Introduction de l’article
Dans cette partie, nous avons étudié les analogues obtenus par couplage de chaînes alkyles insaturés et de types terpéniques de tailles allant de C10 à C30 : le géranyloxy-ifosfamide (G-IFO), le farnésyloxy-ifosfamide (F-IFO) et le squalénoxy-ifosfamide (SQ-IFO). L’étude du composé Squalène-thio-ifosfamide (SQ-thio-IFO) ayant été arrêtée du fait de l’utilisation de chrome lors de sa synthèse [416]. Ces composés ont montré la propriété de s’auto-assembler sous la forme de nanoparticules en phase aqueuse. Ainsi, nous avons étudié l’activité in vitro de ces nanoparticules sur un panel de lignées cellulaires, puis nous avons cherché à mettre en évidence l’avantage de cette formulation sur la stabilité chimique des composés en comparaison avec leurs formes libres. De plus, la stabilité colloïdale de ces nanoparticules a été étudiée. Faisant suite à ces résultats, nous avons sélectionné le composé montrant les résultats les plus intéressant pour la mise en place d’essais in vivo.
Nous présentons ici la méthodologie utilisée pour la formulation des composés terpéniques sous la forme de nanoparticules, leurs évaluations in vitro sur un panel complet de lignées cellulaires tumorales d’origine humaines, leurs caractérisations et stabilités colloïdales suivie de l’effet de la formulation sur la stabilité chimique des composés préactivés. Des études pharmacocinétique in
vivo préalable à l’étude pharmacotoxicologique préclinique en conditions GMP, telles que la détermination de la dose maximale tolérée, ont ensuite été menées sur le meilleur candidat potentiel parmi les composés préactivés de l’IFO, le G-IFO.
84
Poly-isoprenylated ifosfamide analogs: preactivated antitumor agents as free formulation or nanoassemblies
Charles SKARBEK1,2,3, Julia DELAHOUSSE1,2,3,7, Catherine PIOCHE–DURIEU4, Sonia BACONNAIS4, Alain DEROUSSENT1,2,3, Michael RIVARD5, Didier DESMAELE6, Thierry MARTENS5, Eric LE CAM4, Patrick COUVREUR6, Angelo PACI1,2,3,7,8.
(1) Université Paris-Sud, Laboratoire de Vectorologie et Thérapeutiques Anticancéreuses, UMR 8203, Villejuif, France-94805; (2) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire
de Vectorologie et Thérapeutiques Anticancéreuses, UMR 8203, Villejuif, France-94805; (3)
Gustave Roussy Cancer Campus Grand Paris, Laboratoire de Vectorologie et Thérapeutiques Anticancéreuses, UMR 8203, Villejuif, France-94805; (4) CNRS UMR8126, Université Paris Sud 11, Institut Gustave Roussy, Villejuif, France-94805 ; (5) Université Paris Est Créteil, Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE), UMR 7182, Thiais, France-94320; (6) Université Paris-Sud, Institut Galien, UMR 8612, Châtenay-Malabry, France-92296; (7) Gustave Roussy Cancer Campus Grand Paris, Département de Pharmacologie et d'Analyse du Médicament, Villejuif, France-94805 ; (8) Département de Pharmacie Clinique et de Pharmacocinétique, Université Paris Sud , Université Paris-Saclay, Faculté de Pharmacie, Châtenay-Malabry, France-92296.
94
Schéma 15: Représentation schématique du projet relatif à la préactivation de l’IFO. Etape 2 : Conception et évaluation pharmacologique des NPTs
Chaînes saturées courtes
C1 C10 Absence de propriétés d'auto-assemblage Encapsulation au sein de nanocapsules lipidiques (NCLs) R-X = géranyloxy farnesyloxy squalényloxy mercaptosqualényloxy
Nécessite une métabolisation (prodrogue) Faible libération de l'entité active (<20%) Protocoles hautes doses
Toxicités dues au métabolisme Absence de spécificité
IFO
Pharmacomodulation
Chaînes insaturées (terpéniques)
C10 C30
Propriétés d'auto-assemblage en milieu aqueux
Formulation sous formes de nanoparticules terpéniques (NPTs) R-X-IFO R=C10-C30 Nanocapsules lipidiques (NCLs) Nanoparticules terpéniques (NPTs)
R-X-IFO formes libres (FLs) R-X-IFO R=C1-C10
2
3
1
PREACTIVATION Aucune bioactivation nécessaire
Libération accrue du métabolite actif (>95% ) Diminution des doses administrées (à confirmer) Diminution des toxicités spécifiques (à confirmer)
Amélioration de la spécificité (effet EPR) (à confirmer) R-X-IFO
R-O-IFO EVALUATION PHARMACOLOGIQUE ET PHARMACEUTIQUE: Optimisation formulation Stabilité colloïdale Stabilité chimique Etude de libération Evaluation in vitro Détermination IC50 Evaluation in vivo Pharmacocinétique Efficacité Dose maximale tolérée
R = CH3 C5H11 C10H21
95
Discussion de l’article.
Dans cette partie, nous nous sommes intéressés à l’étude des composés terpéniques : le géranyloxy-ifosfamide (G-IFO), le farnésyloxy-ifosfamide (F-IFO) et le squalényloxy-ifosfamide (SQ-IFO) (Schéma 15). L’évaluation de l’activité cytotoxique de ces composés nous a permis de confirmer la preuve de concept de préactivation de ces composés sur un panel de lignées cellulaires cancéreuses. L’étude de la stabilité colloïdale des suspensions de nanoparticules ainsi que de la stabilité chimique de celles-ci en comparaison à leurs formes libres respectives, nous a permis de mettre en évidence des différences selon les composés étudiés et surtout en fonction de la chaîne couplée. Ainsi, une relation importante entre la longueur de la chaîne et la stabilité des nanoparticules obtenues a été observée. D’une façon générale, il a été observé que plus la chaîne utilisée est longue, meilleure est la stabilité du produit sous la forme libre. A l’inverse, plus la chaîne utilisée est courte et plus la formulation sous la forme nanoparticulaire montre son intérêt pour la stabilité colloïdale. Au vu des résultats in vitro et de la stabilité colloïdale et chimique, le produit G-IFO semble le meilleur candidat pour un développement préclinique complet préalable à son éventuel évaluation clinique. Ce composé a fait l’objet d’un dépôt spécifique de brevet d’invention [301].
Son étude sur le plan in vivo nous a permis d’obtenir des données intéressantes quant à la libération du HO-IFO au cours de l’étude pharmacocinétique mais aussi sur le mode d’administration à envisager. Au cours de cette étude, nous avons étudié l’importance de la voie d’administration, la voie intraveineuse versus la voie intrapéritonéale, ainsi que l’effet de la formulation, forme libre versus la forme nanoparticulaire, sur la cinétique de libération de l’IFO, du G-IFO et du HO-IFO. Nous avons pu observer une différence notable entre les concentrations plasmatiques de l’IFO et du G-IFO (forme libre et nanoparticulaire) selon la voie d’administration utilisée. Ainsi, il semblerait que la voie intraveineuse soit responsable d’une meilleure exposition plasmatique avec une augmentation d’un facteur 2 de l’AUC de l’IFO entre la voies IV et IP. Concernant le G-IFO, les AUCs obtenues montrent un réel gain de l’utilisation de la voie IV, et cela plus particulièrement dans le cas l’injection du G-IFO sous la forme libre. En ce qui concerne la cinétique de libération du HO-IFO à partir de l’IFO ou du G-IFO, celle-ci est variable selon le composé étudié, avec une transformation de l’ordre de 11 à 15% selon la voie d’administration dans le cas de l’IFO. Concernant le G-IFO, une libération accrue du HO-IFO a été observée avec une transformation à comprise entre 60 et 80% selon la voie d’administration. Au vu de ces résultats probants, l’administration du G-IFO sous la forme libre par voie IV a été privilégiée pour la détermination de la dose maximale tolérée. S’en est suivi une étude d’efficacité à la dose maximale tolérée, cependant celle-ci s’est avérée non concluante. L’administration du G-IFO sous sa forme libre par voie IV a mené à une nécrose prononcée au niveau du point d’injection laissant croire à une accumulation au niveau du point d’injection menant à une faible exposition. Ainsi, bien que les résultats aient été encourageants lors
96
de l’étude pharmacocinétique, l’injection à hautes doses du produit G-IFO sous la forme libre par la voie IV ne semble pas appropriée.
Afin de répondre à cette problématique, des essais de formulation de nanoparticules pégylées sont en cours. Il est connu que les nanoparticules « nues » sont rapidement excrétées du fait de leurs opsonisation, ainsi, le fait de pégylés celles-ci permet de les rendre « furtives » permettant ainsi d’optimiser leurs caractéristiques pharmacolgiques [417, 418], de ce fait, la furtivité peut ainsi permettre une augmentation de l’exposition lors de l’administration dans le cas des nanoparticules. Concernant la forme libre, des études d’efficacité par administration répétées de doses plus faibles pourrait être envisagées ou l’administration à l’aide d’une perfusion permettant une diffusion lente du produit afin de limiter l’effet d’agglutination au niveau du point d’injection.
Enfin, l’intérêt du G-IFO réside dans sa capacité à montrer une activité cytotoxique tant sous sa forme libre que sous sa forme nanoparticulaire. Dans les deux cas, une formulation pharmaceutique de type GMP est nécessaire pour poursuivre le développement préclinique voire clinique. Ces étapes sont actuellement discutées dans un environnement entrepreneurial.
97