Chapitre I: L`activité anticancéreuse des complexes de platine

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Chapitre I!: L’activité anticancéreuse des
complexes de platine
Le cisplatine est le premier complexe de platine à avoir été utilisé en
chimiothérapie. Son domaine d’activité est vaste, mais son importante toxicité pour
l’organisme limite son utilisation. Ce problème a entraîné la recherche intense de
composés similaires présentant une activité au moins égale à celle du cisplatine, et une
toxicité générale moindre.
De nombreux complexes cis- ou trans- de platine II ou plus récemment de platine IV
ont été ainsi testés. Actuellement, seuls trois de ces composés ont dépassé le stade des
études cliniques et sont utilisés en thérapeutique : le carboplatine, l’oxaliplatine et le
nédaplatine.
Ce chapitre présentera tout d’abord les propriétés antitumorales du cisplatine.
Nous verrons ensuite quelles sont les alternatives aux problèmes de toxicité de ce
complexe proposées par le développement de nouveaux complexes de platine. Enfin, la
troisième partie de ce chapitre présentera le choix des nucléophiles dont nous avons fait
l’étude dans cette thèse.
A Le cisplatine.
A.I Découverte de l’activité anti-tumorale du cisplatine
C’est en 1965 que Rosenberg publie le premier article sur l’activité anti-tumorale du
cisplatine [1]. En voulant étudier l’influence du champ électrique sur le processus de
croissance de bactéries Escherichia Coli, il observe un comportement inhabituel : la
division cellulaire est stoppée, mais la croissance des cellules continue.
Rosenberg montra que l’effet inhibiteur n’était pas dû au courant parcourant le
milieu de culture, mais à la formation d’un complexe entre le platine libéré par les
électrodes et le chlorure d’ammonium contenu dans le milieu.
Deux complexes sont alors synthétisés dans leurs géométries cis- et trans- afin de
tester leur activité anticancéreuse!: le diamine-tetrachloroplatine (IV) (figure I.1 c, d), et
le complexe de platine II correspondant!: [Pt(NH3)2Cl2] (figure I.1 a, b). Les complexes

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de platine IV possèdent une géométrie octaédrique, alors que ceux de platine II sont plan
carré.
Pt
H2N
H2NCl
Cl
Cl
Cl
NH3
NH3
Pt
Cl
Cl
NH3
Cl
Pt
Cl
NH3
Pt
H2N
Cl NH3
Cl
Cl
Cl
cis - [Pt(NH3)2Cl2] trans- [Pt(NH3)2Cl2]
cis - [Pt(NH3)2Cl4] trans- [Pt(NH3)2Cl4]
a
b
c
d
Figure I.1!: structures des complexes synthétisés par Rosenberg
Cette étude a montré d’une part que les complexes cis- sont actifs, alors que leurs
isomères trans- ne le sont pas, d’autre part que le cis-diamine-dichloroplatine (cisplatine
ou cis-DDP (a)) est le plus actif des composés testés.
A.II Activité du cisplatine
Dans le cis-diaminedichloroplatine, l’atome de platine est à l’état d’oxydation II. Il
possède deux ligands inertes (NH3) et deux ligands labiles (Cl-) qui forment une structure
plan carré.
A.II.1) Mécanisme d’action
De nombreuses études ont porté sur le mécanisme d’action du cisplatine [2; 3]. Il a
tout d’abord été montré que le complexe reste dans son état neutre tant qu’il circule dans
les voies sanguines. La concentration en ions chlorures y est relativement forte (100 mM),
et empêche l’hydrolyse du composé. Le cisplatine entre ensuite dans la cellule par
diffusion passive à travers la membrane. La diminution de la concentration en ions
chlorure facilite alors l’hydrolyse en complexes très réactifs. (figure I.2) [4].
Pt
H3N Cl
H3N Cl
Pt
H3N OH2
H3N Cl
Pt
H3N OH2
H3N OH2
H2O
Cl-
H2O
Cl-
Figure I.2: hydrolyse du cisplatine.
Les complexes très électrophiles obtenus par l’hydrolyse peuvent réagir avec divers
nucléophiles cellulaires, comme l’ARN, l’ADN, les protéines, le glutathion ou la
méthionine. Parmi ces composants cellulaires, les cibles principales sont les atomes
d’azote des bases purines et pyrimidines de l’ADN, c’est à dire les atomes N7 et N1 de
l’adénine, N3 de la cystéine et N7 de la guanine. L’établissement de ces liaisons avec

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l’ADN double brin donne lieu à différents adduits (figure I.3) : bifonctionnels intrabrin
(b) et interbrin (a), ainsi que monofonctionnels (c) [5].
Pt G
G
H3N
H3NPt GH3N
H3N
H2O
Pt
G
H3NG
H3N
(a) (b) (c)
Figure I. 3!: modes de fixation du cisplatine sur l’ADN!: (a) bifonctionnel interbrin,
(b)!bifonctionnel intrabrin, (c) monofonctionnel
Dans 90% des cas (figure!I.3, a), les adduits sont formés entre deux bases purines
adjacentes (65% sont formés entre deux guanines adjacentes, et 25% entre une guanine et
une adénine). La formation de ces adduits ADN-cisplatine entraîne une modification de
la structure de la double hélice, ce qui perturbe la réplication et la transcription de
l’ADN.
HO
P
O-
O-
O
O
O
N
N
O
N
NH2
N
H
P
O-
O-
O
O
OH
N
N
O
N
H2N
N
H
Pt
H3N
H3N
Figure I.4!: représentations 2D et 3D de la structure d’un adduit cisplatine- dodécamère.

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L’équipe de Coste a travaillé sur ces modifications, en utilisant un dodécamère
formant une double hélice. La structure d’un adduit cisplatine-dodécamère a été résolue
par diffraction des rayons X [6]. La représentation en trois dimensions de cette structure
(figure I. 4) permet de visualiser les distorsions de l’ADN induites par la présence de
platine. La plus visible d’entre elles est l’angle formé par deux bases initialement
parallèles, dont la valeur est ici de 47°.
A.II.2) Mécanismes de résistance au cisplatine.
La chimiorésistance peut se définir comme la capacité des cellules cancéreuses à
survivre à l’exposition d’agents cytotoxiques. Elle constitue la première cause
d’inefficacité de la chimiothérapie. Elle se manifeste soit d’emblée, on l’appelle alors
chimiorésistance innée (c’est le cas pour les cancers du rein), soit progressivement au
cours du traitement, auquel cas elle sera dite acquise (cas des leucémies, cancers du sein,
etc.).
Il est important de garder à l’esprit que le métabolite actif du cisplatine réagit avec
d’autres molécules que l’ADN, par exemple avec l’ARN ou certaines protéines. Ce
complexe a également de fortes affinités pour les molécules contenant des thiols, en
particulier la cystéine, le glutathion réduit, la méthionine, etc.
Le glutathion (GSH) est un tripeptide de séquence Glu-Cys-Gly (figure I.5). Sa
concentration de 0,5 à 10mM fait de lui le thiol le plus abondant de la cellule. Ce
nucléophile réagit avec le cisplatine, pour former un complexe platine-GSH qui est
ensuite éliminé de la cellule [7]. Le glutathion protège donc la cellule en interceptant les
métabolites réactifs du cisplatine avant qu’ils ne puissent réagir avec l’ADN. Les adduits
cisplatine-glutathion ont été caractérisés par Dedon et Borch en 1987 [8] par
spectroscopie Infra rouge. L’absence de la bande caractéristique de la liaison S—H leur a
permis de conclure que le tripeptide se fixe au platine par l’atome de soufre de la
cystéine.
HO N
N
OH
O O O
O
SH
NH2
H
H
Figure I.5!: structure du glutathion.
Le glutathion protège aussi la cellule en favorisant la réparation de l’ADN,
probablement en stabilisant les enzymes nécessaires (comme l’ADN polymérase a), ou en
favorisant la formation de désoxyribonucléotides [9].
Certaines lignées de cellules possédant une chimiorésistance acquise au cisplatine
montrent un taux de glutathion particulièrement élevé. Il est donc probable que le stress
créé par la tumeur augmente la capacité de la cellule à produire du glutathion [10].

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Le glutathion est donc particulièrement impliqué dans le mécanisme de résistance
au cisplatine en formant des espèces inactives avec le médicament, et en favorisant la
réparation de l’ADN.
A.II.3) Effets secondaires du cisplatine
Le cisplatine possède une liste d’effets secondaires particulièrement importante
(annexe A). Les trois principaux sont la neurotoxicité, la néphrotoxicité et l’ototoxicité.
La neurotoxicité du cisplatine peut être limitatrice de la dose administrée et se manifeste
typiquement par des diminutions de la sensibilité aux extrémités des membres. La gravité
des complications rénales de la chimiothérapie (néphrotoxicité) se traduit par la
persistance d’une insuffisance rénale qui devient chronique. L'atteinte auditive provoquée
par le cisplatine (ototoxicité) résulte en une perte d'audition de type neurosensorielle,
irréversible, portant sur les hautes fréquences, ainsi qu'en des acouphènes.
B Les nouveaux complexes de platine
Les nouveaux anticancéreux à base de platine doivent présenter des avantages
cliniques par rapport à ceux déjà utilisés. Parmi ces améliorations, il y a l’élargissement du
spectre d’activité (leucémies, cancers rénaux, gastro-intestinaux), une moindre toxicité, et
la possibilité d’administrer le médicament par voie orale. Ce dernier avantage permettrait
de réduire les frais du traitement, tout en augmentant la qualité de vie du malade.
La recherche d’un anticancéreux ayant toutes ces qualités a entraîné la synthèse de
très nombreux complexes de platine. Seuls quelques complexes passent toutes les étapes
de l’élaboration d’un médicament. En effet, après avoir été synthétisés, testés in vitro sur
des cellules cancéreuses, puis testés chez l’animal, les complexes doivent subir une étude
clinique. Celle-ci fait partie du protocole d’obtention de l’AMM (autorisation de mise sur
le marché), nécessaire au développement de chaque médicament. Cette étude est
décomposée en trois phases (annexe B), qui permettent de déterminer entre autres les
conditions d’utilisation et la pharmacocinétique du futur médicament. A ce jour, deux
complexes de platine de deuxième génération ont obtenu l’AMM en France!: le
carboplatine et l’oxaliplatine. Un troisième analogue, le nédaplatine, est actuellement
utilisé au Japon. Les quelques complexes qui sont en cours de développement donnent
des résultats prometteurs.
B.I Complexes commercialisés
B.I.1) Carboplatine
La structure du carboplatine diffère de celle du cisplatine par la présence d’un
ligand bidentate cyclobutanedicarboxylate (figure I.6). Cette différence structurale
implique des changements significatifs dans les propriétés physico-chimiques et de