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Inhibiteurs de topoisomérases
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Inhibiteurs de topoisomérases
• Rappel sur les ADN topoisomérases
• ADN topoisomérases et cancer
• Inhibiteurs de top1
• Inhibiteurs de top2
• Inhibiteurs multicibles
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DNA topoisomérases Classe d’enzymes impliquées dans la régulation du degré de super-
enroulement de l’ADN la régulation du degré de super-enroulement de l’ADN est
essentielle lors de la transcription et de la replication de l’ADN. Les topoisomérases I (top1) réduisent le degré de super
enroulement en créant des cassures monocaténaires suivies de religation.
Les topoisomerases de type II (top2) (such as bacterial gyrase) réduisent le degré de super enroulement en créant des cassures bicaténaires suivies de religation.
• De nouvelles topoisomerases de type I and II (topoisomerase III & IV) ont été découvertes. – Certaines top3 seraient impliquées dans la régulation des
recombinaisons– Les topoisomerase IV interviennent dans la ségrégation des
chromosomes qui viennent d’être repliqués.
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Mécanisme général d’action
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Structure des Topoisomérases
• Toutes ont un résidu tyrosine qui attaque le squelette phosphate de l’ADN
• L’énergie du pont phosphodiester est préservée sous la forme d’une liaison covalente réversible ADN-protéine
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Structures communes aux topoisomérases
• Domaine 5Y – CAP (Catabolite Activator Protein)– Porte le résidu tyrosine
catalytique– Qui se lie de façon
covalente à l’extrémité 5’ de l’ADN
– Après l’attaque nucleophilique du pont phosphodiester
• Domaine Toprim (Topisomerases / primase)– Groupement acide
permettant la liaison de Mg2+ ,
– Cofacteur requis pour la fonction catalytique
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Structures communes aux topoisomérases
• Domaine GHKL ATPase – Se dimérisent après
liaison ATP– Pour former une « porte »– A travers laquelle les
duplex d’ADN passent
• Domaine de transduction– Essentiel pour
l’hydrolyse d’ ATP
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ADN topoisomérase I• Réduit le super-enroulement de l’ADN
– En créant une cassure monocaténaire transitoire
– A travers laquelle un ADN intact mono- ou bicaténaire passe
– Puis en réparant la cassure.
• Quelques caractéristiques spécifiques– Top1 agit en l’absence d’hydrolyse d’ATP.– Top1 est un monomère fonctionnel.
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Génétique top1
• 1 gene: 20q11.2-q13.1
• 21 exons
• 20 exons
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Structure générale Top1
• Bleu: AA 4-211• Blanc: AA 182-190,
formant une boucle entre les hélices F & G
• Jaune: AA 212-582 • Magenta: site actif
tyrosine
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Mécanisme de relaxation des top1
• Après clivage de l’ADN• Le domaine 5Y-CAP
s’écarte du corps de top1
• Séparant les extrémités rompues
• Et permettant le passage d’un 2ème brin d’ADN à travers cette porte.
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Schéma de l’action de Top1
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Topoisomérase IIα
• Série de modules catalytiques liés par des « tiges » flexibles.
• Au moins 3 sites distincts d’interaction protéine-protéine gouvernant les interactions entre ces modules
• Ces 3 sites créent 2 « trous » internes qui captent transitoirement l’ADN pendant la réaction de transport.
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Top2α: gène
• Localisé en 17q21
• Très proche de c-erbB2
• Code pour top2α (170kD)
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Topoisomérase IIβ
• Mécanisme des « 2 portes »– Le segment T passe
à travers tout l’enzyme.
– Cette action impose la créations de 2 (séparables indépendamment) interfaces protéine-protéine
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Topoisomérases et cancer
• Top1– Pas d’études systématiques– Relation gènes-ARN-protéine et ?
• Type de cancer• Protéine• Activité des inhibiteurs
• Top2– Peu d’études– ++ délétions et amplifications– Associées à amplification de c-erbB2 dans les
cancers du sein.
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Inhibiteurs de topoisomérases
• La molécule (ou son métabolite actif) doit– Pénétrer dans la cellule– Atteindre le noyau sous forme active
• Elle se lie alors aux complexes ADN-topoisomérase (complexes clivables ADN-protéines)
• Et inhibent la religation de l’ADN
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Inhibiteurs de top1
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Irinotecan
• Molécule non reconnue par le système de résistance multiple.
• Métabolisé partiellement par les carboxyestérases en un métabolite, le SN 38, inhibiteur plus actif que l'irinotécan et principal responsable de l'activité.
• Existent sous forme– Lactone : active – Hydroxylée : inactive– Equilibre pH dépendant des deux formes (acide lactone)
• Possède une composante inhibitrice de l'acétylcholinestérase pouvant être à l'origine d'un syndrome cholinergique aigu.
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Irinotecan: PK• Absorption
– après une perfusion veineuse de 350 mg/m2 en 30 minutes, la concentration plasmatique maximale est voisine de 6,2 mcg/ml.Le pic plasmatique du SN 38, le métabolite actif, apparaît 1-1,5 heures après le début de la perfusion.
• 1000 fois plus actif• AUC=2-3% AUC CPT11
• RépartitionLiaison aux protéines plasmatiques : 35% pour l'irinotécan et 94% pour le SN 38.
• Demi-VieLa demi-vie plasmatique de l'irinotécan et du SN 38 se situe entre 10 et 14 heures.
• MétabolismeMétabolisé par la carboxyestérase en SN 38, métabolite actif qui subit une glucuroconjugaison.
• Elimination– Voie rénale :15 à 20% de la dose sont éliminés dans les urines en 24 heures principalement
sous forme inchangée.– Voie biliaire :élimination du dérivé glucuronconjugué du SN 38 ainsi que de l'irinotécan. Rôle
cyp3A4 interactions
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Irinotecan: PK résumée
Irinotecan SN-38
Dose (mg/m2)
Cmax
(ng/mL)
t ½ (h)
Vz (L/m2)
CL (L/h/m2)
Cmax
(ng/mL)
AUC0-24
(ng·h/mL)
t ½ (h)
125(N-64)
1,660 ±797
5.8a ±0.7
110 ±48.5
13.3 ±6.01
26.3 ±11.9
229 ±108
10.4a ±3.1
340(N-6)
3,392 ±874
11.7b ±1.0
234 ±69.6
13.9 ±4.0
56.0 ±28.2
474 ±245
21.0b ±4.3
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CPT11: CRC métastatiquesEtudes princeps
Etude 1 (Américaine) Etude 2 (Européenne)
Irinotecan + Bolus 5-FU/LV /s x
4 q 6 S
Bolus 5-U/LV /j x 5
q 4 S
Irinotecan /S x 4 q 6
S
Irinotecan + 5-FU/LV
perf
5-FU/LV perf
N 231 226 226 198 187
RR(%) 39 21 18 35 22
(p<0.0001)c (p<0.005)c
PFS (mo) 7.0 4.3 4.2 6.7 4.4
(p=0.004)d (p<0.001)d
OS (mo) 14.8 12.6 12.0 17.4 14.1
(p<0.05)d (p<0.05)d
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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140days
5
Tumor Volume (cm3)
ContrôleTopotecan
IMC-C225 + topotecanIMC-C225
Cetuximab & topotecan : Colonic xenografts
110
4
3
2
1
00 10 20 30 40 50 60 70
days
3
Tumor Volume (cm3)
2
1
0
ZD1839 ZD1839 et et topotecantopotecan sur les sur les tumeurstumeurs GEO x GEO xéénogrnogrefféeseffées
ZD1839ZD1839 + Topotecan
TreatmentTreatment
Topotecan
IMC-C225
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CPT11 et CRC: association cytostatiques
• folfiri + bevacizumab > folfiri
• CPT11+ cetuximab > cetuximab chez malades résistants à CPT11
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Irinotecan: effets indésirables• Cardiovasculaires
•Vasodilatation – flush (11%) Immédiat• Peau et phanères
•Alopécie (46%) précoces•Rashs (14%) précoces
• Extravasation (0%)• Digestifs
•Diarrhée• Précoce (43%) Immédiat• Différée (83%) précoces •Nausée (82%) Immédiat•Vomissements (63%) Immédiat•Douleurs (68%) Immédiat, précoces•Stomatite (30%) Précoce
•Pulmonaires (++ Japon)•Pneumopathies interst. Retardées
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Irinotecan: hématologiques (G4)
• Neutropénie 12%
• Thrombopénie 4%
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Topotecan (Hycamtin)
• Molécule non reconnue par le système de résistance multiple.
• Existe sous forme– lactone : active – Hydroxylée: inactive– équilibre pH dépendant des deux formes
(acide lactone)
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Topotecan: PK• Absorption
– après une perfusion veineuse de 0.5-1.5 mg/m2 en 30 minutes
• RépartitionLiaison aux protéines plasmatiques : 35%
• Demi-VieLa demi-vie plasmatique terminale 2 & 4h
• Métabolisme hépatique minoritaireN-déméthylation.
• Elimination– Voie rénale :30% de la dose sont éliminés dans les urines en 24
heures principalement sous forme inchangée ajustement en cas d’insuffisance rénale.
– Voie biliaire :CYP1A2, CYP2A6, CYP2C8/9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E, C.P.A., CYP4A interactions
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CPT11: ADOVCA: 1,5 (mg/m2/j x5)
• Monochimiothérapie de 2ème ligne– RR 20-30%– PFS ≈ 5-6 mo– OS ≈ 10-12 mo
• Associations (mais hématotoxicité)– Anthracycline liposomale– autres
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Topotecan EI non hématologiques
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Topotecan: hématologiques (G4)
• Neutropénie– 39%– Durée ≈7 jours
• Thrombopénie – 27%– Durée ≈5 jours
• Anémie (G3-4)– 37%– Transfusions: 52%
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Topotecan: développements
• Indications– SCLC 1ère et 2ème ligne
• Voie orale
• Autres associations– Antimétabolites: capecitabine– Alkylants
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Inhibiteurs de topoisomérase II
• ANthracyclines– DNR– DOX– EDOX– DMDNR
• Podophylotoxines– Etoposide– Teniposide
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Configuration spatiale de l’ADN
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Structure des anthracyclines
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Intercalation d’une anthracycline dans l’ADN
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Relation intercalation-inhibition topoisomérase
• Incomplètement connue
• L’intercalation crée une détorsion de 13-15°
• Ceci « attirerait » Top2 qui se lie à l’ADN et à l’anthracycline
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EI aigus communs aux anthracyclines 1) hématologie
• Dépendant de la dose et de la fonction médullaire+++ LA, DNR, DMDNR– LA:
• Pancytopénie chez 100%• Durée ≈ 15 jours
– TS• Neutropénie G4: 20-40%• Thrombopénie G4: 2-10%• Anémie G3-4: 10-20%
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EI aigus communs aux anthracyclines 2) extravasation
• Toutes les anthracyclines libres sont caustiques – Utiliser voie veineuse centrale– S’assurer du débit de la ligne de perfusion– Rinçage de la voie de perfusion
• Extravasation– Rougeur et douleur immédiates– Risque de nécrose dans 50%– Traitement
• Rinçage abondant• Excision• Administration locale de dexrazoxane
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EI aigus communs aux anthracyclines 3) non hématologiques
% % G3-4
NV 80% 50%
Mucite 40% 15%
Troubles transit 30% <10%
Dermatose 20% <5%
Troubles du rythme
20% <5%
Alopécie 80-100%
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Cardioxicité tardive caractéristiques des anthracyclines
• Liée à la création de complexes réactifs Fe+++ anthracyclines• Donneurs de radicaux libres
– Non captés dans le myocarde peroxydation des lipides membranaires
• Deux présentations– Tardive cumulative (DNR, DOX >450mg/m2, EDOX>900mg/m2,
DMDNR≈80mg/m2): insuffisance cardiaque globale– Très tardive: enfants traités par DNR ou DOX: révélation jusqu’à 20 ans après le
traitement par une insuffisance cardiaque globale pouvant conduire à la transplantation cardiaque
• Prédiction médiocre– FEVG isotopique ou echographique (troubles focaux de la mobilité myocardique)– Marqueurs biologiques non validés
• Prévention– Dexrazoxane– Anthracyclines liposomales
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Toxicité tardive des top2 inhibiteurs: LAM
• Délai d’apparition court 2-5 ans
• Typiquement– Pas de MDS préalable– Aisément typable: M2, M3, M4eo– Chimiosensibles
• Liées à– Dose instantanée– Dose cumulée
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ANthracyclines: dose (mg/m2)
DNR
LA
DOX EDOX DMDNR
LA
50x3 50-90 /21j
60-100 /21j
12x3
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Anthracyclines: PK
DNR DOX EDOX DMDNR
liaison 50-60% 74-80% 77% >95%
T1/2 18-24h 20-48h 33h 20-25
VD (L/kg) 20-30 20-30 21-27 ≈30
Metab. Foie,ol Foie, ol Foie,ol Foie,ol
Elimin. 40% biliaire
50% biliaire
35% biliaire
>50% biliaire
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ANthracyclines, indications (++associations)
LAM LAL Sein adj SeinM+ Sarc Lymphomes Ovaire NSCLC Testis SCCDNR +ARACDMDNR +ARACDOXEDOXLip DNRLip DOX
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Podophylotoxines: etoposide
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VP16, PK 1)
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VP16: PK 2)Metabolisme
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VP16: EI hematologiques et immuno-allergiques
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VP16 EI digestifs
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VP16 DosesLA TS
PO 100 mg x 3-10j
IV 2h (mg/m2)
100x3-5 100x3
CIV HD 1800-2400 en 24-36h
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VP16: indications majeures• Cancers du testicule (EP, BEP)
• Choriocarcinome (EP,BEP)
• SCLC (EP)
• LNH
• T. SNC adulte et enfant
• RMS alvéolaire enfant
• Nephroblastome