GLIVEC ® Mésilate d’imatinib STI 571

1. GLIVEC ®Mésilate d’imatinib STI 571 COEUGNIET Alice BOURGAIS Fanny COLIN Marine

2. GLIVEC® • Le Glivec est utilisé en traitement de 1ère intention des pathologies suivantes : *Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) *GIST ( Gastro Intestinal Stromal Tumor)

3. L’ Histoire de Glivec… • 1960 : Identification d’une mutation génétique chez les patients atteints de LMC. • Dans les années 80 : Un lien est établit entre le chromosome Philadelphie et la Tyrosine kinase. • 1990 : Découverte des inhibiteurs de Bcr-Abl. Sélection de la molécule mère parmi les inhibiteurs de la PKC. • 1992 : 1er lot de Glivec synthétisé. • 1996 : Activité démontrée dans des cellules modifiées Bcr-Abl chez des souris syngénéiques.

4. L’histoire du Glivec…(suite) • Juin 1996 : 1er patient atteint de LMC traité. • Juin 1999 : Début des essais de phase II. • Juin 2000 : Début des essais de phase III. • Mai 2001 : Approbation pour la LMC par la FDA. • Fév. 2002 : Approbation pour le GIST par la FDA. • Août 2002 : FDA accorde le statut d’examen prioritaire à Glivec en tant que traitement de 1ère intention de la LMC à un stade précoce.

5. Leucémie myéloïde chronique

6. Qu’est ce que la LMC ? Leucémie :  certaines cellules sanguines deviennent anormales.  production élévée de ces cellules anormales. Myéloïde: réfère au type de globules blancs qui sont produits en nombre excessif. Chronique : signifie qu’il s’agit d’un cancer qui évolue lentement.

8. Qu’est-ce que la LMC ? • La LMC comporte 3 phases : • - la phase chronique ; • - la phase d’accélération ; • - la phase blastique.

9. Q’est ce que la LMC ? Anomalie chromosomique t (9;22) Anomalie morphologique Chromosome Philadelphie. Anomalie fonctionnelle Protéine Bcr-Abl

11. Symptômes de la LMC * Insuffisance de globules rouges et thrombocytose mais anomalie fonctionnelle des plaquettes.  patient pâle, fatigué  saignements * Splénomégalie.

12. Diagnostic de la LMC • Numérations élevées et inexpliquées de leucocytes. • Présence du chromosome Philadelphie dans le sang ou la moelle osseuse. • Anémie normocytaire, normochrome, arégénérative.

13. Traitements de la LMC • Chimiothérapie cytotoxique. • Interféron α. • Transplantation allogénique. • Glivec®

14. GIST

15. GISTGastro Intestinal Stromal Tumor • Tumeurs du mésenchyme du tractus digestif. • Récepteur c-kit muté  responsable de la prolifération cellulaire. • Age moyen de survenue : 55 ans • 1 000 cas par an en France.

16. Diagnostic des GISTs • Endoscopie quand tumeur d’allure sous muqueuse. • Scanner abdominal. • Analyse histologique.

17. Symptômes des GISTs • Saignements digestifs. • Douleurs abdominales. • Plus rarement une masse palpable. • Autres symptômes…

18. Traitements des GISTs Avant …  chirurgie Mais rechute ! Tumeurs chimio-résistantes Glivec : • 30 % de patients en vie avant l’arrivée du glivec • 90 % après…

19. Nature de la cible

20. LMC • LMC Anomalie chromosomique : Morphologique : chromosome Phi Fonctionnelle : protéine BCR-ABL excessive, non régulée Cause : chromosome 22 –gène BCR-ABL

22. Proteine-substrat Inactive Proteine-substrat active Tyr Tyr P Phosphorylation par les kinases: Proteine Tyr-Kinase ATP ADP Mais la tyr kinase BCR-ABL anormale est constitutive, c’est-à-dire excessive et non régulée .

23. Protéine BCR-ABL =tyrosine kinase Phosphorylations anarchiques Mécanismes intracellulaires: Cascade de réactions Glivec Effet mitogène

24. Cible thérapeutique: • Inhiber l’un des maillons de la cascade de signalisation : la kinase. • Produit trouvé (lead compound) : phenylamido-pyridine inhibe PKC (Ser/thr kinase) spécifiquement. • Il existe de nombreux types de kinases  Optimisation pour sélectivité BCR-ABL kinase !

25. Optimisation

26. Optimisation par SAR :

27. Choix des groupements • CH3 fait varier la conformation moléculaire: Inhibition PKC

28. Pour augmenter la BD, il fallait un groupement non mutagène, non ionisable : A montré les meilleures propriétés pharmacocinétiques (solubilité) IC50 (M) v-ABL 0.038 EGF-R >100 c-Src >100 PDGF-R 0.05 IC50 (M) IC50 (M) v-ABL 0.6 EGF-R >100 c-Src >100 PDGF-R 0.1 PKA >500 PKC en mélange >500 PKC PKC PKC PKA >500 PKC >100 PKC

29. Echelle moléculaire

30. Specific Model Information:      · The alpha-carbon backbone of abl, amino acids 232 to 502 is shown in      gray.      · Amino acids 381-409 are colored green and are called the "activation      loop". This region is highly conserved in the family of tyrosine kinase      proteins. In this protein shape, the activation loop is assumed to be in the      "open" or "active" shape and binds to proteins that will be phosphorylated.      · Amino acid tyrosine 393 and aspartic acid 363 are illustrated in      wireframe sidechains. When the tyrosine 393 is phosphorylated in abl, the      activation loop (shown in green) is usually in the "open" position. For most      members of the tyrosine kinase family, the activation loop in the open      position with a phosphorylated tyrosine is more activated and can      phosphorylate other proteins at a much faster rate. (However, with the abl      tyrosine kinase, it is not clear if this shape of the abl is significantly more      active than the "closed" position of the activation loop.) In the "open"      position, the tyr 393 and asp 363 are not close and unable to form a      hydrogen bond.      · Amino acids methionine 318, threonine 315, methionine 290, glutamate      286, aspartate 381 bind the inhibitor Gleevec and lock the "activation      loop" into a closed position. MilwaukeeSchool ofEngineering Copyright 2002Center for BioMolecular ModelingAll rights reserved. kinase+substrat Specific Model Information:      · The alpha-carbon backbone of abl, amino acids 232 to 502 is shown in      gray.      · Amino acids 381-409 are colored green and are called the "activation      loop". This region is highly conserved in the family of tyrosine kinase      proteins. In this protein shape, the activation loop is assumed to be in the      "open" or "active" shape and binds to proteins that will be phosphorylated.      · Amino acid tyrosine 393 and aspartic acid 363 are illustrated in      wireframe sidechains. When the tyrosine 393 is phosphorylated in abl, the      activation loop (shown in green) is usually in the "open" position. For most      members of the tyrosine kinase family, the activation loop in the open      position with a phosphorylated tyrosine is more activated and can      phosphorylate other proteins at a much faster rate. (However, with the abl      tyrosine kinase, it is not clear if this shape of the abl is significantly more      active than the "closed" position of the activation loop.) In the "open"      position, the tyr 393 and asp 363 are not close and unable to form a      hydrogen bond.      · Amino acids methionine 318, threonine 315, methionine 290, glutamate      286, aspartate 381 bind the inhibitor Gleevec and lock the "activation      loop" into a closed position.

31. kinase+Gleevec • Specific Model Information:     · The alpha carbon backbone is shown in gray and represents amino acids      225 to 498 of the abl tyrosine kinase. •      · The drug Gleevec is shown in wireframe and is colored yellow. •      · The amino acid sidechains that bind to Gleevec are shown in      wireframe/spacefill and colored in CPK colors: gray is carbon, blue is      nitrogen, red is oxygen. The amino acids are methionine 318, threonine      315, methionine 290, glutamate 286, aspartate 381. •      · When abl binds to inhibitor Gleevec, the region of abl that is part of the      highly conserved "activation domain" is locked into a "closed" position does      not bind proteins that can be phosphorylated. The activation loop in the      closed position is colored red (amino acids 381-409). •      · The tyrosine 393 and aspartic acid 363 form a hydrogen bond and the      tyrosine can not be phosphorylated.

32. Interaction avec la kinase

34. Site d’action

35. Conclusion • LMC t(9;22) Gène BCR-ABL Glivec Protéine kinase BCR-ABL Développement leucémie STI = inhibiteur de transduction du signal Sur mesure dans le traitement de la LMC !

36. Méthodes d’études in vitro

37. Effect of increasing concentrations of CGP57148B on formation of colonies derived from NBM and CML. • Blood, Vol. 90 No. 9 (November 1), 1997: pp. 3691-3698

38. High-molecular weight DNA extracted from 2 × 106 BV173 cells exposed to graded concentrations of CGP57148B for 48 hours with (+) or without (-) preincubation with 0.5 µg/mL cycloheximide (CHX). M, molecular weight marker (pEMBL digested with Taq I). • Blood, Vol. 90 No. 9 (November 1), 1997: pp. 3691-3698

39. The dose-response curves of STI571 against KU812, K562, TCC-S, and TCC-Y cells. Cell growth inhibition was measured using the MTT assay after 5 days for KU812, K562, and TCC-S cells or after 7 days for TCC-Y cells and was plotted as a percentage of the control (cells not exposed to drugs). Each point represents the mean ± SEM for at least 3 independent experiments. • Blood, 1 April 2001, Vol. 97, No. 7, pp. 1999-2007

40. Résultats : Sur des cellules Abl positives. But : démontrer l’efficacité du Glivec comme inhibiteur de tyr-kinase type Bcr-Abl. • Effet inhibiteur sur la croissance des cellules Bcr-Abl positives, à des concentrations submicromolaires au niveau des lignées C-Abl, V-Abl, PDGF Réc, SCF c-kit. • Dose de 1 µmol offre le meilleur index thérapeutique. • Action apoptotique dans certaines lignées Bcr-Abl +. • RT-PCR – FISH  détermination du statut Philadelphie (Recherche du gène Bcr-Abl).

41.  Résultats sur des cellules saines hématopoïétiques. But : dépister, rechercher les effets indésirables habituellement imputés aux anticancéreux classiques = toxicité hématologique. • Détermination IC 50 sur des cellules CD 34 + (immatures, progénitrices). • Migration transendothéliale ? • Apoptose ?  Effets secondaires hématologiques de l’imatinib sont dose dépendants, réversibles, et concernent principalement les lignées : thrombocytaire, leucocytaire, et érythrocytaire.

42. Leukemia cell lines exposed to tyrosine kinase inhibitors. (A) BCR-ABL-negative cell lines exposed to 1.0 µmol/L CGP57148B (A, HL60; B, U937; C, KG1; D, RPMI 8226; E, Jurkat). (B) BCR-ABL-positive cell lines exposed to 1.0 µmol/L CGP57148B (A, KCL22; B, SD1; C, KU812; D, LAMA84; E, KYO1; F, TOM1; G, K562; H, BV173; I, EM3; J, AR230). (C) HL60 (A), U937 (B), Jurkat (C), KG1 (D), SD1 (E), RPMI 8226 (F), and KCL22 (G) exposed to 10 µmol/L CGP57148B. (D) Exposure to 10 µmol/L AG490 and 10 µmol/L AG879 • Blood, Vol. 90, Issue 9, 3691-3698, November 1, 1997

43. Méthodes d’études in vivo

44. Effect of CGP57148B on the in vivo growth of KU812 (A) and MC3 (B) Bcr/Abl-positive leukemia cell lines. • Journal of the National Cancer Institute, Vol. 91, No. 2, 163-168, January 20, 1999

45. Résultats in vivo : • Activité antitumorale en monothérapie chez l’animal porteur de cellules Bcr-Abl + (inhibition de la Tyr-kinase de réc PDGF et SCF c-kit). • Inhibition des processus cellulaires médiés par ces 2 récepteurs. • Importance de l’observance du traitement. • Limites des études in vivo.

46. Développement préclinique

47. Pharmacocinétique • Biodisponibilité = 98 % • Liaison aux protéines plasmatiques à 95 % • Métabolisme hépatique par le cytochrome P 450 • Métabolite actif (activité similaire à l’imatinib) • Elimination urinaire et fécale. • T½ = 18 h

48. ToxicologieEffets secondaires

49. Effets indésirables les plus fréquents… • Nausées, vomissements, diarrhées, douleurs abdominales. • Fatigue. • Myalgies, crampes musculaires. • Rash. • Oedèmes superficiels (périorbitaux, membres inférieurs). •  ↓ les doses, associer diurétiques.

50. Plus rarement… • Plus grave : • Épanchement pleural, ascite • Œdème pulmonaire, prise de poids (due à rétention hydrique) •  Interrompre Glivec