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.

Le cancer de l'ovaire est la première cause de décès par cancer gynécologique. Cette thèse avait pour objectif la prospection de nouvelles solutions thérapeutiques fondées sur la délivrance prolongée d'agents anti tumoraux à l'aide de systèmes macromoléculaires de synthèse. L'un des obstacles majeurs était la disposition d'un modèle de tumeur pertinent chez l'animal. Après un examen bibliographique des connaissances acquises, le deuxième chapitre examine le potentiel d'un panel de xénogreffes dérivées de tumeurs ovariennes humaines directement greffées chez la souris immunodéprimée. Il est montré que les principales caractéristiques phénotypiques et moléculaires des tumeurs originales sont maintenues au niveau des greffes. Les résultats traduisent la présence d'une hétérogénéité intra-tumorale et d'une oligoclonalité au niveau des tumeurs primaires. L'ensemble confirme l'importance du choix du modèle tumoral pour l'évaluation de nouveaux traitements et l'étude des mécanismes aboutissant aux rechutes de la maladie et au développement d'une chimiorésistance. Un troisième chapitre traite l'exemple d'un système de délivrance prolongée fondé sur le couplage d'un agent antitumoral modèle, la doxorubicine, associé de diverses manières à un vecteur macromoléculaire biorésorbable, le poly(L-lysine citramide). Le premier conjugué obtenu par couplage direct sur le vecteur étant trop stable, divers systèmes ont été conçus pour obtenir la libération souhaitée. L'utilisation d'un bras espaceur clivable de type ester-hydrazone a fourni le meilleur résultat. Pour pallier la complexité de ces conjugués, une stratégie innovante fondée sur le piégeage de la doxorubicine dans une gélatine artificielle à base de poly(N-acryloyl glycinamide) est prospectée qui devrait permettre l'utilisation simultanée de plusieurs principes actifs piégés temporairement par voie physique dans un gel adhésif et fournir des solutions mieux adaptées aux contraintes cliniques des traitements intrapéritonéaux. / Ovarian carcinoma is the most lethal gynecologic malignancy. The aim of this PhD thesis was to develop new therapeutic approaches based on novel synthetic macromolecular drug delivery systems for intraperitoneal chemotherapy. These objectives were limited by the requirement of reliable tumor models for experimental studies. After a concise review of knowledge published in the literature, the potential interest of the establishment of a collection of tumor grafts derived from samples of human tumors is examined in a second chapter. Data show that the major phenotypic and genotypic features of the original tumors are maintained in the xenografts. They also confirm the importance of this tumor model to test new drugs and to analyze intratumoral heterogeneity and oligoclonality in primary ovarian carcinoma. The collection will be also helpful to study the mechanisms leading to disease recurrences and resistance to chemotherapies. An example of drug delivery system based on the different associations of a model chemotherapeutic drug (doxorubicin) with a bioresorbable macromolecular vector, namely poly(L-lysine citramide), is addressed in a third chapter. Direct amid linkage in the first conjugate was too stable with respect to antitumoral cytotoxicity desired after in vivo administration and different systems were generated subsequently to increase drug release in tumor deposits. The best results were obtained with a hydrazone cleavable spacer containing an ester group. To overcome the complexity of these conjugates, a novel strategy based on doxorubicin entrapment in a synthetic gelatin made of (poly(N-acryloyl glycinamide) is developed. This strategy should allow physical temporary entrapment of different drug molecules in a adhesive gel and could provide new solutions to the therapeutic challenges of intraperitoneal administration.

Objectif : La carcinose péritonéale (CP) d’origine appendiculaire est une pathologie rare avec un pauvre pronostic à long terme. Le but de cette étude fut d’évaluer une approche agressive utilisée dans notre institution au cours des cinq dernières années. Méthodes : Les données de tous les patients avec CP d’origine appendiculaire ont été recueillies et analysées de façon prospective. Le traitement consista en une cytoréduction chirurgicale complète de la CP suivie d’une chimiohyperthermie intrapéritonéale (CHIP) à l’oxaliplatine (460 mg/m2) dans 2 L/m2 de D5% à 43°C pendant 30 minutes. Résultats : De février 2003 à mars 2007, 38 patients eurent une laparotomie à visée curative. Vingt-trois patients reçurent la CHIP. Par contre, chez 10 patients, une cytoréduction complète fut impossible et pour 5 autres patients, la chirurgie de « second-look » s’est révélée négative ; ils ne reçurent donc pas de CHIP. Le suivi moyen fut de 23 mois. La survie globale à 3 ans fut de 100% pour le groupe « second-look » négatif, 86% pour le groupe CHIP et 29% pour les patients avec maladie non-résécable (p=0.0098). La survie sans maladie (SSM) à 3 ans fut de 49% pour les patients du groupe CHIP. Le grade histologique fut identifié comme facteur pronostique en regard de la SSM dans le groupe CHIP (p=0.011). Il y eut un décès post-opératoire. Le taux de complications chez les patients traités fut de 39%, incluant les abcès intra-abdominaux (22%), les hémorragies (18%) et les fuites anastomotiques (9%). Conclusion : Bien que ces résultats soient préliminaires, cette approche thérapeutique semble à la fois faisable et sécuritaire chez des patients sélectionnés. / Background: Peritoneal carcinomatosis (PC) arising from the appendix is a rare disease with a poor long-term prognosis. The aim of this study was to evaluate the results of an aggressive approach used at our institution over the last five years. Methods: Data from all patients with a PC arising from the appendix were prospectively collected and analyzed. Treatment consisted of complete surgical cytoreduction of the tumor followed by hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPEC) with oxaliplatin (460 mg/m2) in 2 L/m2 of D5W at 43˚C during 30 minutes. Results: From February 2003 to March 2007, 38 patients with PC arising from the appendix underwent laparotomy with curative intent. Mean follow-up was 23 months. Twenty-three patients received HIPEC but 10 patients could not have complete cytoreductive surgery and received no HIPEC. Five patients with a negative second-look surgery also received no HIPEC. The 3-year overall survival (OS) was 100% for the negative second-look patients, 86% for the HIPEC patients, and 29% for the unresectable patients (p=0.0098). The 3-year disease-free survival (DFS) was 49% for the HIPEC patients. Histologic grade was a prognostic factor with regard to DFS for the HIPEC patients (p = 0.011). There was one postoperative mortality. The overall complication rate for treated patients was 39%, including intra-abdominal abscess (22%), hemorrhage (18%), and anastomotic leak (9%). Conclusions: Although these results are preliminary, this therapeutic approach seems both feasible and safe in selected patients.

Objectif : La carcinose péritonéale (CP) d’origine appendiculaire est une pathologie rare avec un pauvre pronostic à long terme. Le but de cette étude fut d’évaluer une approche agressive utilisée dans notre institution au cours des cinq dernières années. Méthodes : Les données de tous les patients avec CP d’origine appendiculaire ont été recueillies et analysées de façon prospective. Le traitement consista en une cytoréduction chirurgicale complète de la CP suivie d’une chimiohyperthermie intrapéritonéale (CHIP) à l’oxaliplatine (460 mg/m2) dans 2 L/m2 de D5% à 43°C pendant 30 minutes. Résultats : De février 2003 à mars 2007, 38 patients eurent une laparotomie à visée curative. Vingt-trois patients reçurent la CHIP. Par contre, chez 10 patients, une cytoréduction complète fut impossible et pour 5 autres patients, la chirurgie de « second-look » s’est révélée négative ; ils ne reçurent donc pas de CHIP. Le suivi moyen fut de 23 mois. La survie globale à 3 ans fut de 100% pour le groupe « second-look » négatif, 86% pour le groupe CHIP et 29% pour les patients avec maladie non-résécable (p=0.0098). La survie sans maladie (SSM) à 3 ans fut de 49% pour les patients du groupe CHIP. Le grade histologique fut identifié comme facteur pronostique en regard de la SSM dans le groupe CHIP (p=0.011). Il y eut un décès post-opératoire. Le taux de complications chez les patients traités fut de 39%, incluant les abcès intra-abdominaux (22%), les hémorragies (18%) et les fuites anastomotiques (9%). Conclusion : Bien que ces résultats soient préliminaires, cette approche thérapeutique semble à la fois faisable et sécuritaire chez des patients sélectionnés. / Background: Peritoneal carcinomatosis (PC) arising from the appendix is a rare disease with a poor long-term prognosis. The aim of this study was to evaluate the results of an aggressive approach used at our institution over the last five years. Methods: Data from all patients with a PC arising from the appendix were prospectively collected and analyzed. Treatment consisted of complete surgical cytoreduction of the tumor followed by hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPEC) with oxaliplatin (460 mg/m2) in 2 L/m2 of D5W at 43˚C during 30 minutes. Results: From February 2003 to March 2007, 38 patients with PC arising from the appendix underwent laparotomy with curative intent. Mean follow-up was 23 months. Twenty-three patients received HIPEC but 10 patients could not have complete cytoreductive surgery and received no HIPEC. Five patients with a negative second-look surgery also received no HIPEC. The 3-year overall survival (OS) was 100% for the negative second-look patients, 86% for the HIPEC patients, and 29% for the unresectable patients (p=0.0098). The 3-year disease-free survival (DFS) was 49% for the HIPEC patients. Histologic grade was a prognostic factor with regard to DFS for the HIPEC patients (p = 0.011). There was one postoperative mortality. The overall complication rate for treated patients was 39%, including intra-abdominal abscess (22%), hemorrhage (18%), and anastomotic leak (9%). Conclusions: Although these results are preliminary, this therapeutic approach seems both feasible and safe in selected patients.

L'utilisation du pentobarbital de sodium (PB), injecté par voie intrapéritonéale (IP), est décrite comme une technique acceptable par les directives d'euthanasie de l'AVMA et du CCPA pour tuer les rongeurs. Cependant, de plus en plus de preuves contestent l'acceptabilité de l'IP PB. Celle-ci a été décrite comme inconsistante et il existe des données suggérant que cette technique pourrait induire de la douleur et du stress. L'objectif de cette thèse était donc de développer et d'évaluer des méthodes alternatives d'euthanasie. Au cours de l'étude pilote, nous avons développé un protocole d'injection pour les injections intrahépatiques (IH) de PB. Ensuite, nous avons testé cette injection sur des souris et des rats. Comme objectif secondaire, nous avons évalué l'utilisation de l'éthanol (ET) comme alternative au PB pour l’euthanasie des souris. Pour les souris, quatre-vingts souris CD1 adultes (mâles et femelles- 26,8 g [23-34 g], moyenne [intervalle]) ont été assignées au hasard à 6 groupes de traitement et ont été tuées par des injections IH ou des injections IP, en utilisant soit ET ou PB. Le taux de mauvaise injection (mauvais placement du contenu de l'injection) pour les essais IH était de 93% (28/30), y compris 14% intrathoracique (4/28), le reste ayant abouti dans la cavité péritonéale telle une injection IP. Ainsi, seulement 7% (2/30) des injections ont donné lieu à une administration hépatique (selon l’évaluation d'autopsie). Les injections IH ayant abouti dans le foie ont entraîné des décès quasi instantanés. Ces données montrent que les injections IH ne sont pas réalisables chez la souris étant donné la difficulté à frapper le foie et le risque d'injections intrathoraciques. D'autre part, l'IP ET a produit des temps significativement (p = 0.010; Mann-Whitney) plus courts de l'injection à l'arrêt du rythme cardiaque (CHB) (115s [88-185] médian [intervalle]) par rapport à l'IP PB (176s [123-260]), confirmant que l'ET est une alternative viable et potentiellement supérieure à la PB. Pour les rats, 66 injections IH et 14 injections IP ont été tentées sur des rats Sprague-Dawley mâles et femelles adultes (poids médian 371g, plage 170-730g), et ont entraîné un délai significativement plus rapide pour la perte du réflexe de redressement (LORR) (p < 0.0001, 95%CI 68 to 88s, Mann-Whitney) et temps de CHB (p < 0.0001, 95%CI 82 to 234s, Mann-Whitney) par rapport aux injections IP. Le temps médian de LORR et CHB après les injections IH était de 4s [1 to 96] et 142.5s [2 to 330] respectivement; alors que le temps médian de LORR et CHB après les injections IP était de 89.5s [73 to 110] et 275s [237 to 423], respectivement. Le taux de mauvaise injection, basé sur les évaluations d’autopsie, était plus élevé avec les injections IH qu'avec les injections IP (IH: 59%, IP: 29%); cependant, 97% des mauvaises injections IH ont tout de même produit une euthanasie réussie et rapide (LORR: 29s [1 to 96], CHB: 216s [12 to 330]. Les injections IH sont donc une alternative efficace aux injections IP pour l'euthanasie chez le rat, et présentent moins de risques d'échec des tentatives d'euthanasie. / The use of sodium pentobarbital (PB), injected intraperitoneally (IP), for killing rodents is described as an acceptable technique by the American Veterinary Medical Association (AVMA) and Canadian Council on Animal Care (CCAC) euthanasia guidelines. However, there is a growing body of evidence challenging the acceptability of IP PB. It has been described as inconsistent and there is evidence that it may induce pain and stress. The objective of this thesis was to develop and evaluate alternative methods of euthanasia. During the pilot study, an injection protocol for intrahepatic (IH) injections of PB was developed and then tested on both mice and rats. As a secondary objective, the use of ethanol (ET) was evaluated as an alternative to PB for mice. For mice, eighty adult (male and female) CD1 mice (26.8g [23-34g], mean [range]) were randomly assigned to 6 treatment groups and were killed by IH injections or IP injections, using either ET or PB. the misinjection rate (misplacement of injectate) for IH injections was 93% (28/30), including 14% intrathoracic (4/28), and the remainder were IP delivery. Only 7% (2/30) of IH attempts resulted in successful IH delivery, per necropsy evaluation. These yielded quasi-instantaneous deaths. These data show that IH injections are not feasible in mice given the difficulty in hitting the liver and the risk of intrathoracic injections. On the other hand, IP ET produced significantly (p = 0.010; Mann-Whitney) shorter time from injection to cessation of heartbeat (CHB) (115s [88-185] median [range]) compared with IP PB (176s [123-260]), confirming that ET is a viable and potentially superior alternative to PB. For rats, 66 IH injections and 14 IP injections were attempted on adult male and female Sprague-Dawley rats (median weight 371g, range 170-730g), and resulted in significantly faster time to loss of righting reflex (LORR) (p < 0.0001, 95%CI 68 to 88s, Mann-Whitney) and time to CHB (p < 0.0001, 95%CI 82 to 234s, Mann-Whitney) compared with IP injections. Time to LORR and CHB following IH injections were: LORR of 4s [1 to 96], CHB of 142.5s [2 to 330]; compared with IP injections: LORR of 89.5s [73 to 110], CHB of 275s [237 to 423). The misinjection rate was higher with IH injections than with IP injections (IH: 59%, IP: 29%); however, 97 % of IH misinjections resulted in fast and successful euthanasia (LORR: 29s [1 to 96], CHB: 216s [12 to 330]. IH injections are thus an efficacious alternative to IP injections for rat euthanasia and pose less risk of failed euthanasia attempts.

Depuis 20 ans, certains patients porteurs d’une carcinose péritonéale sont traités par une chirurgie de cytoréduction combinée avec une chimiohyperthermie intrapéritonéale (CHIP). Bien que l’oxaliplatine (OX) soit couramment utilisée lors de CHIP, une telle utilisation chez l’humain n’est supportée que par des études de phase II et il n’y a pas d’études précliniques caractérisant les propriétés de l’OX dans le contexte d’administration intrapéritonéale. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’effet de la température sur l’absorption tissulaire et systémique de l’OX administrée par voie intrapéritonéale chez le rat. Nous avons procédé à une perfusion intrapéritonéale de 3 différentes doses d’OX à 3 différentes températures pendant 25 minutes chez une total 35 rats Sprague-Dawley, puis effectué le dosage des concentrations d’OX dans différents compartiments. Nous avons observé une augmentation linéaire (p<0,05) entre la dose d’OX administrée et sa concentration dans tous les compartiments (péritoine, mésentère, sang portal et systémique). De plus, avec l’augmentation de la température de perfusion, nous avons observé une augmentation de la concentration d’OX dans le péritoine mais une diminution de sa concentration dans les compartiments systémique et portal (p<0,05). Ces résultats démontrent donc que la dose et l’hyperthermie augmentent indépendamment la pénétration tissulaire de l’OX et que l’hyperthermie limite son absorption systémique. Ces observations suggèrent que l’hyperthermie pourrait réduire la toxicité systémique de l’OX. Pour connaître la cinétique de l’OX, des études subséquentes doivent être faites. / Over the last twenty years, certain patients afflicted with peritoneal carcinomatosis have been treated with a combination of cytoreductive surgery and hyperthermic intraperitoneal chemoperfusion. Supported by phase II studies only, Oxaliplatin (OX) is commonly used in this context. However, pre-clinical studies to characterize its properties in such conditions are lacking. The purpose of this project is to study the effect of temperature on tissue and systemic absorption of OX when administered by intraperitoneal route in the rat. By intraperitoneal route, we administered 3 different doses of OX at 3 different temperatures for 25 minutes on 35 Sprague-Dawley rats. Samples from selected compartments were harvested and OX concentration was measured using high performance liquid chromatography. We obtained a linear correlation (p<0.05) between OX dose and tissue concentration in every compartments analyzed (peritoneum, mesentery, systemic and portal blood). With hyperthermia, we observed an increase in peritoneum and mesentery concentration of OX, but a decrease it its systemic and portal concentration (p<0.05). Intraperitoneal administration of OX leads to high concentration of drug in local tissues. Hyperthermia enhances tissue absorption and minimizes systemic absorption suggesting it could reduce systemic toxicity. Additional studies are needed to further define the pharmacokinetics of OX administered by intraperitoneal route.

Depuis 20 ans, certains patients porteurs d’une carcinose péritonéale sont traités par une chirurgie de cytoréduction combinée avec une chimiohyperthermie intrapéritonéale (CHIP). Bien que l’oxaliplatine (OX) soit couramment utilisée lors de CHIP, une telle utilisation chez l’humain n’est supportée que par des études de phase II et il n’y a pas d’études précliniques caractérisant les propriétés de l’OX dans le contexte d’administration intrapéritonéale. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’effet de la température sur l’absorption tissulaire et systémique de l’OX administrée par voie intrapéritonéale chez le rat. Nous avons procédé à une perfusion intrapéritonéale de 3 différentes doses d’OX à 3 différentes températures pendant 25 minutes chez une total 35 rats Sprague-Dawley, puis effectué le dosage des concentrations d’OX dans différents compartiments. Nous avons observé une augmentation linéaire (p<0,05) entre la dose d’OX administrée et sa concentration dans tous les compartiments (péritoine, mésentère, sang portal et systémique). De plus, avec l’augmentation de la température de perfusion, nous avons observé une augmentation de la concentration d’OX dans le péritoine mais une diminution de sa concentration dans les compartiments systémique et portal (p<0,05). Ces résultats démontrent donc que la dose et l’hyperthermie augmentent indépendamment la pénétration tissulaire de l’OX et que l’hyperthermie limite son absorption systémique. Ces observations suggèrent que l’hyperthermie pourrait réduire la toxicité systémique de l’OX. Pour connaître la cinétique de l’OX, des études subséquentes doivent être faites. / Over the last twenty years, certain patients afflicted with peritoneal carcinomatosis have been treated with a combination of cytoreductive surgery and hyperthermic intraperitoneal chemoperfusion. Supported by phase II studies only, Oxaliplatin (OX) is commonly used in this context. However, pre-clinical studies to characterize its properties in such conditions are lacking. The purpose of this project is to study the effect of temperature on tissue and systemic absorption of OX when administered by intraperitoneal route in the rat. By intraperitoneal route, we administered 3 different doses of OX at 3 different temperatures for 25 minutes on 35 Sprague-Dawley rats. Samples from selected compartments were harvested and OX concentration was measured using high performance liquid chromatography. We obtained a linear correlation (p<0.05) between OX dose and tissue concentration in every compartments analyzed (peritoneum, mesentery, systemic and portal blood). With hyperthermia, we observed an increase in peritoneum and mesentery concentration of OX, but a decrease it its systemic and portal concentration (p<0.05). Intraperitoneal administration of OX leads to high concentration of drug in local tissues. Hyperthermia enhances tissue absorption and minimizes systemic absorption suggesting it could reduce systemic toxicity. Additional studies are needed to further define the pharmacokinetics of OX administered by intraperitoneal route.