Comme cela a été mentionné puis développé précédemment, les oxazaphosphorines sont encore très utilisées dans le traitement de divers types de cancers et reste, à ce jour, des composés thérapeutiques montrant une forte activité dans le traitement du cancer que ce soit en traitement seul [6, 9, 288], en traitement combiné avec d’autres agents antitumoraux [7, 8, 271, 289] ou encore avec des anticorps monoclonaux lors d’essais de phases cliniques [290]. Dans le cas de l’IFO, bien qu’il soit utilisé en routine en clinique, il présente des inconvénients liés à son métabolisme et aux problèmes de toxicité qui en émane [55, 275, 291, 292]. Dans le cas du cyclophosphamide, celui-ci est un agent antitumoral ayant un index thérapeutique bien meilleur que celui de l’IFO et possède en complément de son effet antitumoral, un effet immunomodulateur [293-297] (Schéma 9).
Schéma 9 : Caractéristiques du CPM et de l'IFO
Afin de supprimer ou de limiter les toxicités de l’IFO, ce travail de thèse s’est consacré au développement d’une stratégie de pharmacomodulation ayant pour objectif d’accroître la libération du composé HO-IFO par la conception de composés préactivés en position 4. La préactivation de cette position a déjà fait l’objet de nombreux travaux ayant permis de synthétiser des molécules actives ne nécessitant pas l’action de CYP.
OXAZAPHOSPHORINES Oncologie Dose: 1,5 to 3 g/m2 TOXICITE +++ Cytotoxique Immunomodulateur Oncologie – Hématologie Dose: 50 to 20 mg/m2 Maladies inflammatoires Dose: 75 – 150 mg/j Cytotoxique Immunomodulateur
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Dans notre cas, les travaux de recherche initiés précédemment ont porté sur :
1) la préactivation de l’IFO en position 4 par oxydation anodique de l’IFO donnant lieu à la méthoxylation sélective du carbone en position 4 et permettant l’obtention d’un précurseur préactivé correspondant à la forme biomimétique du HO-IFO [298], et ;
2) la mise en œuvre d’une méthodologie de greffage de dérivés squaléniques dans cette même position par le Dr J. Caron [299] et le Dr H. Chapuis (Projet ANR NanoSqualOnc (Program P2N Grant N° M Nano-00301)).
L’ensemble de ces travaux ont donné lieu à un premier brevet d’invention [300].
Ce travail de thèse a ainsi eu pour objectifs la synthèse de nouveaux dérivés préactivés de l’IFO, de leur formulation sous la forme de nanosystèmes suivi de leur évaluation pharmacologique (Schéma 10).
Le premier objectif était d’optimiser le protocole d’oxydation anodique de l’IFO suivi de la synthèse de nouveaux composés préactivés par greffage de différentes chaînes en position 4. Ce travail a permis de réaliser la synthèse d’une série de composés préactivés de l’IFO avec des chaînes de longueurs comprises entre 1 et 30 carbones, celles-ci possédant ou non des motifs insaturés. Le second objectif fut de développer des formulations permettant l’obtention de nanosystèmes à partir des composés précédemment obtenus. D’une part, les composés préactivés avec des chaînes longues (C10-C30) insaturées de type terpénique ont démontré la propriété de s’auto-assembler spontanément en phase aqueuse grâce à leurs caractéristiques intrinsèques. D’autre part, les composés préactivés par des chaînes saturées courtes (C1-C10), n’ayant pas cette propriété d’auto-assemblage, ont bénéficié de la capacité d’être encapsulé au sein de nanocapsules lipidiques développées par l’unité de « micro et nanomedecines translationnelles» (MINT, U1066) de l’Université d’Angers. Les nanocapsules lipidiques ont ainsi été formulées puis caractérisées au sein de cette même unité.
Ensuite, l’objectif final a été de réaliser l’évaluation pharmacologique de l’ensemble des composés synthétisés préactivés de l’IFO sous leurs formes libres ou nanoparticulaires. Parmi ces nouveaux dérivés préactivés de l’IFO, nous avons pu réaliser l’étude pharmacologique (in vivo) plus approfondie du composé géranyloxy-ifosfamide (G-IFO) que ce soit sous la forme libre ou nanoparticulaire et dont la synthèse a fait l’objet d’un brevet d’invention [301].
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Schéma 10: Représentation schématique du projet relatif à la préactivation de l’IFO. (1) Préactivation de l’IFO, (2) conception et évaluation pharmacologique des nanoparticules
terpéniques, (3) conception et évaluation pharmacologique des nanocapsules lipidiques
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 R = CH3 C5H11 C10H21
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
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Enfin, en complément de ces objectifs, le dernier axe de ce projet a été de réaliser l’étude du potentiel effet immunomodulateur de l’IFO en comparaison au cyclophosphamide (Schéma 11). Cela dans la perspective d’une utilisation de cette propriété particulière des oxazaphosphorines qui, avec l’avancement des progrès de l’immunothérapie en cancérologie, peut se révéler intéressante à explorer.
Schéma 11 : Représentation schématique du projet relatif à l’immunomodulation par les oxazaphosphorines
ETUDE DU POTENTIEL EFFET IMMUNOMODULATEUR DE L’IFO vs le CPM
Etude de l’effet immunomodumateur de l’IFO en présence de tumeur
Etude de l’effet de la déplétion des Lymphocytes T sur l’activité
antitumorale de l’IFO Etude de l’effet immunomodumateur
de l’IFO en absence de tumeur
Effet immunomodulateur de l’IFO ?
Preuve de concept de l’effet immunomodulateur de l’IFO? Effet de la tumeur sur l’expression des
cellules immunitaires? Dose d’IFO immunomodulatrice?
OXAZAPHOSPHORINES Oncologie Dose: 1,5 to 3 g/m2 TOXICITE +++ Cytotoxique Immunomodulateur Oncologie – Hématologie Dose: 50 to 20 mg/m2 Maladies inflammatoires Dose: 75 – 150 mg/j Cytotoxique Immunomodulateur X-OXAZAPHOSPHORINES (X-OXAZA)
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