10 - AMPCfusion
publicité
Pharmaco génétique des enzymes de phase 1 et 2 Quelques chiffres : -3 a 7 % des patients hospitalisés en France à cause des EI (144000 hospitalisations), cela représente 320 millions d’euros -9% des hospitalisations aux USA I) Les xénobiotiques A) Définition Un xénobiotique est une substance de faible poids moléculaire, et étrangère à la vie. On distingue les médicaments, les polluants ainsi que les aliments L’objectif de l’organisme est d’éliminer le xénobiotique (par les urines principalement, rarement par la bile), cependant ils sont le plus souvent sous forme lipophile. Le métabolisme permet de les transformer en substance hydrophile afin de faciliter leur élimination. B) Métabolisme des xénobiotique On distingue trois grandes phases du métabolisme : Phase 1 : fonctionnalisation Phase 2 : conjugaison Phase 3 : expulsion du xénobiotique (sous forme inchangée ou de métabolite en fonction de sa nature). C) Caractéristiques générales des EMX On appelle EMX les Enzymes du Métabolisme des Xénobiotiques, ils sont classés en superfamilles dans lesquelles on note de nombreuses isoformes. Celles ci sont caractérisées par une grande redondance et une spécificité chevauchante. (Une EMX a plusieurs substrats et un xénobiotique peut être le substrat de plusieurs EMX). Les EMX peuvent avoir pour substrats des substances endogènes et exogènes (pour lesquels ils sont peu efficaces). On note une variabilité d’expression importante des EMX, celle ci est environnementale et génétique, il existe de nombreux polymorphismes fonctionnels. Cette dernière donnée est extrêmement importante en pharmaco, elle implique une susceptibilité individuelle au médicament. La phase I (fonctionnalisation), consiste à créer des groupement OH, NH2, COOH ou SH pour rendre la molécule plus hydrophiles. Les EMX concernée sont : - Les mono-oxygénase : Flavine mono-oxygénases (FMO) et cytochromes P450 (CYP) - Les estérases et les amidases - Les oxydo réductases : Mono-amine oxydases, S-oxydases, Nitro-réductases D) Exemple des cytochromes P450 Leur dénomination vient de « pigment 450 » étant donné qu’ils absorbent à 450nm. La mono-oxygénase est couplée à une flavoprotéine du réticulum endoplasmique jouant le rôle de réductase, la NADPH-réductase (qui joue donc le rôle de coenzyme). Les cytochromes permettent le rajout d’un groupement OH sur le radical. Les CYP sont des hémo-protéines, ils sont consitués d’un groupement prosthétique (hème lié à un atome de fer) et d’un motif protéique. Ce motif est spécifique des CYP : FxxGxxCxG, la cystéine est l’acide aminé qui permet la liaison à l’hème via son atome de souffre. Ils sont fixé à la membrane du RE avec le NADPH. Les CYP (Cytochromes P450) correspondent à une super-famille de cytochrome, celle ci a pour origine plus de 500 gênes chez tous les êtres vivant. Chez l’homme, 57 isoforme de CYP sont répartis dans 18 familles, elle-même comprenant des sous famille. Les CYP 1, 2 et 3 sont les métaboliseurs des xénobiotiques, il faut surtout retenir les CYP3 qu’on retrouve dans la métabolisation de plus de 50% de tous les médicaments. CYP3A4 est une molécule que l’on rencontre très souvent dans le métabolisme des médicaments. Les CYP sont localisé majoritairement dans le foie, cependant on les trouve dans tous les organes exposés aux xénobiotique : reins, poumons, tube digestif et cerveau. La diversité́ des réactions et des substrats des CYP peut être expliquée par la ré activité́ des différents états d’oxydation du Fer et la nature du site actif de ces enzymes. Leur régulation est indépendante pour chaque CYP, elle dé pend de l’é tat nutritionnel, de l’exposition préalable à des xé nobiotiques et du terrain gé né tique. L’objectif des réactions de mono-oxygénation des CYP est de créer des métabolites hydrosolubles, cependant ces métabolites peuvent être plus réactifs que la molécule. Ces métabolites peuvent réagir avec une protéine particulière, créant ainsi une toxicité locale (souvent hépatocyte). Ils peuvent aussi se lié de manière covalente à l’ADN (on parle de métabolite adduit à l’ADN), si celui ci n’est pas réparé cela peut engendrer des cancers. Les métabolites les plus réactifs sont les époxydes. E) Expemple des UGT Phase 2 : conjugaison. Le but de la phase de du métabolisme est de rendre les substances plus hydrosolubles mais moins réactives, la quasi-totalité des métabolites de phase 2 ne sont plus réactifs. La principale enzyme mise en jeu est la Transférase, elle permet le transfert d’un groupement endogène et hydrophile. Principales reactions : La réaction la plus courante est la glucuronoconjugaison, elle correspond au transfert d’un acide glucuronique (dérivé du glucose) lui-même fixé sur un UDP, tout le groupement transféré via une enzyme, l’UDP glucoronosyl transférase (UGT). Cette réaction aboutit à la formation de métabolites hydrosolubles éliminés dans les urines. Les substrats de cette enzyme sont des xénobiotiques fonctionnalisés, mais aussi certaines substances endobiotique comme la bilirubine. UGT est exprimée dans le foie, le rein les intestins et la peau. UGT1 et UGT2 sont majoritaires même si on rencontre de nombreuses sous famille de cette enzyme. Un Déficit en UGT1A1 est à l’origine du syndrome de gilbert, c’est une enzyme de conjugaison de la bilirubine, son déficit engendre une hyperbilirubinémie. Exemple de la métabolisation d’un xénobiotique : le paracétamol. Cependant, si NAPQI est présent en trop grande quantité il va se lier des manière covalente à des protéines hépatique et induit une toxicité locale. Le traitement est l’acetylcystéine qui regénère le gluthation. II) Varibilité de l’expression des EMX L’expression des EMX dépend de nombreux facteurs : -Environnementaux : Alimentation, médicaments, polluant. -Endogènes : Démographiques, physio-pathologiques, génétiques Ces différents éléments ont pour conséquence une grande variabilité de réponse à l’exposition d’un xénobiotique. (Innéficacité, tolérance, toxicité ...) Exemple du CYP2B6 : Ce cytochrome est sujet d’une grande variabilité individuelle d’expression, 90% des individus exprime cette EMX et parmis eux la concentration peut varier d’un facteur 20. A) Variabilité environnementale -Inhibition enzymatique : C’est la diminution de l’activité enzymatqiue, elle peut etre réversible ou irréversible et est caractérisé par Ki. Elle peut être due à la compétivité de deux substrats pour une EMX ou un transporteur et peut avoir pour conséquence des interactions médicamenteuses : Exemple du jus de pamplemousse et des antiarythmiques ou du kétoconazole avec la ciclosporine. L’inhibition d’une enzyme peut aussi se faire par repression de l’expression (effet transcriptionel). -Induction enzymatique : elle résulte de l’augmentation de l’expression d’un gène Variabilité physiopathologique (plus faible et moins importante): Sexe : Peu de variations en fonction du sexe chez l’homme mais très importantes chez le rat (essais cliniques) B) Variabilité Physiopathologique Pathologies : insuffisance hé patique (foie moins fonctionnel), inflammation : cytokines (diminutions des cytochromes), diabè te, cancers. Age : fœtus (moins de CYP, autres isoformes, CYP3A7), vieillard (inhibition de l’Induction). A partir de l’age de 2ans, les cytochromes sont tous fonctionnels chez l’enfants. Expression tissu-spécifique de certaines isoformes, exemple du Cyp1B1 dans le tissu mamaire. C) Variabilité génétique : Les gênes codant les EMX peuvent être sujet de mutation rare modifiant le métabolisme. Exemple du favisme dans le bassin méditerranéen, dans cette région on observe couramment un déficit en G6PD qui peut conduire à cette maladie hémolytique. Mutations rare et leur consequences : Le polymorphisme des gênes codant pour les EMX, les transporteurs ou les cibles pharmacologique a une influence sur le métabolisme : -Aucun allèle actif : le sujet est métaboliseur lent -1 allèle actif : le sujet est métaboliseur rapide ou intermédiaire (dépendant de l’allèle dominant) -2 allèle actif : le sujet est métaboliseur rapide -plus de 2 allèle actif (ex : duplication) : le sujet est métaboliseur ultra-rapide ultrarapide Exemple de la debrisoquine (anti-arythmique) et de son métabolite le 4-OHdebrisoquine. La pharmacogénomique est l‘étude de la conséquence des variations d’ADN et d’ARN sur la réponse aux médicaments (pharmacogénétique : seulement les séquence d’ADN). Cette discipline permet l’identification de facteurs génétique prédictifs de la réponse à un médicament, elle est donc particulièrement utile en recherche et développement d’un médicament. Les modifications épigénétiques correspondant à toutes les modifications de phénotypes sans altération de la séquence d’ADN : miARN, méthylation, conformation des histones III) Conséquence en pharmacologie et applications clinique Exemple : le millepertuis est un médicament pris pour des vertus antidépressive, il est très fort consommé en automédication. Cependant il rentre dans la cellule, se fixe à un facteur de transcription et augmente l’expression du CYP 3A4 pouvant être la cause d’interactions médicamenteuses. Si le médicament substrat du 3A4 est une pro-drogue (médicament actif après métabolisation) alors cela conduit à une concentration trop importante de substance active et une augmentation des effets indésirables. Si le médicament est inactivé par 3A4, alors on observera une inefficacité thérapeutique. Une des conséquences thérapeutique de la variabilité génétique est l’adaptation de la posologie en fonction du phénotype de l’individu. - On diminue les doses d’un métaboliseurs lent pour éviter une toxicité médicamenteuse (effet idésirable) - On augmente les doses d’un métaboliseur rapide pour éviter l’inefficacité thérapeutique. Ce qu’il faut retenir (diapo du prof) Les xé nobiotiques (X) sont un terme gé né ral dé signant notamment les mé dicaments - Les X sont mé tabolisé s dans l’organisme par les EMX dont le but essentiel est de favoriser leur é limination (Phase I, II, III). - Nombreuses isoformes: peu spé cifiques, large spectre d’activité - Expression extrê mement variable : facteurs physio-pathologiques, gé né tiques et environnementaux. - Consé quences dans la ré ponse pharmaco-toxicologique : pharmacogé né tique, interactions mé dicamenteuses (induction et inhibition), ré actions indé sirables aux mé dicaments...). - La connaissance de ces variations permet une meilleure utilisation des mé dicaments et une thé rapeutique personnalisé e. - Les X peuvent ê tre à l’origine de pathologies: le mé tabolisme et ses variations jouent le mê me rô le (interactions gè nes /environnement)
