Antibiotiques agissant sur les acides nucléiques
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Anti-infectieux: 5. antibiotiques agissant sur les acides nucléiques Paul M. Tulkens, Dr Med. Lic. Sc. Biomed., Agr. Ens. Sup. Faculté de pharmacie et sciences biomédicales Faculté de médecine et de médecine dentaire Université catholique de Louvain Bruxelles, Belgique Université d'Abomey-Calavi Cotonou, Bénin Ces diapositives sont reprises du cours des Prof. F Van Bambeke et P. Tulkens Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 1 FLUOROQUINOLONES Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 2 Action antibactérienne des fluoroquinolones PORIN DNA DNA gyrase Gram (-) Février 2013 Topo isomerase Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 3 Cibles des fluoroquinolones: les gyrases DNA gyrase topoisomerase IV Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 4 Formation d'un complexe ternaire fluoroquinolone – enzyme - ADN DNA GYRASE catalytic subunits FLUOROQUINOLONES: 4 stacked molecules COVALENTLY CLOSED CIRCULAR DNA DNA GYRASE ATP binding subunits Cabral et al., Nature, 1997 Février 2013 Shen, in Quinolone Antimicrobial Agents, 1993 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 5 Pharmacophore des fluoroquinolones LIAISON A L'ADN R5 O R6 C LIAISON A L'ENZYME R7 O X8 O- N R1 DOMAINE D'AUTO-ASSEMBLAGE ("stacking") Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 6 Mécanismes de résistance 1. perméabilité X DNA DNA gyrase Topo isomerase Gram (-) Février 2013 Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 7 Mécanismes de résistance 2. mutation des cibles DNA DNA gyrase Topo isomerase Gram (-) Février 2013 Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 8 Mécanismes de résistance 3. efflux actif DNA DNA gyrase Topo isomerase Gram (-) Février 2013 Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 9 Mécanismes de résistance 4. protéine QnrA DNA DNA gyrase Topo isomerase Gram (-) Février 2013 Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 10 Qnr, résistance par protection de la cible Qnr restaure le surenroulement de l’ADN par la gyrase Qnr cipro gyrase - - + + + - + + + + + + + + + Tran et al, AAC (2005) 49:118-25. Février 2013 en mimant la structure de l’ADN Hegde et al. Science (2005) 308:1480-3. Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 11 Mécanismes de résistance 5. Inactivation de l’antibiotique DNA DNA gyrase Topo isomerase Gram (-) Février 2013 Gram (+) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 12 Qnr, résistance par protection de la cible variant d’un gène codant pour une aminoglycoside acetyltransferase AAC(6')-Ib. N-acetylation du substituant piperazinyl O O F OH N N HN O O F OH N N HN Résistance à la norfloxacine et à la ciprofloxacine Ribicsek et al, Nature Medicine (2005) 12: 83 - 88 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 13 Relations structure – activité ou la logique du développement Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 14 De la chloroquine à l'acide nalidixique... acide nalidixique N HN CH3 O CH3 C chloroquine Cl O CH3 N N O - N C2H5 1939 O O C 1958 Cl O- N 1962 C2H5 7-chloroquinoline (synthesis intermediate found to display antibacterial activity) Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 15 acide nalidixique a O O C H3C N O- - b N C2H5 c • caractères typiques des fluoroquinolones (a, b, c) MAIS naphthyridone (N en position 8: ) • utilité limitée comme médicament • spectre très étroit (Enterobacteriaceae uniquement) • demi-vie courte (1.5h) • liaison aux prot. élevée (90%) * Belg. pat. 612,258 to Sterling Drugs, 1962 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 16 De l'acide nalidixique vers les premières fluoroquinolones a O O C H3C acide oxolinique O O b N acide pipémidique C2H5 O C O N O- c - O C2H5 O F naphthyridone quinolone: liaison prot. N O C - HN O C N fluméquine N O N O- N C2H5 O N Pipérazine: demi-vie longue CH3 F: activité anti Gram(-) Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 17 De l'acide nalidixique vers les premières fluoroquinolones a O norfloxacine O C H3C N 2 - O b O F O C - O N N N HN 1 C2H5 CH3 3 c Février 2013 1978 Liaison aux prot. + faible (50%) Spectre anti Gram(-) Demi-vie plus longue (3-4h) Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 18 Logique du développement des fluoroquinolones 1960 1970 1980 1990 2000 1ère génération: essentiellement anti Gram(-) 2ème génération: meilleure activité anti Gram(+) 3ème génération: essentiellement anti Gram(+) plus actives sur les anaérobes Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 19 RSA – fluoroquinolones anti Gram(-) NH2 Gram (-) R5 O F COOH piperazine N Gram (-) R7 N C CMI R1 R Cl, F O-CH3 Février 2013 N groupe encombré halogène methoxy CMI Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 20 RSA – fluoroquinolones anti Gram(+) CH3 Gram (+) R5 pyrimidine O F COOH N Gram (+) F R7 H 2N X8 N MIC R1 Gram (+) N naphthyridone Février 2013 F groupe encombré if X8 = C Cl, F halogène O-CH3 methoxy Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques MIC 21 RSA – fluoroquinolones anti-anaérobes R5 O F COOH F R7 X8 N R1 N naphthyridone Février 2013 F bulky group Si X8 = C O-CH3 methoxy Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 22 fluoroquinolones "1ère génération" 1960 1970 1980 t1/2 activité • Acide Nalidixique • Norfloxacine 3-4 h ++ • acide oxolinique • Pefloxacine 11 h + • Cinoxacine • Ofloxacine • acide pipemidique • Ciprofloxacine 6h anti Gram (-) 3-4 h ++ +++ • Fleroxacine • Rufloxacine Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 23 fluoroquinolones "1ère génération" norfloxacine ciprofloxacine O O O F O F OH N OH N N HN N HN piperazine cyclopropyl pefloxacine ofloxacine O O O F F OH OH N N methylpipérazine Février 2013 O N N N N O morpholine Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 24 De l'ofloxacine vers la levofloxacine... L'ofloxacine est un mélange racémique O O N F OH N N N O H O La levofloxacine est l'isomère S (-) CH3 La forme active est l'isomère S (-) Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 25 fluoroquinolones "1ère génération" 1960 1970 1980 t1/2 activité • Acide Nalidixique • Norfloxacine 3-4 h ++ • acide oxolinique • Pefloxacine 11 h + • Cinoxacine • Ofloxacine • acide pipemidique • Ciprofloxacine 6h anti Gram (-) 3-4 h ++ +++ • Fleroxacine • Rufloxacine • Levofloxacine 6h ++++ 2 X plus actif / gramme que l'ofloxacine Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 26 Fluoroquinolones de 2ème génération 1960 1970 1980 • Temafloxacine 1990 2000 • anti Gram (-) • Sparfloxacine • Grepafloxacine • anti Gram (+) • Gatifloxacine anti-anaerobe Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 27 Fluoroquinolones de 2ème génération sparfloxacine grepafloxacine NH2 O O CH3 F HN OH N N F gatifloxacine O F OH N O N HN O temafloxacine O O O F F OH OH N HN N N O methoxy N HN F difluorophényl F Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 28 Fluoroquinolones de 3ème génération 1960 1970 1980 1990 2000 • Clinafloxacine • Trovafloxacine • Moxifloxacine • Gemifloxacine Février 2013 anti-Gram (-) anti-Gram (+) anti-anaerobe Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 29 Fluoroquinolones de 3ème génération clinafloxacine moxifloxacine O O F F OH OH H2N O O N H H N N N N O Cl H trovafloxacine gemifloxacine O O O F F OH N OH O H N O N N N H2N F N N H2N H F Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 30 Quelle molécule pour quelle bactérie ? >> moxi levo = 2x oflo ~ cipro > norflo cipro >> levo = 2x oflo ~ norflo moxi Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 31 Points critiques pharmacodynamiques Dose élevée pour éviter la sélection de résistance AUC / CMI > 125; Pic / CMI > 10 Exposition à de faibles doses: sélection de résistance Changement de CMI après 72 h d’exposition pas d’activité, pas de résistance plus de bactéries, pas de résistance Firsov et al, AAC (2003) 47:1604-13 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 32 Principaux effets secondaires (1/2) • génotoxicité CI femme enceinte • phototoxicité / rash Soleil ! • inconfort digestif ; risque de diarrhée • toxicité rénale (cristallurie) • toxicité pour les cartilages et les tendons CI enfant Sportifs ! si corticoïdes achilles tendon flexor digitorum longus posterior tibial tendon tibialis anterior Février 2013 cibles de la toxicité des quinolones Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 33 Principaux effets secondaires (2/2) toxicité pour le système nerveux • central: confusion, hallucination, épilepsie si AINS • périphérique: neuropathies • toxicité cardiaque: prologation de l’intervalle QTc Février 2013 Interactions médicamenteuses ! Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 34 Principales interactions médicamenteuses • formation de complexes avec les cations bi ou trivalents Nombreux compléments alimentaires ou médicaments OTC espacer les prises A. Cipro 750 mg B. + 850 mg CaCO3 C. + 600 mg Al(OH)3 Frost et al AAC (1992) 36:830-2 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 35 Principales interactions médicamenteuses • formation de complexes avec les cations bi ou trivalents Nombreux compléments alimentaires ou médicaments OTC espacer les prises Les sels cachés ….. sucralfate Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 36 Principales interactions médicamenteuses • formation de complexes avec les cations bi ou trivalents Nombreux compléments alimentaires ou médicaments OTC espacer les prises • inhibition CYP1A2 Théophylline • risque d'hémorragie avec anticoagulants oraux (effet sur la flore) • augmentation des effets secondaires en association avec d’autres médicaments - prologation de l’intervalle QTc - dysglycémie (gatifloxacine!) avec hypoglycémiants - toxicité nerveuse avec AINS - tendinopathies avec corticoïdes Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 37 Médicaments qui augmentent le risque de torsade de pointe Balardinelli et al, TIPS (2003) 24:619-625 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 38 RSA ~ effets secondaires R R N N génotoxicité HN HN R R Liaison au Pénétration Récepteur GABA CNS R5 O F COO- Subst. peu encombré : Inhibition P450 R7 Ca++, Al+++, Fe++: complexation; chondrotoxicité X8 N R1 Subst. encombré : Inhibition P450 Halogène : sparflo clina Février 2013 phototoxicité génotoxicité Subst. peu encombré ; naphthyridone : Inhibition P450 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 39 Effets secondaires ayant mené à un retrait du marché Pourquoi ? Effets secondaires fréquents Molécules à meilleur indice thérapeutique disponibles Effets secondaires rares mais graves (< 0.01 % des patients) Nb de patients moyen enrôlé dans les études cliniques I / II / III: quelques centaines – milliers … Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 40 Effets secondaires ayant mené à un retrait du marché pefloxacine sparfloxacine chondrotoxicité: 14 % tendinites: 2.8 % rash : >10 % grepafloxacine troubles digestifs > 10 % polongation intervalle QTc > 10 msec gatifloxacine hypoglycémies temafloxacine hémolyse < 0.02 % clinafloxacine rash : 4 % hypoglycémies trovafloxacine toxicité hépatique 0.006% Holt & Ju AAPS Journal. 2006; 8(1): E48-E54 Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 41 Propriétés pharmacocinétiques • Absorption bonne biodisponibilité orale Interaction avec aliments et médicaments MAIS fomation de complexes non résorbés avec les ions-tri bivalents • Distribution • Elimination distribution large, pénétration dans le SNC effets secondaires accumulation cellulaire indications intracell. fixation aux cartilages effets secondaires élimination essentiellement rénale effets secondaires indic. urinaires métabolisme hépatique partiel t 1/2 variable selon la molécule Février 2013 Interactions médic. via CYP450 administration 1-3X/jour Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 42 RSA ~ propriétés pharmacocinétiques R5 Subst. encombré : O F t1/2 COOH Pénétration SNC R7 X 8 N R1 Naphthyridone : Vd biodisponibilité Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 43 RSA ~ propriétés pharmacocinétiques t 1/2 (h) N N H3C H3C HN N N N H3CO H2N CH2 H H3N+ N HN H nb.admin/jour oflo / lévo peflo flero 5-7 10 9 - 13 2 x* 2 x* 1x grepa gati 10 - 12 13 1x 1x gemi trova moxi 8 10 12 1x 1x 1x N autres FQ 3-6 2x * Si CMI élevées... Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 44 Indications des fluoroquinones pour un usage raisonné cipro • infections urinaires • infections à Pseudomonas • infections intracellulaires à germes sensibles >> Molécules de 1ère génération: infections à Gram(-) levo = 2x oflo ~ norflo moxi (Legionella, Chlamydia, Salmonella) • maladies sexuellement transmissibles • infections des voies digestives usage à éviter - en raison de la réabsorption de l'antibiotique qui réduit la concentration dans le tube digestif et favorise l'émergence de résistances; - du large spectre qui induit des modifications de flore • prophylaxie - de la méningite à méningocoque - de la chirurgie transuréthrale - des infections chez les neutropéniques. Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 45 Indications des fluoroquinones pour un usage raisonné Molécules de 2-3ème génération: infections à Gram(+) >> moxi levo = 2x oflo ~ cipro > • infections respiratoires à S. pneumoniae norflo limiter l’usage - aux infections des voies respiratoires basses - aux patients allergiques aux -lactames - en cas de suspicion de co-infection par des intracellulaires - aux patients chez lesquels un effet bactéricide rapide est souhaité • infections de la peau et des tissus mous attention, les MRSA sont souvents résistants … alternative utile si infection polymicrobienne Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 46 Démonstration clinique de l’efficacité co-amoxiclav (1.2 g) administered by i.v. infusion 3x/day followed by oral co-amoxiclav (625 mg) 3x/day, +/- clarithromycin (500 mg) 2X/day (i.v. or p.o.), for 7 to 14 days ITT: Intent-to-Treat: tous les patients randomisés PP: Per Protocol: patients ayant terminé l’étude Février 2013 moxifloxacin (400 mg) given intravenously (i.v.) once daily followed by oral moxifloxacin (400 mg) for 7 to 14 days Finch et al. AAC (2002) 46:1746-54. Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 47 des exemples d’ordonnance …. Dr A. Dupont Madame C.B. R/ ofloxacine dt 1 bte co 200 mg S/ 1 co 2x / jour 58 ans Antécédents connus: hypertension, hypercholestérolémie, diabète type II, reflux gastro-oesophagien Infection urinaire demi-vie courte, 2X/jour faible dose car concentration élevée dans urine Persistance des symptômes après 10 jours ?? Dr A. Dupont Av. Mounier 1 1200 Bruxelles 02/771.00.00 OM 3456 Février 2013 02/12/2008 Médicament en vente libre pris de sa propre initiative … 02/12/2008 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 48 des exemples d’ordonnance …. Dr A. Dupont 70 ans Antécédents connus: hypertension, bronchiteux chronique Monsieur B.C. R/ levofloxacine dt 1 bte co 500 mg S/ 1 co / jour pdt 10 jours Exacerbation de bronchite ? Risques d’interactions ? corticoïdes de façon régulière ? Dr A. Dupont Av. Mounier 1 1200 Bruxelles 02/771.00.00 OM 3456 Février 2013 02/12/2008 02/12/2008 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 49 Risque d'effet secondaire accru ? Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 50 ANSAMYCINES Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 51 La rifampicine Découverte de la rifampicine au début des années 60’ par CIBA et Lepetit Ce médicament a révolutionné le traitement de la tuberculose, ce qui a valu le “ Prix Galien for Pharmaceutica” à ses découvreurs Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 52 Cible pharmacologique: ARN polymérase Enzyme formée de 5 sous-unités: • αI αII – nécessaires à la liaison de l’ADN et à l’assemblage • β β′ - nécessaires à la liaison de l’ADN et à la catalyse. • ω – stabilise la liaison de β′ • σ – forme l’holoenzyme. Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 53 Inhibition de l’ARN polymérase par la rifampicine La rifampicine se lie à la sous-unité blocage • de l’initiation ou • de la sortie du tunnel empêchant la sortie de l’ARN en croissance Brin « template » de l’ADN http://www.pingrysmartteam.com/rifampicin/rifampicin.htm Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 54 Spectre d’activité et indications spectre : • Gram (+) • Certains Gram(-) : N. gonorrhoeae, N. meningitidis et Legionella pneumophila • Mycobacterium tuberculosis Indications : • tuberculose, en association • prophylaxie de la méningite à Haemophilus influenzae et à méningocoques • infections de l’os multirésistantes (en association) Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 55 Limitations sévères à son usage … Résistance très fréquente : Mutation de l’ARN polymérase : 1/106 Tout foyer infectieux contient > 106 bactéries Toujours utiliser en association avec d’autres antibiotiques Toxicité hépatique et interactions médicamenteuses : puissant inducteur du métabolisme hépatique Réduction de l’efficacité de nb médicaments (contraceptifs oraux!) Effets secondaires : coloration en rouge des urines et des larmes Février 2013 Pharmacologie spéciale: antibiotique agissant sur les acides nucléiques 56
