Médicaments interagissant avec la tubuline et les microtubules PDF

21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri LES POISONS DU FUSEAU Médicaments interagissant avec la tubuline et les microtubules « Poisons du fuseau » : ensemble de médicaments (avec des PA d’origine nat...

21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri LES POISONS DU FUSEAU Médicaments interagissant avec la tubuline et les microtubules « Poisons du fuseau » : ensemble de médicaments (avec des PA d’origine naturelle) qui interagissent directement avec le fuseau mitotique et vont perturber le fuseau au stade de la mitose = action antimitotiques (point commun entre ces médicaments, ils agissent sur la tubuline) I. Tubuline : 1) Structure tubuline :  La tubuline est un élément constitutif du fuseau mitotique  un polypeptide hétérodimère de 100 kDa formé de 2 sous-unités α et β  La Polymérisation de la Tubuline au moment de la division cellulaire pour donner les microtubules cylindriques, constituées de 13 protofilaments  Microtubules se dépolymérisent pour donner de la tubuline  La tubuline possède un équilibre dynamique  Le but est de chercher des médicaments qui vont s’opposer à la polymérisation et/ou inhiber la dépolymérisation. 2) Rôle de la tubuline : Fonctions cellulaires :  Mitose : elle constitue les microtubules du fuseau mitotique rôle fondamental dans la mitose (si on inhibe la formation de tubuline, on amène les cellules cancéreuses vers l’apoptose)  Mobilité  Cohésion et forme de la cellule (cytosquelette)  Sécrétion, transport axonal  Mouvement des cils et des flagelles 1 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Les 2 phases de la mitose :  Métaphase : - Phase de rassemblement des chromosomes condensés à l'équateur de la cellule - Une polymérisation des dimères de tubuline pour induire la formation et la croissance des microtubules. - Les médicaments qui agissent directement sur la métaphase vont inhiber la polymérisation des dimères de tubulines, et parmi ceux-là on retrouve les alcaloïdes de la pervenche  Anaphase : - Phase où les chromosomes se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule avant la division cellulaire. - Les microtubules raccourcissent par dépolymérisation - Les médicaments qui agissent directement sur l’anaphase vont inhiber la dépolymérisation, et parmi ceux-là on retrouve les taxanes (dérivés de taxol, obtenu à partir de l’if) 3) Test de tubuline : Les outils biologiques mis en place dans le but de trouver de nouvelles molécules qui pourraient avoir une action antimitotique Test simple spectrophotométrique :  Un test qui caractérise l’intéraction des molécules  En présence d’un mélange on veut savoir si une molécule dedans peut interférer avec la tubuline  Effectué avec ajout de la tubuline d’animal  Dans un bac thermostaté  On suit le temps d’assemblage à 37°C puis la polymérisation par passage à 0°C 2 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Cas de la colchicine :  Ajout de la colchicine : molécule de référence antimitotique  Inhibition de la polymérisation  Dépolymérisation et passage de la température de 37°C à 0°C 4) Différents composés interagissant avec la tubuline :  Colchicine (pas utilisé comme médicament) Molécules empêchant la polymérisation du fuseau  Lignanes de type podophyllotoxine  Vinca alcaloïdes Molécules empêchant la dépolymérisation du  Taxoïdes fuseau = « stabilisateurs du fuseau »  Macrolides (épothilones) Composés supprimant/perturbant la dynamique  Eribuline : isolé à partir d’éponges naturelles des microtubules II. Inhibiteurs de la polymérisation : Vinca-alcaloïdes  Introduction : Alcaloïdes de la pervenche de Madagascar ou pervenche tropicale  Isolé : à partir de Catharanthus roseus (L.) G. Don ( Vinca rosea)  Famille : les Apocynaceae  Usage : empirique comme anorexigène (coupe faim) et antidiabétique  1957 : recherche de ces activités par des chercheurs canadiens, mise en évidence d’une activité leucopéniante  1960 : criblage par les laboratoires Eli Lilly, isolement des alcaloïdes actifs 1) La plante : - Catharanthus roseus G. Don. ( Vinca rosea) - Famille des Apocynaceae - Sous-arbrisseau vivace - Répartition : toutes les régions tropicales - Feuilles entières, ovales - Fleurs : type 5, régulières, couleur variée - Culture à titre ornemental 2) Les drogues :  Racines : Source industrielle de raubasine (NSFP, antihypertenseur)  Parties aériennes (feuilles) : - Sources : alcaloïdes indoliques (0,2 à 1% AT = Alcaloïdes Totaux) - Très grand nombre, près de 100 constituants - Inconvénient : faible rendement - Deux types : - Alcaloïdes monoindoliques en C20 - Alcaloïdes bis-indoliques en C40 3 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri - Production de la plante : - Drogue de culture - Climat tempéré chaud (USA) - Climat tropical (Inde du Sud, Madagascar) 3) Les différents alcaloïdes : Alcaloïdes monomères naturels – C20 : CATHARANTHINE : Alcaloïde indolique VINDOLINE : alcaloïde dihydrindolique - Structure : Indole = noyau aromatique + cycle a 5 atomes avec un N - Dihydroindolique : car perte de la double liaison dans le cycle à 5 atomes - Représente les composés les plus abondants dans la plantes Alcaloïdes dimères naturels – C40 : VINBLASTINE, VINCRISTINE - Nombreux alcaloïdes - Alcaloïdes bis indoliques asymétriques avec une partie indolique et une partie dihydroindolique - On retrouve 2 parties qui sont les 2 molécules précédentes - Très faible teneur en alcaloïdes binaires Utilisation des alcaloïdes monomères naturels Hémisynthèse biomimétique : essayer de produire ce que la plante produit Alcaloïdes dimères issus d’hémisynthèse : VINORELBINE - Présentées en fortes quantités Catharanthine et Vindoline - Liaison hémisynthétiquement entre Catharanthine et Vindoline - Production d’un dimère actif proche de la Vinblastine avec perte d’un fragment Vinorelbine 4 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri - Ajout d’atome de fluor à la Vinorelbine - Incorporation de l’atome de fluor ce qui rend la molécule plus soluble et plus active - Formation de nouvelle molécule Vinflunine (Javlor®) - Javlor® : dernière molécule obtenue par cette méthode 4) Obtention des alcaloïdes :  VINBLASTINE Extraction (mais en faible quantité)  VINCRISTINE Hémisynthèse à partir de Catharanthine et  VINBLASTINE de Vindoline (alcaloïdes monomères)  VINORELBINE Hémisynthèse à partir de vinblastine  VINCRISTINE (alcaloïde dimère)  VINDESINE Hémisynthèse à partir de la Vinorelbine  VINFLUNINE 5  21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri 5) Mécanisme d’action :  Interaction avec la tubuline  Blocage de la mitose en métaphase (action synchronisante) - Effet uniquement sur les cellules en division - Blocage de toute autre activité cellulaire reposant sur l’activité micro tubulaire (phagocytose et chimiotactisme leucocytaire)  Cristallisation irréversible de la tubuline intracellulaire - Déplétion de la cellule en tubuline - Arrêt de formation du fuseau mitotique  Action métabolique : Interférence avec la biosynthèse des acides nucléiques 6) Emploi des alcaloïdes : Alcaloïdes de la pervenche : 10% du marché des anticancéreux cytotoxiques Molécules utilisées en thérapeutique :  VINBLASTINE Velbé® 1974  VINCRISTINE Oncovin® 1983  VINDESINE Eldisine® 1982  VINORELBINE Navelbine® 1989  VINFLUNINE Javlor ® 2010 7) Indications thérapeutiques : Tumeurs liquides : lymphomes hodgkiniens et non hodgkiniens, Vinblastine - Vincristine - Vindésine leucémies aiguës lymphoblastiques Tumeurs solides : testicule, ovaire, sein, vessie, rein, vessie, sarcome Vinblastine - Vincristine - Vindésine de Kaposi, choriocarcinome placentaire… Tumeurs solides : poumon à petites et non à petites cellules, utérus, sein, voies aérodigestives supérieures, ostéosarcome, myélome, Vincristine - Vindésine neuroblastome… Cancer poumon non à petites cellules, cancer du sein métastatique Vinorelbine Carcinome de la vessie : Monochimiothérapie - Traitement de 2ème intention chez l’adulte dans les formes avancées ou dans les formes Vinflunine métastatiques 8) Formes d’emploi :  Vinblastine : Poudre pour préparation injectable IV  Vincristine : solution injectable IV  Vinorelbine : Solution injectable 10mg/ml en IV, Capsules VO 20-30 mg : possible en ambulatoire  Vindésine : Poudre pour solution injectable IV  Vinflunine : Solution injectable IV 6 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri 9) Effets indésirables :  Troubles du système nerveux  Troubles de la peau (alopécie, nécrose, allergie…)  Troubles du système immunitaire (bronchite, hépatite, infection bactérienne, virale…)  Troubles des organes des sens (acouphène, cécité…)  Troubles musculo-squelettiques (douleur buccale, douleur des extrémités, osseuse…)  Troubles gastro-intestinaux (amaigrissement, diarrhée, oesophagite…)  Troubles cardiovasculaires 10) Remarque :  Médicaments à conserver à une température comprise entre + 2°C et + 8°C (réfrigérateur) et 3ans max  Ne pas dépasser 72h en dehors du réfrigérateur  Conditions valables pour la Navelbine® orale en capsules délivrée en officine Précaution d’administration de la capsule : - En cas de contact avec le liquide, laver immédiatement à l’eau (pour ne pas en avoir sur les mains, toxique) - La capsule ne doit être ni mâchée, ni sucée - Ce médicament ne doit pas être pris avec une boisson chaude (sinon s’ouvre trop rapidement et s’évapore) 11) Vintafolide : a) Structure : c’est une combinaison de :  Vintafolide EEB ® poudre pour préparation injectable  Un dérivé de la vinblastine (monohydrazide de la désacétylvinblastine)  Une molécule d'acide folique  Reliées par l'intermédiaire d'un bras espaceur comprenant une fonction disulfure et un oligopeptide hydrophile  Équivalent d’un promédicament, permet de cibler certaines cellules cancéreuses b) Mécanisme d’action :  Molécule ciblant sélectivement les cellules cancéreuses : la sous-structure acide folique vise des récepteurs à l'acide folique, surexprimés à la surface de certaines cellules cancéreuses  Après endocytose, la rupture du pont disulfure permet la libération du monohydrazide de désacétylvinblastine 7 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri c) Indications thérapeutiques : Cancer de l'ovaire en ATU III. Inhibiteurs de la dépolymérisation : Taxoïdes Introduction : L’if : plante d’une toxicité connue depuis toujours 1856 : découverte de la taxine (abortifs des femmes enceintes, intoxications de bovins) 1960 : début des recherches sur les propriétés anti-tumorales de l’if au NCI : isolement du Paclitaxel (Taxol®) de l’écorce de Taxus brevifolia 1971 : Wall et Wani : isolement et structure 1979 : S. Horwitz : mécanisme d’action original 1983 : premiers essais cliniques 1) Les plantes : If du Pacifique - If d ’Europe : If du Pacifique : Taxus brevifolia Nutt. (Taxol®) If d ’Europe : Taxus baccata L. Famille des Taxaceae : - 8 espèces, - Localisation dans l’hémisphère nord, - Plantations ornementales (If d’Europe) Description : - Arbre dioïque à croissance lente, - Longévité exceptionnelle - Feuilles en aiguilles aplaties - Fruit (graine toxique) entouré d’un arille rouge sucrée et non toxique 2) Les drogues : a) If du Pacifique : Taxus brevifolia Nutt : Répartition géographique : Ouest de l’Amérique du Nord Structure du Paclitaxel (Taxol ®)  Diterpène azoté  Fortement oxygéné  11 centres chiraux (contrôle de tous les carbones, problème dans la synthèse)  Fonctions hydroxyles estérifiées : pour donner des acides organiques aminés ou non : donnent une certaine fragilité à la molécule, peuvent être coupées (cycle oxétane fragile) 8 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Problème pour la commercialisation :  L’écorce est une source non renouvelable  Pour de 1g on a 10kg d’écorces sèches : 2500 arbres pour 1kg de paclitaxel  Disparition rapide de la source  Problème écologique (habitat des oiseaux)  Etude chimiotaxonomique du genre Taxus Intérêt : recherche d’autre plante du même genre qui pourrait avoir les mêmes molécules mais en quantités plus intéressantes d) If d ’Europe : Taxus baccata L. :  Isolement de la 10-déacétylbaccatine III  Travaux sur les aiguilles :  1g de 10-déacétylbaccatine III = 5kg d’aiguilles  Source renouvelable Intérêt : Possibilité de produire le paclitaxel (une matière première d’hémisynthèse) Production par hémisynthèse du Paclitaxel : Partie compliquée à synthétiser Formation de deux nouvelles molécules : Docétaxel et Cabazitaxel 9 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Mécanisme d’action :  Ils favorisent la polymérisation de la tubuline  Ils empêchent la dépolymérisation du fuseau = « stabilisateurs du fuseau » = blocage de la mitose en anaphase Molécules utilisées en thérapeutique : PACLITAXEL 1995 DOCETAXEL Taxotère® 1996 CABAZITAXEL Jevtana ® 2012 Formes d’emploi : a) Paclitaxel :  Solution injectable IV  ABRAXANE® : Poudre pour suspension injectable 6mg/ml en IV - Forme modifiée pour limiter la toxicité + modifications des indications thérapeutiques - Nanoparticules de paclitaxel (130nm) liées à l’albumine sérique humaine via un bras succinique - Intérêts :  Favorise le transport du paclitaxel à travers les cellules endothéliales  Accumulation du paclitaxel augmentée dans la zone tumorale  Hydrosolubilité accrue e) Docétaxel (Taxotère®, Doxetaxel®) : Solution à diluer pour perfusion IV f) Cabazitaxel Jevtana® : 60 mg solution injectable à diluer pour perfusion (solution à 10 mg/ml) 10  21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Remarque dans tous les taxoïdes (sauf Abraxane) : Excipient(s)  Alcool éthylique anhydre  Huile de Ricin polyoxyéthylénée ou  Macrogol glycérol ricinoléate  Polysorbate 80  Polyvidone…  Acide citrique anhydre pour ajuster le pH Indications thérapeutiques : Tumeurs solides  Ovaire formes avancées - formes métastatique  Sein formes avancées - formes métastatique Paclitaxel  Poumon non à petites cellules  Sarcome de Kaposi associé au sida 1ère et 2ème intention  Sein métastatique – monothérapie 2ème intention  Adénocarcinome du pancréas formes métastatiques Paclitaxel - ABRAXANE ® 1ère intention en association avec gemcitabine  Cancer du poumon non à petites cellules 1ère intention en association avec le carboplatine 38  Poumon non à petites cellules  Sein formes avancées - formes métastatique – formes opérables sans atteinte Docétaxel - TAXOTÈRE® ganglionnaire  Prostate, estomac, oesophage, voies aérodigestives supérieurs… 2ème et 1ère intention  Cancer de la prostate hormonorésistants et formes métastatiques Cabazitaxel - JEVTANA® 2ème intention (Association avec prednisone ou prednisolone) Toxicité :  Docetaxel plus actif et plus toxique que le Paclitaxel  Hématologiques (neutropénie sévère)  Nausées, vomissements, constipation, diarrhées  Alopécie  Fièvre  Neurologique : neuropathies périphériques paresthésies –Taxol  Atteinte cutanée  Hypersensibilité (liée également au solvant d’administration) 11 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri Chimie du Docetaxel – RSA – Relation structure et activité : Synthèse totale très complexe :  Molécule de taille importante  Nombreux carbones asymétriques : problème de sélection des énantiomères  Nombreuses étapes  3 procédés de synthèse académique : rendements faibles  pas de production industrielle avec ces méthodes : Extraction indispensable (sources naturelles) 3) Grandes étapes de la production : a. Extraction : - A partir du 10-déacétylbaccatine III - Aiguilles de l’if d’Europe - Aiguilles d’if d’au moins 7 ans - Récolte en été - Teneur : 500g d’aiguilles 1 dose de 80 mg - Commandes anticipant 2 ans à l’avance les besoins en médicaments b. Production de PA pharmaceutiques : - Hémisynthèse du Docetaxel - Chimie complexe en plusieurs étapes (réalisées sur 3 sites d’Aventis) 3. Production de formes pharmaceutiques : - Plusieurs excipients, mise en forme pharmaceutique - Obtention d’une forme administrable à l’homme 12 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri IV. Composés perturbant la dynamique des MT : Eribuli Source :  Sources de produits biologiquement actifs (Invertébrés marins)  Isolé en 1980 à partir de Halichondria okadai (caractéristique : Activité anti tumoral élevée)  Extraction de plusieurs éponges marines de l’océan pacifique (0,1mg/Kg)  Traces dans d’autres espèces : (ex. Lissodendorix species)  Partie noire = E7389 : a pu être produit par synthèse, 60 étapes de synthèse avec une activité anticancéreuse qui reste inchangée  Quantité nécessaire 1-5 kg/an  Aquaculture de Lissodendorix  1992 Première synthèse totale de l’halichondrine B par Kishi  Structure simplifiée d’un fragment = E 7389 = Eribuline profil d’activité semblable Production - Mésylate d’éribuline :  Eribuline : E 7389  Analogue synthétique d’un produit naturel complexe l’halicondrine B  Obtention : par synthèse totale : - Comprenant 62 étapes de synthèse - Contrôle de 19 stéréocentres Mécanisme d’action : Mésylate d’éribuline HALAVEN ® :  Liaison à la tubuline et aux microtubules  Suppression de la dynamique des microtubules 13 21/11/2023 UE2 TAC cours 1 Mr El Omri  Inhibition de la phase de croissance des microtubules  Perturbation des microtubules par agrégats de tubuline  Mécanisme spécifique (perturbateur) Indications thérapeutiques :  Mésylate d’éribuline - HALAVEN® : solution injectable IV 0,44mg/ml  Cancer du sein : formes localement avancées - formes métastatiques  Liposarcome (= sarcome des tissus mous) Effets secondaires :  Hématologiques (neutropénie, anémie)  Neurologiques (neuropathies périphériques)  Cardiaques  Alopécie, fatigue... Conclusion DCI Spécialités Indications thérapeutiques VINBLASTINE Velbe* Tumeurs liquides, solides VINCRISTINE Oncovin* Tumeurs liquides, solides VINORELBINE Navelbine* Poumon non à petites cellules VINDESINE Eldisine* Tumeurs liquides VINFLUNINE Javlor* Carcinome de la vessie VINTAFOLIDE Vintafolide Eeb* Ovaires Ovaire, sein, poumon non à petites PACLITAXEL Taxol* cellules… DOCETAXEL Taxotere* Poumons, sein, prostate CABAZITAXEL Jevtana* Prostate ERIBULINE MESYLATE Halaven* Sein - Les alcaloïdes indoliques binaires, ont constitué une avancée importante dans la chimiothérapie anticancéreuse (leucémie, lymphomes…) (ça a été les premiers) - Mécanisme d’action considéré initialement comme original « poison du fuseau » car action sur le fuseau mitotique - Le test « tubuline » permet de sélectionner de nouvelles substances à partir d’un mélange - If d’Europe source renouvelable « 10-déacétylbaccatine III » (et plus d’If d’Amérique) Taxoïdes : Paclitaxel, Docétaxel et Cabazitaxel - Source marine : à développer car énormément d’espèces marines (- 1% découvert) - Les produits naturels sources de nombreux anticancéreux… 14