Développement et radiosynthèse de ligands du récepteur tyrosine kinase neurotrophique type 2 (TrkB) marqués aux carbone-11 et fluor-18 pour l’imagerie cérébrale par tomographie d’émission de positons

Ce mémoire présente mes travaux ayant menés au développement d’une première génération de radioligands marqués au fluor-18 (t1/2 = 110 min) et au carbone-11 (t1/2 = 20.4 min) destinés à l’imagerie cérébrale in vivo du récepteur tyrosine kinase neurotrophique de type 2 (TrkB) en tomographie par émission de positons (TEP). Ces travaux reposent sur l’identification récente de ligands de TrkB non peptidiques à hautes affinités dérivés du 7,8-dihydroxyflavone. La synthèse d’une série de dérivés du 7,8-dihydroxyflavone non-radioactifs de même que des précuseurs à l’incorporation du fluro-18 et du carbone-11 a d’abord été effectuée. Partant des précurseurs adéquats synthétisés, la radiosynthèse de deux radioligands, l’un marqué au fluor-18 et l’autre au carbone-11, a été développée. Ces radiosynthèses reposent respectivement sur une 18F-radiofluorination nucléophile aromatique nouvelle et hautement efficace et sur une 11C-méthylation N-sélective. Les radiotraceurs de TrkB ainsi obtenus ont ensuite été évalués in vitro en autoradiographie et in vivo en tant que traceurs TEP dans des rats. L’évaluation des propriétés physico-chimique de même que de la stabilité in vitro des radiotraceurs sont présentées. Partant d’une série d’analogues cristallisés de ces flavones synthétiques, une étude de relation structure-activité a été menée. La combinaison de cette étude, de pair avec l’évaluation in vivo de la première génération de radiotraceurs de TrkB a aussi permis d’investiguer les pharmacophores nécessaires à l’affinité de ces ligands de même que d’identifier des fragments structurels associés au métabolisme des radiotraceurs. La radiosynthèse d’un troisième radioligand de TrkB et son évaluation TEP in vivo de même que la mise en lumière des modifications structurelles utiles au développement d’une seconde génération de radioligands de TrkB avec des propriétés optimisées pour fin d’imagerie TEP sont aussi détaillés.

Régulation de l’activité transcriptionnelle des récepteurs des estrogènes (ER) par le récepteur à chimiokine CXCR4 et les récepteurs à activité tyrosine kinase ErbB2 et ErbB3

La régulation de la transcription des gènes par les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ joue un rôle important dans la croissance cellulaire et dans le développement du cancer du sein. Une augmentation de l’expression de CXCR4 et de son ligand SDF-1/CXCL12 corrèle avec un phénotype plus agressif du cancer du sein. Ici, nous démontrons un mécanisme de boucle de régulation positive entre la signalisation de CXCR4/SDF-1 et l’activité transcriptionnelle des ERs dans des cellules cancéreuses mammaires. L’activité transcriptionnelle de ER et l’expression de gènes cibles de ER, dont SDF-1 lui-même, sont augmentées dans la lignée cancéreuse mammaire MCF-7 en réponse à SDF-1. Ces effets sont bloqués par l’anti-estrogène fulvestrant et par la délétion de CXCR4. Par ailleurs, l’expression des gènes et la prolifération des cellules cancéreuses mammaires MCF-7 en réponse à l’estrogène sont altérées par l’inhibition de CXCR4. La signalisation par les facteurs de croissance joue un rôle important dans le cancer du sein. La surexpression et la dérégulation de la signalisation par le récepteur à activité tyrosine kinase ErbB2 corrèlent avec un phénotype tumoral mammaire plus agressif et un moins bon pronostic. Cependant, comment la signalisation de ErbB2 et de CXCR4 sont fonctionnellement reliées dans la régulation de la réponse de ER dans les cellules cancéreuses mammaires n’est pas connue. Nous démontrons ici que CXCR4 régule négativement l’expression protéique de ErbB2 et de son partenaire d’interaction ErbB3 ainsi que la phosphorylation de ErbB2. CXCR4 altère l’activation de la voie PI3-K/Akt par le dimère ErbB2/ErbB3 en réponse à héréguline alors qu’en présence de SDF-1, les niveaux d’activation sont récupérés. Nous avons trouvé que héréguline-β promouvoit la phosphorylation de la sérine 339 de CXCR4, un site important pour l’internalisation et la signalisation du récepteur. De plus, le recrutement de ErbB2 à CXCR4 est favorisé par ErbB3 et héréguline-β. L’activité transcriptionnelle ainsi que l’expression des gènes cibles de ER en réponse à l’héréguline sont relevées avec l’expression de CXCR4 et partiellement récupérées avec l’addition de SDF-1. Ces résultats démontrent que le recrutement de CXCR4 à ErbB2 altère la signalisation médiée par ErbB2/ErbB3 ainsi que l’activité hormonale de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. Nous travaux ont permis d’identifier et de caractériser l’impact de la signalisation médiée par des récepteurs membranaires sur la réponse transcriptionnelle de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. La signalisation membranaire est un facteur pouvant contribuer à la résistance aux thérapies endocriniennes et donc cibler les récepteurs impliqués s’avèrerait utile pour améliorer les traitements existants et mettre au point de nouvelles approches.

Étude du rôle de la tyrosine kinase Src dans la régulation de la signalisation des récepteurs opioïdes delta (∆OR)

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces mais leur utilisation est limitée par la tolérance, un processus lié en partie à la désensibilisation des récepteurs. Le rôle de la présente étude était de mieux caractériser le processus de désensibilisation des récepteurs et plus particulièrement, d’étudier le rôle de la tyrosine kinase Src sur la régulation de la signalisation des récepteurs delta opioïdes. Nos résultats démontrent que l’inhibition pharmacologique avec PP2 (à faible concentration : 20- 40µM) ou encore l’inhibition moléculaire de la kinase avec de faibles concentrations d’ADN d’un mutant dominant inactif de Src (0,2µg/ml) potentialise l’amplitude et la durée de l’activation de la cascade ERK lorsqu’un agoniste, DPDPE (1µM; 5 min), se lie aux récepteurs. Nous avons également démontré que de fortes concentrations d’inhibiteurs de Src (80 et 100µM de PP2 ou 1µg/ml d’ADN du mutant dominant négatif) bloquent la cascade des MAPK suivant la stimulation de DOR par l’agoniste DPDPE. Ces observations indiquent que Src a un effet biphasique sur l’activité de ERK : l’inhibition complète de Src inhibe l’activité de la cascade MAPK alors qu’une inhibition modérée potentialise cette même cascade. Nous pensons aussi que de fortes concentrations des bloqueurs de Src interfèrent avec l’activation de ERK alors que de faibles concentrations interfèrent avec la désensibilisation des récepteurs. Cette possibilité a été testée à l’aide d’essais d’accumulation d’AMPc qui visaient à évaluer l’effet des bloqueurs de Src (PP2, 20 µM; 1h) sur la désensibilisation induite par un agoniste. L'activation de DOR par DPDPE inhibe la production d’AMPc, préalablement stimulée par du forskolin, de façon dose-dépendante. Le maximum d'inhibition observé est de 61%, mais lors d’un prétraitement au DPDPE (1 µM, 30 min) l’inhibition maximale est réduite à 72% de l’inhibition initiale observée. Cependant, un prétraitement des cellules au PP2 (20µM pendant 1 heure) avant d’effectuer la désensibilisation protège contre cette désensibilisation. L’effet protecteur des bloqueurs de Src n’entraîne pas de changement au niveau de l’internalisation des DOR mais l’altération de leur internalisation via un mutant tronqué du DOR ou via un milieu sucré hypertonique (0.4M de saccharose) réduit cette protection. Ces données suggèrent alors que l’internalisation optimale du récepteur est nécessaire pour que l’effet protecteur prenne place. Nous concluons donc que Src contribue à la désensibilisation de DOR après que l’internalisation du DOR soit survenue.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.

Identification Of Target Genes Using Gene Expression Profile Of Granulocytes From Patients With Chronic Myeloid Leukemia Treated With Tyrosine Kinase Inhibitors.

Differential gene expression analysis by suppression subtractive hybridization with correlation to the metabolic pathways involved in chronic myeloid leukemia (CML) may provide a new insight into the pathogenesis of CML. Among the overexpressed genes found in CML at diagnosis are SEPT5, RUNX1, MIER1, KPNA6 and FLT3, while PAN3, TOB1 and ITCH were decreased when compared to healthy volunteers. Some genes were identified and involved in CML for the first time, including TOB1, which showed a low expression in patients with CML during tyrosine kinase inhibitor treatment with no complete cytogenetic response. In agreement, reduced expression of TOB1 was also observed in resistant patients with CML compared to responsive patients. This might be related to the deregulation of apoptosis and the signaling pathway leading to resistance. Most of the identified genes were related to the regulation of nuclear factor κB (NF-κB), AKT, interferon and interleukin-4 (IL-4) in healthy cells. The results of this study combined with literature data show specific gene pathways that might be explored as markers to assess the evolution and prognosis of CML as well as identify new therapeutic targets.

Fms-like tyrosine kinase 3 ligand administration overcomes a genetically determined dendritic cell deficiency in NOD mice and protects against diabetes development

A dendritic cell (DC) imbalance with a marked deficiency in CD4(-)8(+) DC occurs in non-obese diabetic (NOD) mice, a model of human autoimmune diabetes mellitus. Using a NOD congenic mouse strain, we find that this CD4(-)8(+) DC deficiency is associated with a gene segment on chromosome 4, which also encompasses non-MHC diabetes susceptibility loci. Treatment of NOD mice with fms-like tyrosine kinase 3 ligand (FL) enhances the level of CD4(-)8(+) DC, temporarily reversing the DC subtype imbalance. At the same time, fms-like tryosine kinase 3 ligand treatment blocks early stages of the diabetogenic process and with appropriately timed administration can completely prevent diabetes development. This points to a possible clinical use of FL to prevent autoimmune disease.

Characterization of the EphA1 receptor tyrosine kinase: Expression in epithelial tissues

The Eph family (of receptor tyrosine kinases plays a crucial role during development and is implicated in oncogenesis. Using a partial cDNA clone of an Eph-related kinase (Esk) we isolated the complete coding region of a gene which we show to be murine EphA1 by both structural and functional criteria. The chromosomal localization is shown to be syntenic to hEphA1 and the genomic organization also shows distinct features found in the hEphA1 gene. Functionally, in keeping with findings for the human homologue, both soluble recombinant and native mEphA1 show preferential binding to ephrin A1. However, we also observed significant binding to other A-type ligands as has been observed for other Eph receptors. We analysed the expression of mEphA1 mRNA by in situ hybridization on tissue sections. mEphA1 was expressed in epithelial elements of skin, adult thymus, kidney and adrenal cortex. Taken together with previous Northern blotting data these results suggest that mEphA1 is expressed widely in differentiated epithelial cells.

A genomewide survey of developmentally relevant genes in Ciona intestinalis - V. Genes for receptor tyrosine kinase pathway and Notch signaling pathway

In the present survey, we identified most of the genes involved in the receptor tyrosine kinase (RTK), mitogen activated protein kinase (MAPK) and Notch signaling pathways in the draft genome sequence of Ciona intestinalis, a basal chordate. Compared to vertebrates, most of the genes found in the Ciona genome had fewer paralogues, although several genes including ephrin, Eph and fringe appeared to have multiplied or duplicated independently in the ascidian genome. In contrast, some genes including kit/flt, PDGF and Trk receptor tyrosine kinases were not found in the present survey, suggesting that these genes are innovations in the vertebrate lineage or lost in the ascidian lineage. The gene set identified in the present analysis provides an insight into genes for the RTK, MAPK and Notch signaling pathways in the ancient chordate genome and thereby how chordates evolved these signaling pathway.

The receptor tyrosine kinase regulator sprouty1 is a target of the tumor suppressor WT1 and important for kidney development

WT1 encodes a transcription factor involved in kidney development and tumorigenesis. Using representational difference analysis, we identified a new set of WT1 targets, including a homologue of the Drosophila receptor tyrosine kinase regulator, sprouty. Sprouty1 was up-regulated in cell lines expressing wild-type but not mutant WT1. WT1 bound to the endogenous sprouty1 promoter in vivo and directly regulated sprouty1 through an early growth response gene-1 binding site. Expression of Sprouty1 and WT1 overlapped in the developing metanephric mesenchyme, and Sprouty1, like WT1, plays a key role in the early steps of glomerulus formation. Disruption of Sprouty1 expression in embryonic kidney explants by antisense oligonucleotides reduced condensation of the metanephric mesenchyme, leading to a decreased number of glomeruli. In addition, sprouty1 was expressed in the ureteric tree and antisense-treated ureteric trees had cystic lumens. Therefore, sprouty1 represents a physiologically relevant target gene of WT1 during kidney development.

Synthesis, characterization, electrochemical behavior and in vitro protein tyrosine kinase inhibitory activity of the cymene-halogenobenzohydroxamato [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] complexes

The ruthenium(II)-cymene complexes [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] with substituted halogenobenzohydroxamato (bha) ligands (substituents = 4-F, 4-Cl, 4-Br, 2,4-F-2, 3,4-F-2, 2,5-F-2, 2,6-F-2) have been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, H-1 NMR, C-13 NMR, cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis, and density functional theory (DFT) studies. The compositions of their frontier molecular orbitals (MOs) were established by DFT calculations, and the oxidation and reduction potentials are shown to follow the orders of the estimated vertical ionization potential and electron affinity, respectively. The electrochemical E-L Lever parameter is estimated for the first time for the various bha ligands, which can thus be ordered according to their electron-donor character. All complexes exhibit very strong protein tyrosine kinase (PTK) inhibitory activity, even much higher than that of genistein, the clinically used PTK inhibitory drug. The complex containing the 2,4-difluorobenzohydroxamato ligand is the most active one, and the dependences of the PTK activity of the complexes and of their redox potentials on the ring substituents are discussed. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Outcome of Patients with Platelet-Derived Growth Factor Receptor Alpha-Mutated Gastrointestinal Stromal Tumors in the Tyrosine Kinase Inhibitor Era.

PURPOSE: Platelet-derived growth factor receptor-alpha (PDGFRA) mutations are found in approximately 5% to 7% of advanced gastrointestinal stromal tumors (GIST). We sought to extensively assess the activity of imatinib in this subgroup. EXPERIMENTAL DESIGN: We conducted an international survey among GIST referral centers to collect clinical data on patients with advanced PDGFRA-mutant GISTs treated with imatinib for advanced disease. RESULTS: Fifty-eight patients were included, 34 were male (59%), and median age at treatment initiation was 61 (range, 19-83) years. The primary tumor was gastric in 40 cases (69%). Thirty-two patients (55%) had PDGFRA-D842V substitutions whereas 17 (29%) had mutations affecting other codons of exon 18, and nine patients (16%) had mutation in other exons. Fifty-seven patients were evaluable for response, two (4%) had a complete response, eight (14%) had a partial response, and 23 (40%) had stable disease. None of 31 evaluable patients with D842V substitution had a response, whereas 21 of 31 (68%) had progression as their best response. Median progression-free survival was 2.8 [95% confidence interval (CI), 2.6-3.2] months for patients with D842V substitution and 28.5 months (95% CI, 5.4-51.6) for patients with other PDGFRA mutations. With 46 months of follow-up, median overall survival was 14.7 months for patients with D842V substitutions and was not reached for patients with non-D842V mutations. CONCLUSIONS: This study is the largest reported to date on patients with advanced PDGFRA-mutant GISTs treated with imatinib. Our data confirm that imatinib has little efficacy in the subgroup of patients with D842V substitution in exon 18, whereas other mutations appear to be sensitive to imatinib. Clin Cancer Res; 18(16); 4458-64. ©2012 AACR.

Suivi thérapeutique des concentrations d'inhibiteurs de tyrosine kinase et d'autres médicaments oncologiques = Therapeutisches Drug-Monitoring der Konzentration von Tyrosinkinase-Inhibitoren und anderen Onkologika

Les médicaments anticancéreux sont souvent caractérisés par une importante variabilité pharmacocinétique interindividuelle, des relations entre concentration et réponse clinique et une marge thérapeutique étroite. Pourtant, le suivi thérapeutique des concentrations de ces médicaments (TDM) est encore rare en oncologie. Les bases scientifiques justifiant un TDM des nouvelles thérapies ciblées orales sont encore très hétérogènes. Cependant, d'assez solides évidences existent pour l'imatinib et certaines apparaissent progressivement pour d'autres composés. A côté de cela, le TDM est aussi pratiqué dans des situations spécifiques de traitement par certaines chimiothérapies conventionnelles. Des efforts considérables restent toutefois à réaliser pour mieux caractériser la pharmacocinétique de ces médicaments, pour préciser leurs relations concentration-effet et pour conduire des études prospectives randomisées évaluant le bénéfice clinique de l'approche TDM en oncologie.

Expression and developmental regulation of Ehk-1, a neuronal Elk-like receptor tyrosine kinase in brain.

Protein tyrosine kinases are pivotal in central nervous tissue development and maintenance. Here we focus on the expression of Ehk-1, a novel Elk-related receptor tyrosine kinase. Ehk-1 gene expression is observed in the developing and adult central nervous system and is highly regulated throughout development at both the messenger RNA and protein levels. Three messenger RNA transcripts of 8.5, 5.9 and 5.1 kb are detectable in the rat brain and a variety of splice possibilities have been identified. However, a major protein species of around M(r) 120,000 predominates throughout development. Ehk-1 messenger RNA and protein levels are highest in the first postnatal week. By in situ messenger RNA hybridization the gene is expressed by all neurons of the adult brain, but mostly in the hippocampus, cerebral cortex and large neurons of the deep cerebellar nuclei, as well as the Purkinje and granular cells of the cerebellum. At earlier stages of development, transcripts are most prominent in the periventricular germinal layers of the brain. Immunohistochemistry reveals a pronounced membrane associated protein expression in immature neurons. In the adult animal, peak reactivity was found in the neuropil with sparing of most perikarya. The spatial and temporal pattern of ehk-1 gene expression suggests a role in both the development and maintenance of differentiated neurons of the central nervous system.