Thèse Co-Encapsulation Liposomale du Vénétoclax et de l'Azacitidine pour l'Amélioration du Traitement de la Leucémie Aiguë Myéloïde H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Institut Galien Paris-Saclay Direction de la thèse : Jean-Philippe MICHEL ORCID 0000000302422605 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-27T23:59:59 L'objectif de ce projet est la mise au point d'une formulation innovante à base de liposomes furtifs pour la co-délivrance du vénétoclax et de l'azacitidine, association actuellement au coeur des recommandations internationales pour le traitement de la leucémie aiguë myéloïde (LAM). Dans une approche pluridisciplinaire, ce projet exploite la complémentarité physico-chimique et clinique des deux molécules, le vénétoclax, fortement lipophile, s'intégrant dans la bicouche lipidique, et l'azacitidine, très hydrophile, dans le compartiment aqueux interne, pour concevoir un vecteur unique permettant d'optimiser simultanément leurs profils pharmacocinétiques et de stabilité, de réduire leurs toxicités systémiques et de simplifier la posologie, améliorant ainsi la qualité de vie et l'index thérapeutique de cette association chez les patients atteints de LAM, qu'ils soient fragiles ou nouvellement diagnostiqués et fonctionnellement aptes. - Contexte clinique

Les leucémies représentent un ensemble de cancers hématologiques caractérisés par une prolifération anormale de cellules immatures dans la moelle osseuse et le sang. La leucémie aiguë myéloïde (LAM) est la forme la plus fréquente de leucémie aiguë chez l'adulte, représentant environ un tiers de toutes les leucémies adultes. Son incidence mondiale est en hausse constante et préoccupante : le nombre de nouveaux cas a augmenté de plus de 82 % entre 1990 et 2021, passant de 79 372 à 144 645 cas annuels, et les décès liés à la LAM ont progressé de près de 74 % sur la même période [1]. En France, environ 3 500 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année, avec un âge médian de survenue compris entre 64 et 71 ans [2]. La LAM est caractérisée par sa progression rapide et son pronostic sévère, avec un taux de survie à 5 ans de 40 à 50 % chez les patients de moins de 60 ans [3]. Ce pronostic s'explique en grande partie par un taux de rechute très élevé. Malgré un taux de rémission initiale de l'ordre de 80 % après induction, plus de 50 % des patients rechutent malgré la consolidation [4]. Cette réalité clinique est encore plus marquée chez les patients âgés ou fragiles, qui représentent la majorité des cas de LAM et qui sont fréquemment inéligibles à la chimiothérapie intensive standard (protocole 7+3), définissant ainsi une large population à très fort besoin médical non satisfait.

- Contexte thérapeutique

Le vénétoclax (ABT-199, Venclexta®/Venclyxto®) est un inhibiteur hautement sélectif de BCL-2. Il agit en libérant les protéines pro-apoptotiques BAX et BIM séquestrées par BCL-2, déclenchant ainsi la perméabilisation de la membrane mitochondriale externe, la libération du cytochrome c, l'activation des caspases et l'apoptose des cellules leucémiques [5]. Approuvé pour la première fois par la FDA en 2016 dans la leucémie lymphoïde chronique avec délétion 17p [6], ses indications se sont progressivement élargies à la LAM et à d'autres hémopathies malignes. Le vénétoclax a par ailleurs bénéficié de plusieurs désignations de Thérapie Innovante (Breakthrough Therapy Designation) par la FDA [7], soulignant son potentiel clinique majeur. Dans le cadre de la LAM, la dose cible approuvée est de 400 mg/jour par voie orale en cycles de 28 jours, précédée d'une montée en charge progressive sur 3 à 4 jours (de 100 mg à 200 mg puis 400 mg) afin de réduire le risque de syndrome de lyse tumorale [6]. À ce jour, plus de 500 essais cliniques enregistrés impliquent le vénétoclax à travers le monde [8], et est protégé par dix brevets américains [9].
Cependant, environ 30 % des patients atteints de LAM ne répondent pas aux schémas thérapeutiques à base de vénétoclax seul, et presque tous les répondeurs rechutent à terme [10]. De plus, en raison de la dépendance des précurseurs neutrophiliques à BCL-2, le vénétoclax induit fréquemment une neutropénie [11], ainsi que des effets indésirables digestifs (nausées, diarrhée) et un risque en début de traitement de syndrome de lyse tumorale, nécessitant une augmentation progressive des doses et une hydratation préventive [12].
L'azacitidine (5-azacytidine, Vidaza®/Onureg®) est un analogue nucléosidique de la cytidine au mécanisme d'action complémentaire à celui du vénétoclax. En s'incorporant à l'ADN néosynthétisé, elle piège de manière covalente les ADN méthyltransférases (DNMT), restaurant ainsi l'expression de gènes suppresseurs de tumeurs silenciés par méthylation aberrante [13]. Elle exerce également une cytotoxicité directe en perturbant la synthèse protéique via son incorporation dans l'ARN.
L'azacitidine est une molécule ancienne dont les brevets princeps sont expirés, et est disponible sous deux formes galéniques distinctes. Vidaza®, administrée par voie sous-cutanée à 75 mg/m² aux jours 1 à 7 de chaque cycle de 28 jours [14], et Onureg®, forme orale approuvée en 2020 en traitement d'entretien de la LAM, administrée à 300 mg par voie orale une fois par jour aux jours 1 à 14 de chaque cycle de 28 jours [15].
Son repositionnement en association avec un inhibiteur de BCL-2 tel que le vénétoclax constitue la principale voie d'innovation clinique actuelle, justifiée par une synergie mécanistique documentée. L'azacitidine induit l'expression des protéines pro-apoptotiques NOXA et PUMA, augmentant le priming mitochondrial, ainsi que la dépendance des cellules leucémiques à BCL-2, rendant celles-ci particulièrement vulnérables à l'inhibition exercée par le vénétoclax [16].
Cette combinaison a été explorée pour la première fois dans un essai de phase 1b publié dans The Lancet Oncology en 2018 (NCT02203773), dans lequel le vénétoclax était administré par voie orale à 400 mg/jour en continu sur 28 jours, et l'azacitidine à 75 mg/m² par voie sous-cutanée aux jours 1 à 7 du cycle. Cet essai rapportait un taux de réponse composite (rémission complète + rémission complète avec récupération hématologique incomplète) de 73 % dans la cohorte à dose optimale, chez des patients âgés de 65 ans et plus atteints de LAM nouvellement diagnostiquée et inéligibles à la chimiothérapie intensive [17]. Plus récemment, l'essai de phase II PARADIGM, présenté en session plénière à l'ASH (American Society of Hematology) 2025, s'est étendu dans son étude à une population de patients plus jeunes et moins fragiles, en comparant la même association, vénétoclax 400 mg/jour per os en continu et azacitidine 75 mg/m² aux jours 1 à 7, versus chimiothérapie intensive conventionnelle, sur un critère primaire de survie sans événement. L'essai a montré que cette association réduisait le risque d'événements de 43 % par rapport à la chimiothérapie intensive [18], étendant ainsi son champ d'application bien au-delà des patients âgés ou fragiles.
Toutefois, cette efficacité s'accompagne d'une toxicité hématologique marquée, dominée par des neutropénies prolongées, des thrombopénies et des anémies, exposant les patients à un risque accru d'infections sévères et de complications hémorragiques. Ces effets sont particulièrement problématiques chez les patients fragiles, nécessitant fréquemment des adaptations posologiques, des interruptions de traitement et un suivi rapproché. Cette toxicité constitue ainsi une limite majeure de l'association sous forme libre et renforce l'intérêt de stratégies de vectorisation [16].

- Contexte physicochimique et formulation

Sur le plan physicochimique, le vénétoclax est une molécule de haut poids moléculaire (868 Da) [6], très lipophile (logD = 4,64 ± 0,1 à pH 7,4 à 20°C) et quasi insoluble dans l'eau (2,4 µg/mL à pH 7,4). Ces propriétés ont imposé une formulation complexe en dispersion solide amorphe, aboutissant à des comprimés de plus d'1 g pour une dose de 100 mg, avec une biodisponibilité fortement dépendante de la prise alimentaire [6].
L'azacitidine présente un profil radicalement opposé à celui du vénétoclax ; elle présente un logP expérimental de 2,32 [19], confirmant sa nature très hydrophile. Cette hydrophilie entraîne une diffusion et une internalisation cellulaire limitées, et expose la molécule à une dégradation rapide par la cytidine désaminase [20]. Elle est par ailleurs chimiquement instable en milieu aqueux, avec une perte de 15 % de la concentration initiale en 10 heures à 23 °C, qui se traduit par une faible demi-vie plasmatique [21].
L'objectif du projet est de concevoir une formulation liposomale, pour le traitement de la leucémie aigue myéloïde, permettant la délivrance simultanée d'un inhibiteur sélectif de BCL2 (vénétoclax) et d'un agent hypométhylant (azacitidine) afin d'optimiser leur l'efficacité thérapeutique et de limiter leur toxicité systémique chez les patients fragiles ou inéligibles à la chimiothérapie intensive. Au regard de ces éléments, ce projet doctoral propose la vectorisation liposomale de l'association vénétoclax/azacitidine, en exploitant leur complémentarité à la fois mécanistique, clinique et physicochimique.
La preuve de concept de la vectorisation liposomale d'anticancéreux dans la LAM est déjà établie par l'approbation du CPX-351 (Vyxeos®), formulation liposomale co-encapsulant la daunorubicine et la cytarabine approuvée pour les LAM thérapie-induites et les LAM avec changements liés à la myélodysplasie.
Dans ce cadre, des travaux préliminaires menés au sein de l'équipe MULTIPHASE à l'IGPS ont permis de développer et de caractériser une formulation liposomale de vénétoclax pour améliorer le traitement d'un sous type particulier de leucémie myéloide aigue, touchant la lignée mégacaryocytaire. Les résultats physicochimiques obtenus jusque-là montrent que le vénétoclax se localise préférentiellement dans la bicouche lipidique, avec une stabilité supérieure à un mois. Le présent projet propose ainsi d'étendre cette stratégie à l'association vénétoclax/azacitidine, au sein d'un liposome furtif administré par voie intraveineuse.
Cette voie d'administration permettrait de contourner les contraintes de biodisponibilité orale des deux molécules, d'atteindre des expositions plasmatiques équivalentes à des doses plus faibles, et d'envisager une réduction des toxicités systémiques tout en maintenant, voire en améliorant, l'efficacité thérapeutique. Par ailleurs, la vectorisation liposomale peut contribuer à surmonter certains mécanismes de résistance liés aux pompes d'efflux (P-gp/MDR1), en favorisant l'accumulation intracellulaire des molécules actives [22].
Le projet s'articulera autour de deux parties principales :

1. Elaboration et caractérisations de formulations liposomales à base de vénétoclax ou d'azacitidine

Forts de nos résultats sur la formulation liposomale de vénétoclax qui a été développée et caractérisée au sein de l'équipe MULTIPHASE à l'IGPS. Cette première partie visera donc à compléter initialement la caractérisation de liposomes à base de vénétoclax par les études pharmacocinétiques et toxicologiques.
Sur le plan pharmacocinétique, des études de rémanence vasculaire, de distribution tissulaire et d'élimination seront conduites par voie IV chez le modèle murin, afin de déterminer le volume de distribution et le profil d'élimination du vénétoclax encapsulé. Ces données seront comparées à celles obtenues avec l'administration orale de la molécule libre, afin de quantifier le gain pharmacocinétique apporté par la vectorisation liposomale par voie IV. La comparaison avec la voie per os permettra également d'estimer si une réduction de dose est envisageable à exposition équivalente, avec les implications que cela comporte sur la tolérance.
Sur le plan toxicologique (lignes directrices de l'ICH S9), une évaluation de la toxicité aiguë par dose unique sera réalisée sur modèle animal, avec suivi hématologique d'un effet on-target directement lié au mécanisme d'action de la molécule, évalués par le suivi du poids corporel, un suivi biochimique du syndrome de lyse tumorale et la réalisation d'un hémogramme et, en fin d'étude, une biopsie médullaire et/ou un myélogramme. Ensuite, une évaluation de la toxicité chronique par doses répétées sera conduite sur des temps plus longs, en surveillant, la fonction hépatique, rénale , et splénique.
Contrairement au vénétoclax, l'azacitidine, du fait de son hydrophilie, aura tendance à se localiser dans le compartiment aqueux interne du liposome par encapsulation passive, avec un pH interne ajusté protégeant ainsi l'azacitidine de sa dégradation hydrolytique spontanée. Le prolongement du temps de circulation sera quant à lui assuré par la PEGylation de surface des liposomes. La lyophilisation de la formulation finale sera envisagée afin de garantir sa stabilité au stockage, stratégie validée notamment avec le CPX-351 [23]. Les formulations seront finement caractérisées (taille, potentiel zêta, efficacité d'encapsulation, stabilité physique et chimique).
Enfin, des études d'activation du complément viendront confirmer les propriétés de furtivité conférées par la PEGylation de surface.

2. Développement de la formulation vénétoclax/azacitidine et évaluation de l'efficacité in vitro et in vivo

Une formulation liposomale associant le vénétoclax et l'azacitidine est envisagée en exploitant leurs propriétés physicochimiques contrastées, permettant leur localisation dans des compartiments distincts du liposome ; le vénétoclax au sein de la bicouche lipidique et l'azacitidine dans le coeur aqueux.
Pour ce faire, un test BH3 profiling dynamique sera réalisé en exposant les cellules aux deux agents séparément, en association sous forme libre, en association liposomes séparés et sous forme co-encapsulée, afin d'évaluer le priming mitochondrial induit et la dépendance apoptotique des cellules vis-à-vis de BCL-2. Si les résultats du BH3 profiling mettent en évidence un avantage biologique de la co-encapsulation, celle-ci sera retenue.
Dans le cas contraire, une association de deux formulations liposomales distinctes, l'une de vénétoclax et l'autre d'azacitidine, pourrait être privilégiée. Il convient en effet de souligner que l'absence de supériorité de la co-encapsulation n'invaliderait pas l'intérêt de l'association, l'azacitidine agissant également via des mécanismes indépendants du priming BCL-2.
La formulation privilégiée fera l'objet d'une caractérisation physicochimiques approfondies, incluant la taille des particules, le potentiel zêta, l'efficacité d'encapsulation de chaque molécule, ainsi que sa stabilité physique et chimique au cours du temps. Le choix final se fera selon un compromis entre efficacité thérapeutique démontrée et stabilité de la formulation.
L'efficacité de la formulation retenue, co-encapsulée ou séparée, sera d'abord évaluée in vitro sur des lignées leucémiques établies, entre autres, M07e, OCI-AML3 et MOLM-14. Elle sera ensuite étudiée in vivo sur des modèles murins xénogreffés dérivés de patients (PDX), avec un suivi de la progression tumorale par imagerie bioluminescente.

Goût pour la pharmacie ainsi que la physicochimie. Prêt à effectuer des expériences en culture cellulaire et sur animaux vivants. Capable d'interagir avec des équipes de différentes disciplines. Curiosité et rigueur.

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