Etude des canaux ioniques TREK 1 et HCN dans la neuropathie chimio-induite à l'oxaliplatine.

Involvement of ionic channels, molecular targets for the development of new analgesics, in the treatment of the neuropathy induced by oxaliplatin-chemotherapy.

• Auteur / Autrice : Laura Poupon
• Direction : Jérôme Busserolles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 18/09/2015
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Neuro-Dol (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neuro-Dol
• Jury : Président / Présidente : Serge Richard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Busserolles, Alain Eschalier, Catherine Heurteaux, Cyril Goudet, Marc Borsotto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système nerveux

Ivabradine

Neurochimie

Oxaliplatine

Mots clés libres

Oxaliplatine

Neuropathie

TRECK-1

HCN

Riluzole

Ivabradine

Oxyloplatin

Neuropathy

TRECK-1

HCN

Riluzole

Ivabradine

Résumé

L’oxaliplatine, anticancéreux utilisé en première intention dans le traitement du cancercolorectal, engendre des neuropathies qui se caractérisent par des dommages du systèmenerveux périphériques responsables de l’apparition de troubles sensitifs douloureux dès lapremière cure ainsi que de troubles moteurs mais également des comorbidités qui s’installentavec la répétition des cures. Les traitements actuellement disponibles sont peu efficaces pourtraiter ces neuropathies qui sont à l’origine d’une altération de la qualité de vie des patients etpeuvent conduire à une diminution des doses de chimiothérapie utilisées voire même à l’arrêtdu traitement, compromettant ainsi les chances de guérison. Des données du laboratoire ont misen avant plusieurs canaux ioniques comme étant des cibles moléculaires potentielles pour letraitement de la neuropathie aigue. Le but de ce travail de thèse a été de poursuivre les étudespermettant de comprendre le mécanisme de survenue de ces effets indésirables et de rechercherles canaux dont la modulation pharmacologique permettrait un traitement efficace et bien tolérépour ces neuropathies.Pour se faire nous avons décidé de mieux caractériser un modèle murin de neuropathiedouloureuse aigue et de mettre au point et caractériser un modèle de neuropathie chroniqueinduites respectivement, par des injections unique ou répétées d’oxaliplatine. Un travailéthologique a été entrepris chez ces modèles afin d’évaluer la survenue et le suivi longitudinaldes symptômes retrouvés en clinique : symptômes douloureux céphaliques et extracéphaliques,déficits moteurs, dépression, anxiété. Chez ces mêmes animaux, des analyses moléculaires nousont permis de sélectionner des gènes codant pour des canaux ioniques impliqués dans laphysiologie et la pharmacologie de la douleur (canaux potassiques TREK et TRAAK, canauxHCN1 & HCN2). Nous avons parallèlement entrepris de valider pharmacologiquement ces cibleschez l’animal. Les résultats de nos travaux sont présentés séquentiellement et concernent :l’étude de l’implication des canaux HCN dans l’hypersensibilité douloureuse céphalique etextracéphalique induite par l’oxaliplatine ; l’étude de l’implication des canaux TREK et TRAAKdans la neuropathie chronique induite par l’oxaliplatine et la validation pharmacologique de cescibles chez un modèle murin de cancer colorectal.Dans un premier temps, nous avons utilisé un modèle de neuropathie aigue induit parune unique injection d’oxaliplatine (6mg/kg), et avons caractérisé les symptômes décrits enclinique au niveau du territoire céphalique. Nous avons observé l’existence de symptômesdouloureux au niveau orofacial et nous avons pu les corréler à une surexpression des canauxHCN1& HCN2. Il avait précédemment été démontré une surexpression de ses mêmes canaux auniveau extracéphalique, ce qui en fait des cibles particulièrement pertinentes compte tenu desdifférences anatomiques et pharmacologiques connues entre ces deux territoires somatiques. Deplus, l’utilisation d’ivabradine (Procoralan®), antagoniste non sélectif de ces canaux, a permis deréverser l’hypersensibilité douloureuse chez ce modèle animal de neuropathie douloureuseaigue.En conclusion, l’ensemble de ces résultats expérimentaux a permis l’identification denouvelles pistes pour la compréhension et le traitement des douleurs chimio-induites àl’oxaliplatine. Dans une perspective de recherche translationnelle, cette approche préclinique esten cours de transposition dans un protocole de recherche clinique. Un essai clinique de phase II(RILUZOX) devrait débuter prochainement afin de confirmer l’intérêt du riluzole chez despatients recevant une chimiothérapie à base d’oxaliplatine.

Oxaliplatin causes neuropathies which are characterized by damage of peripheralnervous system responsible for the onset of disorders such as neuropathic pain, sensory andmotor symptoms and comorbidities. Currently, available treatments are not very effective fortreating these symptoms in acute or chronic form. However, these symptoms are theconsequence of an impaired quality of life for patients and can lead to a decrease ofchemotherapy doses used or even stopping treatment, compromising the chances of surviving.Therefore, it appears essential for further studies to understand the mechanism of occurrence ofthese pains and identify potential targets for the development of new analgesics.We decided to further characterize a mouse model of acute painful neuropathy and todevelop and characterize a chronic neuropathy model induced respectively by single or repeatedinjections of oxaliplatin. An ethological work was realized in these models to assess theoccurrence of clinical symptoms: painful symptoms at cephalic and extracephalic levels, motordeficits, depression, anxiety. In these animals, molecular analyzes allowed us to select the genesencoding ion channels involved in the physiology and pharmacology of pain (potassium channelTREK and TRAAK, HCN1 & HCN2 channels). We undertook to pharmacologically validate thesetargets in animal. The results of our work are presented sequentially and concern: the study ofthe involvement of HCN channels in the cephalic and extracephalic painful hypersensitivityinduced by oxaliplatin; the study of the involvement of TREK and TRAAK channels in chronicoxaliplatin-induced neuropathy and pharmacological validation of these targets in a mousemodel of colorectal cancer.Initially, we used a model of acute neuropathy induced by single injection of oxaliplatin(6mg / kg) to study the clinical symptoms described at the orofacial sphere. Indeed, peripheralsymptoms had already been studied and the hypothesis of the ion channels expressionremodelling was confirmed. So, we verified the existence of orofacial pain symptoms with newbehavioral tests and we have correlated these results with an over expression of HCN1 & HCN2channels. In addition, use of ivabradine (Procoralan®), a non-selective antagonist of thesechannels, allowed reversing hypersensitivity to cold at low doses and mechanicalhypersensitivity when we used higher doses.In conclusion, all of these experimental results allowed the identification of newmechanisms for understanding and treating oxaliplatin-induced neuropathy. First, involvementsof HCN1 & HCN2 channels have showed in the acute neuropathy induced by oxaliplatin for bothperipheral and oral symptoms. In particular, blocking of these channels by ivabradine has alsohelped to reverse the cold hypersensitivity. Also, the TREK-1 channel showed great interest ininvolvement in chronic neuropathy induced by oxaliplatin and riluzole showed many interestingproperties to overcome the symptoms described in this neuropathy. From the perspective oftranslational research, this preclinical approach is being transposed in a clinical researchprotocol. A phase II clinical trial (RILUZOX) should begin shortly to confirm the interest ofriluzole in patients receiving chemotherapy with oxaliplatin.