A new extract of the plant Calendula officinalis produces a dual in vitro effect: cytotoxic anti-tumor activity and lymphocyte activation

BACKGROUND Phytopharmacological studies of different Calendula extracts have shown anti-inflammatory, anti-viral and anti-genotoxic properties of therapeutic interest. In this study, we evaluated the in vitro cytotoxic anti-tumor and immunomodulatory activities and in vivo anti-tumor effect of Laser Activated Calendula Extract (LACE), a novel extract of the plant Calendula Officinalis (Asteraceae). METHODS An aqueous extract of Calendula Officinalis was obtained by a novel extraction method in order to measure its anti-tumor and immunomodulatory activities in vitro. Tumor cell lines derived from leukemias, melanomas, fibrosarcomas and cancers of breast, prostate, cervix, lung, pancreas and colorectal were used and tumor cell proliferation in vitro was measured by BrdU incorporation and viable cell count. Effect of LACE on human peripheral blood lymphocyte (PBL) proliferation in vitro was also analyzed. Studies of cell cycle and apoptosis were performed in LACE-treated cells. In vivo anti-tumor activity was evaluated in nude mice bearing subcutaneously human Ando-2 melanoma cells. RESULTS The LACE extract showed a potent in vitro inhibition of tumor cell proliferation when tested on a wide variety of human and murine tumor cell lines. The inhibition ranged from 70 to 100%. Mechanisms of inhibition were identified as cell cycle arrest in G0/G1 phase and Caspase-3-induced apoptosis. Interestingly, the same extract showed an opposite effect when tested on PBLs and NKL cell line, in which in vitro induction of proliferation and activation of these cells was observed. The intraperitoneal injection or oral administration of LACE extract in nude mice inhibits in vivo tumor growth of Ando-2 melanoma cells and prolongs the survival day of the mice. CONCLUSION These results indicate that LACE aqueous extract has two complementary activities in vitro with potential anti-tumor therapeutic effect: cytotoxic tumor cell activity and lymphocyte activation. The LACE extract presented in vivo anti-tumoral activity in nude mice against tumor growth of Ando-2 melanoma cells.

The inhibition of MAPK potentiates the anti-angiogenic efficacy of mTOR inhibitors

Malgré les nombreux progrès effectués dans la compréhension du cancer, cette maladie reste encore souvent incurable.¦Récemment, il a été démontré qu'afin de progresser un cancer doit développer de nouveaux vaisseaux sanguins lors d'un processus appelé angiogenèse tumorale. Il a aussi été démontré que l'inhibition de ce processus réduisait la croissance tumorale et de ce fait représente une importante cible thérapeutique contre le cancer.¦Les mécanismes impliqués dans l'angiogenèse tumorale ont été partiellement caractérisés et impliquent la prolifération, la survie et la migration des cellules endothéliales, cellules qui forment la paroi des vaisseaux sanguins. Quelques molécules régulant ces fonctions endothéliales ont été identifiées. Parmi celle-ci, une protéine intracellulaire appelée mTOR joue un rôle important dans l'angiogenèse tumorale. En effet, l'inhibition de mTOR par des molécules telle que la rapamycine, réduit l'angiogenèse dans de nombreux modèles expérimentaux ainsi que dans les tumeurs de patients traités par ces inhibiteurs.¦Notre étude montre toutefois que l'inhibition de mTOR dans les cellules endothéliales induit l'activation d'autres molécules comme la MAPK qui favorise la prolifération et la survie endothéliale et de ce fait réduit la capacité anti-angiogénique des inhibiteurs de mTOR. De plus, nous avons montré que le traitement de cellules endothéliales par des inhibiteurs de mTOR en combinaison avec des inhibiteurs de MAPK diminuait la prolifération, la survie et la migration endothéliales de manière additive comparée à une inhibition de mTOR ou de MAPK seule. Nous avons obtenu des résultats similaires dans un modèle d'angiogenèse in vitro. Finalement, nos résultats ont été confirmés in vivo dans un modèle de xénogreffe tumorale chez la souris immuno-compromise. Un traitement combiné d'inhibiteurs de mTOR et de MAPK produisait un effet anti-angiogénique supérieur à un traitement d'inhibiteur de mTOR ou de MAPK seul chez les souris immuno-compromises porteuses de tumeurs sous-cutanées.¦En résumé, nos résultats montrent que l'inhibition de mTOR dans les cellules endothéliales induit l'activation de MAPK qui compromet l'efficacité anti-angiogénique des inhibiteurs de mTOR. Ils démontrent également que la combinaison d'inhibiteurs de mTOR et de MAPK induit une efficacité anti-angiogénique supérieure à une inhibition de mTOR ou de MAPK seule. Nous proposons ainsi que l'utilisation de protocoles thérapeutiques qui bloquent à la fois mTOR et MAPK représente une approche prometteuse pour bloquer l'angiogenèse tumorale et donc la progression tumorale et mérite d'être évaluée chez les patients souffrant de cancers.

European cancer mortality predictions for the year 2013.

Background Estimated cancer mortality statistics were published for the years 2011 and 2012 for the European Union (EU) and its six more populous countries. Patients and methods Using logarithmic Poisson count data joinpoint models and the World Health Organization mortality and population database, we estimated numbers of deaths and age-standardized (world) mortality rates (ASRs) in 2013 from all cancers and selected cancers. Results The 2013 predicted number of cancer deaths in the EU is 1 314 296 (737 747 men and 576 489 women). Between 2009 and 2013, all cancer ASRs are predicted to fall by 6% to 140.1/100 000 in men, and by 4% to 85.3/100 000 in women. The ASRs per 100 000 are 6.6 men and 2.9 women for stomach, 16.7 men and 9.5 women for intestines, 8.0 men and 5.5 women for pancreas, 37.1 men and 13.9 women for lung, 10.5 men for prostate, 14.6 women for breast, and 4.7 for uterine cancer, and 4.2 and 2.6 for leukaemia. Recent trends are favourable except for pancreatic cancer and lung cancer in women. Conclusions Favourable trends will continue in 2013. Pancreatic cancer has become the fourth cause of cancer death in both sexes, while in a few years lung cancer will likely become the first cause of cancer mortality in women as well, overtaking breast cancer.

Role of gene methylation in antitumor immune response: Implication for tumor progression

Cancer immunosurveillance theory has emphasized the role of escape mechanisms in tumor growth. In this respect, a very important factor is the molecular characterization of the mechanisms by which tumor cells evade immune recognition and destruction. Among the many escape mechanisms identified, alterations in classical and non-classical HLA (Human Leucocyte Antigens) class I and class II expression by tumor cells are of particular interest. In addition to the importance of HLA molecules, tumor-associated antigens and accessory/co-stimulatory molecules are also involved in immune recognition. The loss of HLA class I antigen expression and of co-stimulatory molecules can occur at genetic, transcriptional and post-transcriptional levels. Epigenetic defects are involved in at least some mechanisms that preclude mounting a successful host-antitumor response involving the HLA system, tumor-associated antigens, and accessory/co-stimulatory molecules. This review summarizes our current understanding of the role of methylation in the regulation of molecules involved in the tumor immune response.

Optimising translational oncology in clinical practice: Strategies to accelerate progress in drug development.

Despite intense efforts, the socioeconomic burden of cancer remains unacceptably high and treatment advances for many common cancers have been limited, suggesting a need for a new approach to drug development. One issue central to this lack of progress is the heterogeneity and genetic complexity of many tumours. This results in considerable variability in therapeutic response and requires knowledge of the molecular profile of the tumour to guide appropriate treatment selection for individual patients. While recent advances in the molecular characterisation of different cancer types have the potential to transform cancer treatment through precision medicine, such an approach presents a major economic challenge for drug development, since novel targeted agents may only be suitable for a small cohort of patients. Identifying the patients who would benefit from individual therapies and recruiting sufficient numbers of patients with particular cancer subtypes into clinical trials is challenging, and will require collaborative efforts from research groups and industry in order to accelerate progress. A number of molecular screening platforms have already been initiated across Europe, and it is hoped that these networks, along with future collaborations, will benefit not only patients but also society through cost reductions as a result of more efficient use of resources. This review discusses how current developments in translational oncology may be applied in clinical practice in the future, assesses current programmes for the molecular characterisation of cancer and describes possible collaborative approaches designed to maximise the benefits of translational science for patients with cancer.

Mitochondrial haplogroups and polymorphisms reveal no association with sporadic prostate cancer in a southern European population.

BACKGROUND It is known that mitochondria play an important role in certain cancers (prostate, renal, breast, or colorectal) and coronary disease. These organelles play an essential role in apoptosis and the production of reactive oxygen species; in addition, mtDNA also reveals the history of populations and ancient human migration. All these events and variations in the mitochondrial genome are thought to cause some cancers, including prostate cancer, and also help us to group individuals into common origin groups. The aim of the present study is to analyze the different haplogroups and variations in the sequence in the mitochondrial genome of a southern European population consisting of subjects affected (n = 239) and non-affected (n = 150) by sporadic prostate cancer. METHODOLOGY AND PRINCIPAL FINDINGS Using primer extension analysis and DNA sequencing, we identified the nine major European haplogroups and CR polymorphisms. The frequencies of the haplogroups did not differ between patients and control cohorts, whereas the CR polymorphism T16356C was significantly higher in patients with PC compared to the controls (p = 0.029). PSA, staging, and Gleason score were associated with none of the nine major European haplogroups. The CR polymorphisms G16129A (p = 0.007) and T16224C (p = 0.022) were significantly associated with Gleason score, whereas T16311C (p = 0.046) was linked with T-stage. CONCLUSIONS AND SIGNIFICANCE Our results do not suggest that mtDNA haplogroups could be involved in sporadic prostate cancer etiology and pathogenesis as previous studies performed in middle Europe population. Although some significant associations have been obtained in studying CR polymorphisms, further studies should be performed to validate these results.

Use of palliative radiotherapy in brain and bone metastases (VARA II study).

INTRODUCTION Metastases are detected in 20% of patients with solid tumours at diagnosis and a further 30% after diagnosis. Radiation therapy (RT) has proven effective in bone (BM) and brain (BrM) metastases. The objective of this study was to analyze the variability of RT utilization rates in clinical practice and the accessibility to medical technology in our region. PATIENTS AND METHODS We reviewed the clinical records and RT treatment sheets of all patients undergoing RT for BM and/or BrM during 2007 in the 12 public hospitals in an autonomous region of Spain. Data were gathered on hospital type, patient type and RT treatment characteristics. Calculation of the rate of RT use was based on the cancer incidence and the number of RT treatments for BM, BrM and all cancer sites. RESULTS Out of the 9319 patients undergoing RT during 2007 for cancer at any site, 1242 (13.3%; inter-hospital range, 26.3%) received RT for BM (n = 744) or BrM (n = 498). These 1242 patients represented 79% of all RT treatments with palliative intent, and the most frequent primary tumours were in lung, breast, prostate or digestive system. No significant difference between BM and BrM groups were observed in: mean age (62 vs. 59 yrs, respectively); gender (approximately 64% male and 36% female in both); performance status (ECOG 0-1 in 70 vs. 71%); or mean distance from hospital (36 vs. 28.6 km) or time from consultation to RT treatment (13 vs. 14.3 days). RT regimens differed among hospitals and between patient groups: 10 × 300 cGy, 5 × 400 cGy and 1x800cGy were applied in 32, 27 and 25%, respectively, of BM patients, whereas 10 × 300cGy was used in 49% of BrM patients. CONCLUSIONS Palliative RT use in BM and BrM is high and close to the expected rate, unlike the global rate of RT application for all cancers in our setting. Differences in RT schedules among hospitals may reflect variability in clinical practice among the medical teams.

Effect of roscovitine on intracellular calcium dynamics: differential enantioselective responses.

Cyclin-dependent kinases (CDKs) inhibitors have emerged as interesting therapeutic candidates. Of these, (S)-roscovitine has been proposed as potential neuroprotective molecule for stroke while (R)-roscovitine is currently entering phase II clinical trials against cancers and phase I clinical tests against glomerulonephritis. In addition, (R)-roscovitine has been suggested as potential antihypertensive and anti-inflammatory drug. Dysfunction of intracellular calcium balance is a common denominator of these diseases, and the two roscovitine enantiomers (S and R) are known to modulate calcium voltage channel activity differentially. Here, we provide a detailed description of short- and long-term responses of roscovitine on intracellular calcium handling in renal epithelial cells. Short-term exposure to (S)-roscovitine induced a cytosolic calcium peak, which was abolished after stores depletion with cyclopiazonic acid (CPA). Instead, (R)-roscovitine caused a calcium peak followed by a small calcium plateau. Cytosolic calcium response was prevented after stores depletion. Bafilomycin, a selective vacuolar H(+)-ATPase inhibitor, abolished the small calcium plateau. Long-term exposure to (R)-roscovitine significantly reduced the basal calcium level compared to control and (S)-roscovitine treated cells. However, both enantiomers increased calcium accumulation in the endoplasmic reticulum (ER). Consistently, cells treated with (R)-roscovitine showed a significant increase in SERCA activity, whereas (S)-roscovitine incubation resulted in a reduced PMCA expression. We also found a tonic decreased ability to release calcium from the ER, likely via IP3 signaling, under treatment with (S)- or (R)-roscovitine. Together our data revealed that (S)-roscovitine and (R)-roscovitine exert distinct enantiospecific effects on intracellular calcium signaling in renal epithelial cells. This distinct pharmacological profile can be relevant for roscovitine clinical use.

MicroRNA-200 family modulation in distinct breast cancer phenotypes.

The epithelial to mesenchymal transition (EMT) contributes to tumor invasion and metastasis in a variety of cancer types. In human breast cancer, gene expression studies have determined that basal-B/claudin-low and metaplastic cancers exhibit EMT-related characteristics, but the molecular mechanisms underlying this observation are unknown. As the family of miR-200 microRNAs has been shown to regulate EMT in normal tissues and cancer, here we evaluated whether the expression of the miR-200 family (miR-200f) and their epigenetic state correlate with EMT features in human breast carcinomas. We analyzed by qRT-PCR the expression of miR-200f members and various EMT-transcriptional inducers in a series of 70 breast cancers comprising an array of phenotypic subtypes: estrogen receptor positive (ER+), HER2 positive (HER2+), and triple negative (TN), including a subset of metaplastic breast carcinomas (MBCs) with sarcomatous (homologous or heterologous) differentiation. No MBCs with squamous differentiation were included. The DNA methylation status of miR-200f loci in tumor samples were inspected using Sequenom MassArray® MALDI-TOF platform. We also used two non-tumorigenic breast basal cell lines that spontaneously undergo EMT to study the modulation of miR-200f expression during EMT in vitro. We demonstrate that miR-200f is strongly decreased in MBCs compared with other cancer types. TN and HER2+ breast cancers also exhibited lower miR-200f expression than ER+ tumors. Significantly, the decreased miR-200f expression found in MBCs is accompanied by an increase in the expression levels of EMT-transcriptional inducers, and hypermethylation of the miR-200c-141 locus. Similar to tumor samples, we demonstrated that downregulation of miR-200f and hypermethylation of the miR-200c-141 locus, together with upregulation of EMT-transcriptional inducers also occur in an in vitro cellular model of spontaneous EMT. Thus, the expression and methylation status of miR-200f could be used as hypothetical biomarkers to assess the occurrence of EMT in breast cancer.

Targeting anticancer therapy : clinical and preclinical approaches

AbstractCancer treatment has shifted from cytotoxic and nonspecific chemotherapy to chronic treatment with targeted molecular therapies. These new classes of drugs directed against cancer-specific molecules and signaling pathways, act at a particular level of the tumor cell development. However, in both types of therapeutic approaches (standard cytotoxic chemotherapy and targeted signal transduction inhibitions), toxicity and side effects can occur. The aim of this thesis was to investigate various approaches to improve the activity and tolerability of cancer treatment, in a clinical setting, a) by molecular targeting through the use of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), whose dosage can be adapted to each patient according to plasma levels, and, b) in a preclinical model, by tissue targeting with locoregional administration of cytotoxic chemotherapy to increase drug exposure in the target tissue while reducing systemic toxicity of the treatment.A comprehensive program for the Therapeutic Drug Monitoring (TDM) of the new class of targeted anticancer drugs of TKIs in patient's blood has been therefore initiated comprising the setting up, validation and clinical application of a multiplex assay by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry of TKIs in plasma from cancer patients. Information on drugs exposure may be clinically useful for an optimal follow-up of patients' anticancer treatment, especially in case of less than optimal clinical response, occurrence of adverse drug reaction effects and the numerous risks of drug-drug interactions. In this context, better knowledge of the potential drug interactions between TKIs and widely prescribed co- medications is of critical importance for clinicians, to improve their daily care of cancer patients. For one of the first TKI imatinib, TDM interpretation is nowadays based on total plasma concentrations but, only the unbound (free) form is likely to enter cell to exert its pharmacological action. Pharmacokinetic analysis of the total and free plasma level of imatinib measured simultaneously in patients have allowed to refine and validate a population pharmacokinetic model integrating factors influencing in patients the exposure of pharmacological active species. The equation developed from this model may be used for extrapolating free imatinib plasma concentration based on the total plasma levels that are currently measured in TDM from patients. Finally, the specific influence of Pglycoprotein on the intracellular disposition of TKIs has been studies in cell systems using the siRNA silencing approach.Another approach to enhance the selectivity of anticancer treatment may be achieved by the loco-regional administration of a cytostatic agent to the target organ while sparing non- affected tissues. Isolated lung perfusion (ILP) was designed for the treatment of loco-regional malignancies of the lung but clinical results have been so far disappointing. It has been shown in a preclinical model in rats that ILP with the cytotoxic agent doxorubicin alone allows a high drug uptake in lung tissue, and a low systemic toxicity, but was characterized by a high spatial tissular heterogeneity in drug exposure and doxorubicin uptake in tumor was comparatively smaller than in normal lung tissue. Photodynamic therapy (PDT) is a new approach for the treatment of superficial tumors, and implies the application of a sensitizer activated by a laser light at a specific wavelength, that disrupts endothelial barrier of tumor vessels to increase locally the distribution of cytostatics into the tumor tissue. PDT pre-treatment before intravenous administration of liposomal doxorubicin was indeed shown to selectively increase drug uptake in tumors in a rat model of sarcoma tumors to the lung.RésuméLe traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et est passé de la chimiothérapie, cytotoxique et non spécifique, au traitement chronique des patients avec des thérapies moléculaires ciblées. Ces médicaments ont une action ciblée en interférant à un niveau spécifique du développement de la cellule tumorale. Dans les deux types d'approches thérapeutiques (chimiothérapie cytotoxique et traitements ciblés), on est confronté à la présence de toxicité et aux effets secondaires du traitement anticancéreux. Le but de cette thèse a donc été d'étudier diverses approches visant à améliorer l'efficacité et la tolérabilité du traitement anticancéreux, a) dans le cadre d'une recherche clinique, par le ciblage moléculaire grâce aux inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs) dont la posologie est adaptée à chaque patient, et b) dans un modèle préclinique, par le ciblage tissulaire grâce à l'administration locorégionale de chimiothérapie cytotoxique, afin d'augmenter l'exposition dans le tissu cible et de réduire la toxicité systémique du traitement.Un programme de recherche sur le suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) des inhibiteurs de tyrosine kinases a été ainsi mis en place et a impliqué le développement, la validation et l'application clinique d'une méthode multiplex par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem des TKIs chez les patients souffrant de cancer. L'information fournie par le TDM sur l'exposition des patients aux traitements ciblés est cliniquement utile et est susceptible d'optimiser la dose administrée, notamment dans les cas où la réponse clinique au traitement des patients est sous-optimale, en présence d'effets secondaires du traitement ciblé, ou lorsque des risques d'interactions médicamenteuses sont suspectés. Dans ce contexte, l'étude des interactions entre les TKIs et les co-médications couramment associées est utile pour les cliniciens en charge d'améliorer au jour le jour la prise en charge du traitement anticancéreux. Pour le premier TKI imatinib, l'interprétation TDM est actuellement basée sur la mesure des concentrations plasmatiques totales alors que seule la fraction libre (médicament non lié aux protéines plasmatiques circulantes) est susceptible de pénétrer dans la cellule pour exercer son action pharmacologique. L'analyse pharmacocinétique des taux plasmatiques totaux et libres d'imatinib mesurés simultanément chez les patients a permis d'affiner et de valider un modèle de pharmacocinétique de population qui intègre les facteurs influençant l'exposition à la fraction de médicament pharmacologiquement active. L'équation développée à partir de ce modèle permet d'extrapoler les concentrations libres d'imatinib à partir des concentrations plasmatiques totales qui sont actuellement mesurées lors du TDM des patients. Finalement, l'influence de la P-glycoprotéine sur la disposition cellulaire des TKIs a été étudiée dans un modèle cellulaire utilisant l'approche par la technologie du siRNA permettant de bloquer sélectivement l'expression du gène de cette protéine d'efflux des médicaments.Une autre approche pour augmenter la sélectivité du traitement anticancéreux consiste en une administration loco-régionale d'un agent cytostatique directement au sein de l'organe cible tout en préservant les tissus sains. La perfusion isolée du poumon (ILP) a été conçue pour le traitement loco-régional des cancers affectant les tissus pulmonaires mais les résultats cliniques ont été jusqu'à ce jour décevants. Dans des modèles précliniques chez le rat, il a pu être démontré que l'ILP avec la doxorubicine, un agent cytotoxique, administré seul, permet une exposition élevée au niveau du tissu pulmonaire, et une faible toxicité systémique. Toutefois, cette technique est caractérisée par une importante variabilité de la distribution dans les tissus pulmonaires et une pénétration du médicament au sein de la tumeur comparativement plus faible que dans les tissus sains.La thérapie photodynamique (PDT) est une nouvelle approche pour le traitement des tumeurs superficielles, qui consiste en l'application d'un agent sensibilisateur activé par une lumière laser de longueur d'onde spécifique, qui perturbe l'intégrité physiologique de la barrière endothéliale des vaisseaux alimentant la tumeur et permet d'augmenter localement la pénétration des agents cytostatiques.Nos études ont montré qu'un pré-traitement par PDT permet d'augmenter sélectivement l'absorption de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration i.v. de doxorubicine liposomale dans un modèle de sarcome de poumons de rongeurs.Résumé large publicDepuis une dizaine d'année, le traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et les patients qui devaient jusqu'alors subir des chimiothérapies, toxiques et non spécifiques, peuvent maintenant bénéficier de traitements chroniques avec des thérapies ciblées. Avec les deux types d'approches thérapeutiques, on reste cependant confronté à la toxicité et aux effets secondaires du traitement.Le but de cette thèse a été d'étudier chez les patients et dans des modèles précliniques les diverses approches visant à améliorer l'activité et la tolérance des traitements à travers un meilleur ciblage de la thérapie anticancéreuse. Cet effort de recherche nous a conduits à nous intéresser à l'optimisation du traitement par les inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs), une nouvelle génération d'agents anticancéreux ciblés agissant sélectivement sur les cellules tumorales, en particulier chez les patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeurs stromales gastro-intestinales. L'activité clinique ainsi que la toxicité de ces TKIs paraissent dépendre non pas de la dose de médicament administrée, mais de la quantité de médicaments circulant dans le sang auxquelles les tumeurs cancéreuses sont exposées et qui varient beaucoup d'un patient à l'autre. A cet effet, nous avons développé une méthode par chromatographie couplée à la spectrométrie de masse pour mesurer chez les patients les taux de médicaments de la classe des TKIs dans la perspective de piloter le traitement par une approche de suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM). Le TDM repose sur la mesure de la quantité de médicament dans le sang d'un patient dans le but d'adapter individuellement la posologie la plus appropriée: des quantités insuffisantes de médicament dans le sang peuvent conduire à un échec thérapeutique alors qu'un taux sanguin excessif peut entraîner des manifestations toxiques.Dans une seconde partie préclinique, nous nous sommes concentrés sur l'optimisation de la chimiothérapie loco-régionale dans un modèle de sarcome du poumon chez le rat, afin d'augmenter l'exposition dans la tumeur tout en réduisant la toxicité dans les tissus non affectés.La perfusion isolée du poumon (ILP) permet d'administrer un médicament anticancéreux cytotoxique comme la doxorubicine, sélectivement au niveau le tissu pulmonaire où sont généralement localisées les métastases de sarcome. L'administration par ILP de doxorubicine, toxique pour le coeur, a permis une forte accumulation des médicaments dans le poumon, tout en épargnant le coeur. Il a été malheureusement constaté que la doxorubicine ne pénètre que faiblement dans la tumeur sarcomateuse, témoignant des réponses cliniques décevantes observées avec cette approche en clinique. Nous avons ainsi étudié l'impact sur la pénétration tumorale de l'association d'une chimiothérapie cytotoxique avec la thérapie photodynamique (PDT) qui consiste en l'irradiation spécifique du tissu-cible cancéreux, après l'administration d'un agent photosensibilisateur. Dans ce modèle animal, nous avons observé qu'un traitement par PDT permet effectivement d'augmenter de façon sélective l'accumulation de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration intraveineuse de médicament.

Lung cancer in HIV-infected patients

Purpose: Several studies have shown that HIV patients are at higher risk of lung cancer. Our aim is to analyse the prevalence and features of lung cancer in HIV-infected patients. Methods: The clinical charts of 4,721 HIV-infected patients seen in three hospitals of southeast Spain (study period 1992-2012) were reviewed, and all patients with a lung cancer were analysed. Results: There were 61 lung cancers, giving a prevalence of 1.2%. There was a predominance of men (82.0%), and smokers (96.6%; mean pack-years 35.2), with a median age of 48.0 (41.7-52.9) years, and their distribution according to risk group for HIV was: intravenous drug use 58.3%, homosexual 20.0%, and heterosexual 16.7%. Thirty-four (56.7%) patients were Aids cases, and 29 (47.5%) had prior pulmonar events: tuberculosis 16, bacterial pneumonia 9, and P. jiroveci pneumonia 4. The median nadir CD4 count was 149/mm3 (42-232), the median CD4 count at the time of diagnosis of the lung cancer was 237/mm3 (85-397), and 66.1% <350/mm3. 66.7% were on ART, and 70% of them had undetectable HIV viral load. The most common histological types of lung cancer were adenocarcinoma and epidermoid, with 24 (40.0%) and 23 (38.3%) cases, respectively. There were 49 (80.3%) cases with advanced stages (III and IV) at diagnosis. The distribution of treatments was: only palliative 23 (39.7%), chemotherapy 14 (24.1%), surgery and chemotherapy 8 (13.8%), radiotherapy 7 (12.1%), surgery 4 (6.9%), and other combined treatments 2 (3.4%). Forty-six (76.7%) patients died, with a median survival time of 3 months. The Kaplan-Meier survival rate at 6 months was 42.7% (at 12 months 28.5%). Conclusions: The prevalence of lung cancer in this cohort of HIV-patients is high. People affected are mainly men, smokers, with transmission of HIV by intravenous drug use, and around half of them with prior opportunistic pulmonary events. Most patients had low nadir CD4 count, and were immunosuppressed at the time of diagnosis. Adenocarcinoma is the most frequent histological type. The diagnosis is usually made at advanced stages of the neoplasm, and mortality is high.

Zebrafish Based Small Molecule Screening For Retinoblastoma Treatment.

2320 composés chimiques ont été screenés à l'aide d'une lignée transgénique de zébrafish. Cette lignée comportait un gène humain fortement exprimé très tôt dans le développement et la croissance de différentes tumeurs, dont celle du rétinoblastome. L'activation de ce gène induisait la mort des embryons de lâ lignée transgénique. Nous avons donc pu identifier des composés agissant sur l'effet létal de ce gène. Cette étude a permis d'isoler plusieurs composés dont 1 très intéressant, l'Amitriptyline. Ce composé induit une inhibition de la prolifération et une induction d'apoptose dans les cellules humaines de rétinoblastome mais également dans d'autres cellules cancéreuses dont les ostéosarcomes connus. L'ostéosarçome est connu pour faire partie des cancers secondaires dû au rétinoblastome dans la forme héréditaire notamment. Ce composé induit la survie des embryons et réduit également le niveau d'expression de la protéine humaine intégrée dans la lignée de poisson zèbre transgénique de 50%. Le niveau d'expression de ce gène est également réduit de 50 à 60% dans des cultures cellulaire de rétinoblastome humain. L'inhibition de la prolifération a été démontrée par la réduction d'ATP dans plusieurs lignées cellulaires lorsque celles-ci sont traitées avec ce composé. L'induction d'apoptose a été démontrée par induction 10 fois plus élevée des éléments pro-apoptotiques caspase-3 et caspase-7 ainsi que par l'augmentation 10 fois plus élevée d'un élément anti-apoptotique bcl-2. Ces résultats permettent de croire que ce composé pourrait être utilisé pour traiter le rétinoblastome humain. -- Background: Retinoblastoma is a rare malignant tumor. This disease is the most prevalent intraocular cancer in childhood with an incidence of 1 in 15,000 live births. Many therapies are available to treat retinoblastoma, but best treatments are individually selected according to cases. Cryotherapy, thermotherapy, laser therapy including brachytherapy, radiation therapy and chemotherapy are some examples. New drug and new treatments discovery is essential for cancer therapy including retinoblastoma. Purpose: A vertebrate model as zebrafish for retinoblastoma would provide many advantages especially to perform drug screening. The high number of fertilized eggs per mating, the rapidity of extra¬utero development, the available genetic manipulation, the easy manipulations under a microscope, the ability to dispense embryos in 96-well plates and the direct incubation of chemical compounds in fish water are some examples of the advantages. Therefore, we design a transgenic zebrafish carrying a human gene implicated in retinoblastoma development and maintenance. Results: With the small compounds screening, several compounds were isolated. One of these compounds, Amitriptyline demonstrated proliferation inhibition and apoptosis in human retinoblastoma cells, U20S osteosarcoma cells and MBA-231 breast cancer cells. Osteosarcoma is known as secondary cancer due to retinoblastoma. Amitriptyline induced survival in our zebrafish transgenic line and 50% reduction of the integrated gene expression. In retinoblastoma cultured cells, the expression of this gene was also reduced in a range of 50-60 %. Proliferation inhibition was demonstrated by ATP luminescence assay. Apoptosis was demonstrated by a 10-fold induction of caspase-3 and caspase-7, two pro-apoptotic elements and by a 10-fold reduction of bcl-2 anti-apoptotic element. Conclusion: The results suggest that Amitriptyline could be used to treat human retinoblastoma in the near future.

European cancer mortality predictions for the year 2014.

BACKGROUND: From most recent available data, we projected cancer mortality statistics for 2014, for the European Union (EU) and its six more populous countries. Specific attention was given to pancreatic cancer, the only major neoplasm showing unfavorable trends in both sexes. PATIENTS AND METHODS: Population and death certification data from stomach, colorectum, pancreas, lung, breast, uterus, prostate, leukemias and total cancers were obtained from the World Health Organisation database and Eurostat. Figures were derived for the EU, France, Germany, Italy, Poland, Spain and the UK. Projected 2014 numbers of deaths by age group were obtained by linear regression on estimated numbers of deaths over the most recent time period identified by a joinpoint regression model. RESULTS: In the EU in 2014, 1,323,600 deaths from cancer are predicted (742,500 men and 581,100 women), corresponding to standardized death rates of 138.1/100,000 men and 84.7/100,000 women, falling by 7% and 5%, respectively, since 2009. In men, predicted rates for the three major cancers (lung, colorectum and prostate cancer) are lower than in 2009, falling by 8%, 4% and 10%, respectively. In women, breast and colorectal cancers had favorable trends (-9% and -7%), but female lung cancer rates are predicted to rise 8%. Pancreatic cancer is the only neoplasm with a negative outlook in both sexes. Only in the young (25-49 years), EU trends become more favorable in men, while women keep registering slight predicted rises. CONCLUSIONS: Cancer mortality predictions for 2014 confirm the overall favorable cancer mortality trend in the EU, translating to an overall 26% fall in men since its peak in 1988, and 20% in women, and the avoidance of over 250,000 deaths in 2014 compared with the peak rate. Notable exceptions are female lung cancer and pancreatic cancer in both sexes.

Loco-regional administration of anticancer agents : isolated lung perfusion with doxorubicin hypoxic abdominal stop-flow perfusion with gemcitabine

SUMMARY Regional drug delivery is an approach designed to improve the selectivity of anticancer chemotherapy. The advantage of regional treatments lies in increasing the drug concentration in the affected organ, while the rest of the organism is spared, thus improving efficacy and limiting treatment toxicity. The goal of this thesis was to assess the distribution throughout the body and the disposition (pharmacokinetics) of two anticancer agents, doxorubicin and gemcitabine, administered by two different regional administration modalities: isolated lung perfusion (ILP) for pulmonary metastases from soft tissue sarcomas and abdominal stop-flow hypoxic perfusion for advanced pancreatic cancers, respectively. For this purpose, two high-performance liquid chromatography methods were developed and validated. The first enabled the determination of doxorubicin in four different biological matrices: serum, reconstituted effluent, tissues with low levels of doxorubicin and tissues with high levels of doxorubicin. The second allows the analysis of gemcitabine and its principal metabolite dFdU in plasma. The administration of doxorubicin by ILP was studied in three preclinical studies (one on pigs and two on rats). It was first shown that, regardless of the administration mode, doxorubicin was not homogeneously distributed throughout the lung and that some regions remained out of reach. Secondly, it was demonstrated that doxorubicin did not adequately reach the tumours despite very high levels found in the lung. Finally, an attempt to enhance the doxorubicin tumoural uptake by pharmacologic modulation using two P-glycoprotein inhibitors, cyclosporin and valspodar, was unsuccessful. The last part of this work involves the administration of gemcitabine by abdominal stop-flow as a part of a phase I clinical trial in patients with advanced pancreatic disease or resistant malignant ascites. The study has demonstrated that the regional exposure to gemcitabine was increased while the exposure of the entire organism was similar to standard intravenous administrations. From a toxicological perspective, the procedure was rather well tolerated. However, even if no clinical response is expected from a phase I study, no hints of clinical responses were unfortunately observed. In conclusion, even if loco-regional therapies may afford the pharmacological advantage of increasing anticancer drug levels at the tumour site, further studies of these investigational treatment modalities are warranted to ascertain whether they can provide a significant improvement of the cancer therapy for patients, in terms of treatment tolerability, improved responses and survival rates. RÉSUMÉ L'administration locorégionale d'agents anticancéreux est une approche destinée à augmenter la sélectivité du traitement. L'avantage des traitements régionaux repose sur le fait que la concentration du médicament cytostatique est augmentée dans l'organe où est localisée la tumeur, alors que le reste de l'organisme est épargné, améliorant ainsi en théorie l'efficacité du traitement et en limitant sa toxicité. Le but de ce travail de thèse avait pour objectif de préciser, la pharmacocinétique au sein de l'organisme de deux agents anticancéreux, la doxorubicine et la gemcitabine, administrés par deux types de perfusions loco-régionales: la perfusion isolée du poumon (ILP) pour les métastases pulmonaires de sarcomes des tissus mous, et la perfusion hypoxique (stop-flow) abdominale pour les cancers avancés du pancréas. Dans cette optique, deux méthodes de chromatographie liquide à haute performance ont été développées et validées. La première permet le dosage de la doxorubicine dans quatre milieux biologiques: le sérum, l'effluent reconstitué, ainsi que des tissus contenant des concentrations faibles et élevées en doxorubicine. La seconde méthode permet le dosage dans le plasma de la gemcitabine et de son principal métabolite, le dFdU. L'administration de doxorubicine par ILP a été étudiée dans trois études précliniques (une chez le porc et deux chez le rat). Il a été montré, dans un premier temps, que la doxorubicine n'était pas distribuée de façon homogène au sein du poumon, quel que soit son mode d'administration. Dans un deuxième temps, il a été démontré que le médicament n'atteignait pas les tumeurs de façon adéquate, malgré des concentrations très élevées au sein du tissu pulmonaire. Finalement, une tentative d'augmenter la pénétration tumorale de la doxorubicine par une modulation pharmacologique de la P-glycoprotéine en utilisant la cyclosporine et le valspodar n'a pas abouti. La dernière partie de ce travail concernait l'administration de gemcitabine par stop-flow abdominal dans le cadre d'une étude clinique de phase I menée auprès de patients atteints de cancers avancés du pancréas ou d'ascites malignes réfractaires. Cette étude a démontré que l'exposition régionale à la gemcitabine était augmentée, alors que l'exposition de l'organisme était similaire à une administration de dose standard par voie intraveineuse. D'un point de vue toxicologique la procédure fut relativement bien tolérée. Cependant, même s'il n'est pas attendu de réponses cliniques dans une étude de phase I, aucun signe de réponse au traitement n'a pu être malheureusement observé. En conclusion, même si les thérapies loco-régionales présentent -en théorie- l'avantage pharmacologique d'augmenter les taux du médicaments anticancéreux sur le site de la tumeur, d'autres études précliniques et cliniques sont nécessaires pour démontrer que ces nouvelles modalités de traitement, de nature investigationelle à présent, apportent une réelle amélioration pour la prise en charge des patients cancéreux, en terme de tolérance au traitement et de l'augmentation des taux de réponses et de survie.

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.