ces analogues constitueront alors des candidats pour une éventuelle plateforme de développement d'agents anticancéreux. / Estrogens are key regulators of cell growth in hormone-dependent cancers such as breast, prostate and ovarian. Phyto-estrogens are a diverse group of plant-derived compounds, exhibiting potential benefits for chemoprevention by antagonizing the function of estrogens. Ferutinin (FRT) is the main active phyto-chemical extracted from the endemic plant of Lebanon, Ferula hermonis. Several studies were conducted on the estrogenic and anti-proliferative activities of FRT; nevertheless, its cytotoxic activity against estrogen-dependent cancers is not yet elucidated. FRT has been reported as agonist to estrogen receptor a (ERa) and agonist/antagonist to ERß. FRT production was first optimized by hemi-synthesis from basic hydrolysate of crude root extract. The anticancer properties of FRT was assessed against breast (MCF-7, MDA-MB-231), prostate (PC-3, DU 145, 22Rv1) and ovarian (OVCAR-3, SKOV-3, and IGROV-1) cancer cell lines. A biphasic effect was observed on the proliferation of mammary MCF-7 cell line, where the proliferative activity was correlated to ER stimulation. FRT inhibited the proliferation of all studied cell lines at high concentrations and induced a pre G0/G1 cell cycle arrest via a pro-apoptotic mechanism of action. FRT targeted the enriched population of cancer stem cells/progenitors which is responsible for tumor reemission. However, its antiproliferative activity is considered weak since it cannot trigger at low concentrations pure estrogen antagonistic activity. This project emphasizes next on the synthesis of FRT analogues by preserving its active structure. We have created an in silico filter of chemical compounds that might act as potential antagonists to ERs. This novel molecular docking tool was used to design FRT derivatives by enhancing their antagonist position inside the binding cavity of ERs. Docking results of FRT in the binding site of ERs confirmed structurally the dual potency that exerts this molecule (agonist/antagonist) in vitro. A list of FRT analogues were synthesized and tested for their anti-proliferative activity against the studied cell lines. Promising results were obtained with three ferutinin analogues on the proliferation of breast (3c' and 2c'), prostate (2c') and ovarian (3b) cancer cell lines. These compounds were also shown to be more selective to cancer cell lines. The cytotoxic properties of these analogues suggest that they could be promoted as potential candidates for useful anticancer therapy.