Mécanismes d’action de la podophyllotoxine et de son dérivé semi-synthétique, l’étoposide. A. La PTOX possède la capacité d’inhiber la prolifération cellulaire et de provoquer la mort cellulaire par apoptose en arrêtant la mitose en métaphase. Les microtubules sont constitués de protofilaments résultant de l’assemblage d’un hétérodimère formé des chaînes α et β de tubuline. Ce dimère de tubuline possède un site de liaison avec le GTP (en rouge). La polymérisation de la tubuline, GTP-dépendante, fait intervenir la protéine kinase CDK-1 (cyclin-dependent kinase-1). Des phosphatases assurent la dépolymérisation. L’effet antimitotique de la PTOX est le résultat de sa fixation sur le dimère de tubuline (sur le même site que la colchicine) qui provoque l’inhibition de la polymérisation de la tubuline et donc de l’assemblage des microtubules. B. L’étoposide (ETO), dérivé semi-synthétique de la PTOX, n’affecte pas l’assemblage des microtubules mais bloque le cycle cellulaire au niveau de la phase de synthèse (phase S). Il agit comme inhibiteur spécifique de la topo-isomérase II. Cette enzyme homodimérique contrôlant le degré de sur-enroulement de l’ADN effectue des coupures double-brin transitoires. Elle possède différents domaines : les domaines amino-terminaux possédant une activité ATPasique (en orange ; les sites de fixation de l’ATP sont représentés par un astérisque rouge) ; les domaines de capture de l’ADN (en violet) ; les régions B’ importantes pour la fixation du segment G d’ADN ; les régions CAP qui contiennent les deux tyrosines du site actif de l’enzyme ; et les domaines carboxy-terminaux qui contiennent d’autres résidus importants pour la catalyse et permettent, avec les régions CAP, le passage du segment T d’ADN. La catalyse débute par la capture puis la fixation de l’ADN (segment G). Puis en présence de cations divalents un équilibre coupure/ligation va s’établir. La coupure s’effectue par trans-estérification et fait intervenir les deux résidus tyrosine du site actif. Elle aboutit à la formation d’une liaison covalente (liaison phospho-tyrosyle) entre l’extrémité 5’ du fragment d’ADN et l’enzyme. La fixation de deux molécules d’ATP au niveau des domaines amino-terminaux provoque un changement de conformation de l’enzyme permettant le passage du segment T à travers la coupure du brin G. À la suite de cette translocation, la religation du segment G se produit puis l’hydrolyse de l’ATP va permettre le relargage de l’ADN et le retour de l’enzyme à sa conformation initiale. L’étoposide modifie l’activité de la TopII en se fixant par l’intermédiaire de liaisons faibles dans le domaine de fixation de l’ATP et en interagissant avec le site actif, ce qui a pour conséquence de stabiliser la coupure double brin de l’ADN et d’inhiber le passage de l’autre brin d’ADN à travers la coupure. La partie de la molécule d’étoposide en interaction avec la TopII est encadrée en rose (d’après [39]). C. Représentation schématique du cycle cellulaire et du niveau d’intervention de la PTOX et de l’ETO. Le cycle cellulaire, intervalle de temps séparant deux divisions, comporte quatre étapes : une phase G1 (gap1 ou growth phase 1) préparant à la synthèse de l’ADN, une phase de synthèse de l’ADN (phase S), une phase G2 (gap2 ou growth phase 2) qui prépare à la division cellulaire et une phase de division cellulaire (phase M ou mitose), les trois premières phases constituant l’interphase. Entre chacune de ces étapes, il existe des points de contrôle qui ont pour but de vérifier l’intégrité de l’ADN et qui autorisent la poursuite du cycle cellulaire ou envoient la cellule vers l’apoptose en cas de perte de l’intégrité cellulaire. Les cibles moléculaires de la PTOX et de l’étoposide sont différentes et ils agissent également à deux niveaux différents du cycle cellulaire. La PTOX bloque les cellules au niveau de la mitose alors que l’étoposide intervient au moment de la phase de synthèse.