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Dérivés fluoropyrimidiques et déficit en dihydropyrimidine
déshydrogénase
Fluoropyrimidines and DPD deficiency
●
●
Michèle Boisdron-Celle*, Alain Morel*, Gérard Milano**, Erick Gamelin*
 Résumé
 Summary
La dihydropyrimidine déshydrogénase (DPD) est l’enzyme
clé du catabolisme de la famille des fluoropyrimidines, dont
le chef de file est le 5-fluorouracile (5-FU), et ses prodrogues
orales, parmi lesquelles la capécitabine et le ftorafur (UFT,
S1). De nombreuses mutations ont été identifiées sur le
gène de la DPD (DPYD), dont certaines ont des répercussions fonctionnelles sur l’activité enzymatique. Les déficits
en DPD sont à l’origine de toxicités graves, voire mortelles,
chez les patients traités. La fréquence de prescription des
fluoropyrimidines, l’utilisation de fortes doses, l’extension
des indications et la sévérité des toxicités aiguës dues à
des déficits enzymatiques font de leur dépistage une priorité médicale et de santé publique. Dans cette revue, nous
présentons les différentes approches rapportées dans la
littérature et les comparons essentiellement en termes
de validité et de compatibilité avec la pratique clinique
courante. La détection des déficits en DPD est d’ores et
déjà possible et permet d’éviter des complications aiguës
graves.
Dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD) is a key enzyme in the
metabolic catabolism of fluoropyrimidines, such as 5-fluorouracil and its oral prodrug derivatives, including capecitabine
and ftorafur (UFT, S1). Numerous genetic mutations have been
identified in the DPD gene locus (DPYD), with a few variants
having functional consequences on enzymatic activity. The allele
frequency is 5% for heterozygoty and 0.2% for homozygoty. It
is correlated to the frequency of DPD activity deficiency that
has been frequently reported to cause early severe, sometimes
lethal, fluoropyrimidine-related adverse events, regardless of the
drug. Taking in account the wide and frequent use of fluoropyrimidines, in both advanced and adjuvant settings, it is clearly
a problem of public healthcare that cannot be underestimated.
We review in the present article the performances of assays
that assess DPD and DPYD status, with an emphasis on their
respective robustness and suitability for routine clinical applications. We show that DPD deficiency can already be detected
before to treatment in practice and this detection could avoid
life-threatening fluoropyrimidines toxic side-effects.
Mots-clés : 5-fluorouracile – Fluoropyrimidines – Dihydropyrimidine déshydrogénase – Toxicité – Pharmacogénétique
– Variant – Pharmacogénomique – Pharmacocinétique.
Keywords: 5-fluorouracile – Fluoropyrimidines – Dihydropyrimidine dehydrogenase – Toxicity – Pharmacogenetics –
SNP – Pharmacogenomics – Pharmacokinetics.
L
e 5-fluorouracile (5-FU), comme la plupart des agents
anticancéreux, possède un index thérapeutique étroit. De
nombreuses toxicités, parfois sévères, sont rapportées chez
les patients traités en situation conventionnelle, adjuvante ou
métastatique. Ces effets toxiques sont dus à une surexposition
au médicament, liée à une large variabilité interindividuelle du
métabolisme, lequel dépend principalement de l’activité de la
dihydropyrimidine déshydrogénase (DPD), l’enzyme majeure
de catabolisme du 5-FU. Ainsi, les patients présentant un déficit
de l’activité de cette enzyme ont un risque accru de toxicité
aiguë, précoce et grave avec ce médicament, mais aussi avec
* Laboratoire d’oncopharmacologie-pharmacogénétique, INSERM CR2C U892, CRLCC Paul
Papin, Angers.
** Laboratoire d’oncopharmacologie, CRLCC Antoine Lacassagne, Nice.
La Lettre du Pharmacologue - vol. 22 - n° 2 - avril-mai-juin 2008
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les fluoropyrimidines orales disponibles en France : l’UFT et la
capécitabine (1). Ces toxicités se manifestent principalement
au niveau du tractus digestif et de la moelle osseuse, voire au
niveau du système nerveux central, pouvant aboutir à une toxicité polyviscérale grave, potentiellement mortelle. Elles ont pu
être rapportées à des déficits en DPD, partiels ou complets,
dont les fréquences dans la population sont estimées à 3-5 %
et 0,2 % respectivement. En fait, l’activité de la DPD dans la
population générale suit une courbe de Gauss et est soumise à
un polymorphisme d’origine génétique de transmission autosomale codominante. Des cas de pyrimidinuries familiales ont
été décrits, mettant en évidence des déficits complets chez
des enfants présentant des concentrations élevées d’uracile
et de thymine dans le sang et l’urine mais aussi dans le liquide
céphalorachidien (2).
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Plus d’une trentaine de SNP (single nucleotide polymorphism) ou
variants ont été rapportés au niveau du gène de la DPD. Certains
sont silencieux, d’autres – une quinzaine – sont situés à des
endroits majeurs pour l’activité de l’enzyme, comme ceux codant
pour le site de liaison au substrat de l’enzyme, c’est-à-dire une
pyrimidine naturelle, uracile ou thymine ou médicamenteuse
synthétique, ou aux cofacteurs tels que le NADH ou le FAD.
Ils retentissent alors sur l’activité de l’enzyme, de façon plus ou
moins marquée selon que le patient est homo- ou hétérozygote
pour le SNP en question (3-5).
Le dépistage en pratique clinique
La fréquence de prescription des fluoropyrimidines, l’utilisation
de fortes doses, l’extension des indications et la sévérité des
toxicités aiguës dues à des déficits enzymatiques font de leur
dépistage une priorité médicale et de santé publique.
Différentes approches ont été développées :
✓ Enzymatique ou radioenzymatique, évaluant directement
l’activité de l’enzyme (6-8). Ces techniques impliquent l’incubation ex vivo des cellules mononucléées du patient, avec du
5-FU radiomarqué et la mesure par HPLC du catabolite formé.
Elles ont longtemps été la référence mais leurs applications
diagnostiques préthérapeutiques restent limitées du fait de la
lourdeur de préparation des échantillons et du dosage en luimême. Elles sont plutôt utilisées pour confirmation a posteriori
d’un déficit enzymatique ;
✓ Pharmacogénomique, consistant en la mesure de l’expression de l’ARNm de la DPD leucocytaire. La PCR quantitative
a l’avantage d’être moins lourde que les techniques radioenzymatiques et présente un débit plus élevé, mais les résultats
concernant une éventuelle corrélation avec l’activité DPD sont
peu clairs (9-11) ;
✓ Pharmacologique, par dosage de l’uracile et/ou de la thymine
plasmatique ou urinaire. Une alternative plus intéressante
implique le dosage plasmatique simultané de l’uracile et du
dihydro-uracile endogènes afin d’établir le rapport UH2/U, reflet
de l’activité globale de la DPD (11-13). Comme le montre le
tableau I, ce rapport, effectué avant tout traitement, a été corrélé
de façon significative avec le risque et la gravité des toxicités aux
fluoropyrimidines apparaissant dès la première cure (11) ;
✓ Pharmacogénétique, enfin, permettant la détection de SNP
sur le gène de la DPD lui-même ou son promoteur (3-5, 14, 15).
De nombreuses études ont été réalisées : si le polymorphisme
IVS14 1G>A est le plus fréquemment décrit, il n’est pas le seul
responsable des toxicités. En effet, à l’heure actuelle, 4 mutations
ont été reliées avec des toxicités graves (tableau II) [5].
Ces différentes approches de détection doivent répondre à un
certain nombre de critères et de contraintes, tels une bonne
sensibilité et une bonne spécificité, ce qu’aucune technique
ne permet à elle seule, et une faisabilité en pratique courante
(11).
D’après les résultats d’une étude prospective menée sur
250 patients et confirmée chez près de 4 000 autres, la meilleure
approche consiste en une détection couplée : génotypage par
la recherche systématique des 4 mutations les plus fréquentes,
et phénotypage par le dosage du rapport UH2/U permettant
d’évaluer l’ampleur du déficit et de proposer une dose adaptée
dès la première cure.
Cette détection doit respecter un délai de rendu de résultats
suffisamment court pour ne pas retarder la mise en traitement
et, au mieux, combine donc des techniques robustes et à haut
débit afin de pouvoir rendre des résultats fiables en 8 jours.
Enfin, le dépistage ne se limite en aucune façon à un simple
rendu de résultats : le plus souvent, la détection d’un déficit en
Tableau II. Fréquence des principales mutations et implications dans
la toxicité aux fluoropyrimidines dans une population de 251 patients.
SNP
(%)
Nombre de
patients
Toxicité grade 3-4
observée
Fréquence de
toxicité (%)
h IVS14 G > A
1,20
4
3
75
2846 A > T
1,8
6
4
66,7
464 T > A
0,3
1
1
100
1679 T > G
0,3
1
1
100
Pas de SNP
95,2
239
15
6,28
Tableau I. Corrélation entre le rapport UH2/U et le grade de toxicité après administration de fluoropyrimidine (p < 0,001).
UH2/U
Grades de toxicité
nb
Moyenne
SD
Mini.
Maxi.
0
293
8,0
2,5
1,4
17,3
1
8
6,5
3,2
4,2
12,8
2
9
6,7
1,7
4,7
8,9
3
8
5,0
3,1
2,0
10,4
4
13
4,2
2,5
0,1
9,0
Total
331
7,7
2,6
0,1
17,3
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DPD ne contre-indique pas le traitement par fluoropyrimidines ;
il s’agit fréquemment d’un déficit partiel d’intensité variable, et
le traitement par fluoropyrimidine est possible sous couvert de
précautions rigoureuses. C’est là qu’intervient le conseil thérapeutique, indispensable pour aider le clinicien à trouver la dose
adéquate et à gérer le traitement. L’adaptation individuelle de
dose, par surveillance pharmacocinétique, est alors proposée,
pour approcher rapidement et au plus près la dose efficace, pour
ne pas provoquer de toxicité par surdosage, ni, à l’inverse, être
à l’origine d’un échec thérapeutique par sous-dosage (16-18).
Le tableau III expose des cas de patients porteurs d’un déficit
en DPD dont la détection a été pratiquée après survenue d’une
toxicité très grave ou létale. Tous ces patients présentaient un
variant délétère du gène de la DPD et/ou un rapport UH2/U
abaissé. Si ce dépistage avait été appliqué avant le traitement,
aucun de ces patients ne serait décédé ni n’aurait présenté de
toxicité grave.
Conclusion
La fréquence de prescription des fluoropyrimidines, l’utilisation
de fortes doses, l’extension des indications et la sévérité des
épisodes toxiques aigus secondaires à des déficits enzymatiques font de leur dépistage une priorité médicale et de santé
publique.
Les progrès liés à la pharmacologie et la pharmacogénétique sont
déjà accessibles et permettent une réelle sécurité dans l’administration de certains médicaments. Le dépistage des déficits en DPD,
déjà réalisé dans certains laboratoires sur le territoire français,
est parfaitement compatible avec l’administration de 5-FU et des
prodrogues orales en pratique clinique courante. On rappelle qu’il
doit impérativement être accompagné d’un conseil thérapeutique,
puisque le diagnostic de déficit, même majeur, ne contre-indique
pas, le plus souvent, l’administration de fluoropyrimidine, sous
réserve d’une surveillance étroite par dosage pharmacocinétique
et adaptation individuelle de dose.
■
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Tableau III. Cas cliniques.
Sexe
Âge
Traitement
SNP
Uracile (ng/ml)
UH2/U
Grade toxicité
F
71
LV5FU2
h 464 T > A
3 097
0,02
Décès
M
49
LV5FU2
h IVS14 G > A + h 2846 A > T
465,3
0,117
Décès
M
63
LV5FU2
RAS 24
58,80
1,595
Décès
F
41
5-FU-Pt
ND
79,03
0,873
Décès
M
77
LV5FU2
ND
25,16
5,471
Décès
F
56
UFT
h IVS14 G>A
51,17
1,768
Décès
LV5FU2
h 2846 A>T
33,51
3
Décès
FEC
h IVS14 G > A + h 1679 T > G
2 180
0,015
Décès
h 2846 A > T
12,93
5,53
Décès
M
F
59
F
44
F
52
LV5FU2
h 2846 A > T
46
2,5
4 + Réa
F
50
FEC
H IVS14 G > A
2 475
0,005
4 + Réa
M
57
LV5FU2
h 2846 A > T
31,13
1,728
4 + Réa
M
63
LV5FU2
h IVS14 G > A
16,17
3,866
4 + Réa
F
76
LV5FU2
0 SNP
22
3,810
4 + Réa
F
54
FEC
h IVS14 G > A
2 517
0,001
4 + Réa
F
80
LV5FU2
H 1679 T > G
21,25
4,76
4 + Réa
F
50
FEC
h IVS14 G > A
42,47
3,16
4 + Réa
F
36
Capécitabine
h IVS14 G > A
9,45
3,59
4 + Réa
0 SNP : aucun SNP parmi les 24 recherchés.
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