La thérapie photodynamique avec des dérivés de ALA

L’utilisation topique de ALA est, dans un sens, restreinte par le caractère hydrophile de ALA envers les cellules néoplasiques et/ou par sa faible diffusion au travers des lésions de la peau, particulièrement dans le cas de tumeurs épaisses. Comme il l'a été expliqué précédemment, ALA rencontre des difficultés, à cause de son caractère hydrophile, pour traverser les membranes cellulaires. Afin d’obtenir une production de PpIX suffisante, il est nécessaire d’utiliser des concentrations d’ALA importante. Il est donc indispensable de remédier à ce problème : une solution est représentée par l’utilisation de "prodrugs" [143].

Une "prodrug" est un précurseur chimique d'un médicament possédant des propriétés pharmacologiques plus favorables que ce dernier. La "prodrug" est en fait lui-même pharmacologiqument parlant inactif, mais il est converti en médicament par des enzymes ou

par d'autres facteurs sur le lieu de son action. Dans le cas du développement de "prodrugs" de ALA, la voie de synthèse conduisant à la PpIX reste inchangée, exception faite d'une étape initiale supplémentaire pour la transformation du précurseur.

Les "prodrugs" peuvent être synthétisés pour différentes raisons : par exemple, pour aboutir à une meilleure stabilité du produit [144], ou afin de faciliter l'accès de la zone à traiter à la substance active. Dans le cadre d'une application en dermatologie, le but est d'obtenir un composé caractérisé par un meilleur taux de pénétration dans les tissus. Pour ALA, il est donc nécessaire de développer un composé moins hydrophile.

L'intérêt de considérer une "prodrug" [145] en lieu et place d’ALA est toutefois limité par deux facteurs : la vitesse de diffusion du composé dérivé d’ALA à travers les membranes cellulaires et la vitesse à laquelle ce même composé est converti par les enzymes en produit actif. Il est en fait très important de définir lequel de ces deux facteurs contribue le plus à obtenir une concentration élevée de PpIX dans les cellules tumorales, de manière à pouvoir prévoir le comportement chimique de nouveaux dérivés d’ALA. En effet, il existe actuellement aussi bien des "prodrugs" nécessitant une hydrolyse enzymatique rapide pour une meilleure action thérapeutique que des dérivés devant être convertis plus lentement pour favoriser la réaction.

Une série d'esters aliphatiques de ALA ont déjà été synthétisés et testés [146-148] (

). Des mesures de fluorescence in vitro (culture des cellules) et in vivo ont été effectuées afin de déterminer leur potentiel en tant qu'agent photosensibilisateur [123;145;146;149]. Les dérivés esters de ALA ont montré une meilleure affinité biologique dans les lésions cutanées due à leur caractère lipophile. Le dérivé estérifié va franchir plus facilement les membranes cellulaires, il est ensuite déestérifié au sein des cellules et des tissus par des estérases. De nombreuses études ont été menées sur les esters de ALA, les premiers esters synthétisés ont été faits avec la série des alcools aliphatique C1-C8. Les meilleurs résultats ont été obtenus sur des cultures de cellules in vitro (lignées cellulaires WiDr et VHIK de carcinome du colon humain) avec les esters à longue chaîne (C6-C8) [145;150].

Figure 28

Figure 28: Mesure de la fluorescence des esters aliphatiques de ALA (C1-C8) après 6 heure d'incubation. Avec : AM=ALA-OMe, AE= ALA-OEt, APr= ALA-OPr, AB= ALA-OBu, APt= ALA-O(CH )Me, AH= ALA-

0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06 2.00E+06 F lu o rescen ce ( a.u .) ALA AE AB AH Fluorescence de la PpIX t=6 heures

produisent moins de fluorescence que ALA par formation de PpIX [143]. L’allongement de la chaîne aliphatique entraîne également des problèmes de solubilité lorsque l’on dépasse C8, ce qui rend inintéressant l’utilisation d’esters plus longs, comme il est nécessaire pour envisager une utilisation thérapeutique du produit, d’avoir une bonne solubilité dans un milieu aqueux. Lors des études sur les animaux, il a été démontré que les esters de ALA avec des chaînes courtes sont déestérifiés et convertis en porphyrine dans la peau saine des souris. La fluorescence des porphyrines induite par ALA estérifié était similaire ou plus forte que celle produite par ALA (en contraste avec les résultats in vitro). De plus, les études préliminaires ont démontré que l’application topique du méthyle ester aboutissait à une meilleure inhibition de croissance des tumeurs (WiDr) xénogreffées in vivo que l’application topique de ALA. Lors des essais cliniques avec des lésions nodulaires (BCC), la fluorescence des porphyrines produites à partir de ALA avec les esters à longues et courtes chaînes a été plus importante et surtout répartie de façon plus homogène au sein de la tumeur, une augmentation de la sélectivité, a également été observée. Il est étonnant de constater que l’utilisation topique des esters de ALA engendre moins de problèmes durant et après l’exposition à la lumière, les raisons de ce phénomène ne sont pas encore complètement comprises. Puisque l’utilisation de ALA-OMe entraîne moins d’effets secondaires et que sa sélectivité est meilleure envers les cellules tumorales, cette molécule est employée préférentiellement au Norvegian Radium Hospital, il faut également signaler que l’hexylester d’ALA est également fréquemment utilisé pour le traitement des tumeurs de la vessie [149]. D'autres expériences ont également été réalisées afin de vérifier si les alcools, libérés suite à l'hydrolyse enzymatique de l'ester correspondant, avaient une influence sur la quantité de PpIX produite dans les cellules. Mais les résultats obtenus n'ont pas permis de démontrer que l’alcool relâché durant l’hydrolyse de l’ester augmentait l’efficacité du traitement en favorisant la production de PpIX. La modification de ALA par estérification, a amené de nombreuses améliorations, lors de traitements topiques par rapport à ALA. Cependant la pharmacocinétique et la toxicité des esters sont encore relativement méconnues.

Toujours dans le concept des prodrugs, une autre approche de modification de ALA a été développée. L‘utilisation de système avec une structure de dendrimère [151] contenant une substance thérapeutique active est une méthode attractive, afin d’amener le médicament sur les tissus ciblés, particulièrement dans le cas de la chimiothérapie [152]. Dans le passé, la plupart des polymères étudiés pour le transport des médicaments étaient soit linéaires soit hautement ramifiés. Les avancées récentes dans le domaine des polymères permettent de nos jours de synthétiser des polymères fortement ramifiés dont la structure est parfaitement contrôlée tels que les dendrimères (Figure 29). Ce type de structure permet d’envisager de greffer sur le polymère une substance utilisée pour des traitements médicaux [153]. Le médicament peut être fixé soit sur un dendrimère déjà formé [91;154;155], dans ce cas il n’est pas facile de contrôler précisément la fixation de la substance, soit la molécule est incorporée à la structure du dendrimère durant la synthèse. La deuxième méthode présente l’avantage de permettre la réalisation d’un "prodrug" polymérique dont la structure est bien définie, la taille et la quantité de substance active fixée sur le polymère sont connues.

N H N O O NH O OR N H O OR OR OR NH O N O N H OR OR OR O NH O OR _OR OR N H O N O O N H OR OR OR N H O OR OR OR 118 R=ALA-Boc 119 R=ALA.TFA TFA CH₂Cl₂ OR _OR

Figure 29 : Exemple de dendrimère contenant ALA