K - Free

7 Octobre 2010; 9h-11h
DCEM1
Pharmacologie Semestre 1
Pharmacométrie , Pharmacodynamie,
Dose réponse
Dr Céline VERSTUYFT
PLAN
I/ Les différentes catégories de cibles
II/ Notion de Récepteur -Ligand et
Récepteur -Agoniste
III/ Relation concentration-effet
IV/ Notion d ’antagoniste
V / Variabilité de l’Effet-Dose
Support de cours
• Site web des enseignants
de pharmacologie
médicale
www.pharmacomedicale.org
• ED 2010 de
pharmacométrie
• Livre : Pharmaoclogie :
M. Moulin et A. Coquerel
• Polycopié Pharmacologie
Paris VI
PLAN
I/ Les différentes catégories de cibles
II/ Notion de Récepteur -Ligand et
Récepteur -Agoniste
III/ Relation concentration-effet
IV/ Notion d ’antagoniste
V / Variabilité de l’Effet-Dose
Pour engendrer un effet, le médicament doit
1/ atteindre le site d’action, et
2/ se trouver en quantité suffisante pour
interagir avec la cible.
Différents types de cibles
Quatre types
Récepteurs
β-stimulant
Canaux
Inhibiteur Calcique
Enzymes
Inhibiteur de l’EC
Transporteurs
Inhibiteur de la
pompe à protons
Pharmacométrie =
interaction médicament-cible >>>>>> effet
Notion de récepteur
Protéine
• Récepteur
Reconnait
spécifiquement ligands
Médicaments+Récepteur
= Action / Effet
ƒAgoniste
ƒAntagoniste
ƒAgoniste partiel
Interaction Ligand-Récepteur et
évènements induits
Réponse
Réponse courbe dose-réponse
- Tissus = différents type de cellules
- 1 cellule = plusieurs types de récepteurs
- Nombre de récepteur variable fonction
de :
9Utilisation chronique du médicament
9Pathologie
En pratique
• Echantillons (tissus ou récepteur purifiés)
mis en présence de Ligand (L*)
• Risque 1existence de plus d’une espèce
de site de liaison dans la préparation
• Autre: liaison non spécifique
Ligand
Membrane cellulaire
Liaison spécifique
Liaison non spécifique
PLAN
I/ Les différentes catégories de cibles
II/ Notion de Récepteur -Ligand et
Récepteur -Agoniste
III/ Relation concentration-effet
IV/ Notion d ’antagoniste
V / Variabilité de l’Effet-Dose
Représentation liaison et courbe
dose-réponse
• Exemple de 2 ligands ayant 2 KL différents
Représentation ½
Logarithmique
Sigmoïde
Loi d’action de masse
Modèle Mathématique
K1
[R ] + [L]
[R-L]
K-1
[R] : concentration molaire de récepteur pour le binding.
[L] : concentration molaire de ligand libre disponible.
[R-L] : concentration molaire du complexe ligand récepteur
K1 : constante d ’association
K-1 : constante de dissociation
-Vitesse d’association : V1= [R]
x [L] x K1 (nombre de phénomène de liaison
par unité de temps)
-Vitesse de dissociation : V-1 = [R-L]
x K-1 (nombre de phénomène de dissociation
par unité de temps)
A l’équilibre : V1 = V-1 on a [R]
soit :
x [L] x K1 = [R-L] x K-1
K-1/K 1 = [R] x [L]
[R-L]
= KD
Théorie de l’occupation des récepteurs
[R ] + [L]
[L-R]
[R] x [L] = KD
[L-R]
On isole [ R ]
x KD
[R] = [L-R][L]
RT = Récepteurs Totaux
Or [R T] = [L-R]+[R] = [L-R] x KD + [L-R]
[L]
= [L-R] [ 1+ KD ]
[L]
Le % de récepteurs occupés peut s’exprimer par (p LR ): [LR]
Or [RT] = [1 + KD]
[L-R]
[L]
[L-R]
p LR
[L]
= [L] + KD
[RT] =
[RT]
Théorie de l’occupation des récepteurs
[L]
[L-R]
p LR
[RT] =
= [L] + KD
quand les récepteurs sont occupés à 50 % on a : p LR =1/2
=
[RT]
2
=
[L]
[L] = KD
2[KD + [L]]
K-D : concentration du ligand (L)
qui permet d ’occuper 50% des R
% liaison sur R
[LR]
50% occupation
[L] = KD
Concentration (mM)
Courbe de saturation
• % de récepteurs occupés
[L-R]
[RT] =
[L]
= [L] + KD
Notion de sélectivité
• 3 récepteurs DIFFERENTS (R1, R2, R3) et
un seul ligand L :
• Mesure la SELECTIVITE de L sur R1, R2,
R3 ?
En pratique :
SCHEMA DU PROTOCOLE
EXPERIMENTAL
Détermination de la courbe de saturation
Exemple saturation de récepteur
Gillard M. et al. Eur J.Pharmacol, 2003
Gillard M. et al. Eur J.Pharmacol, 2003
B max
Concentration Agoniste (A)
Effet (E)
% de liaison sur R
Relation concentration-effet
Emax
Concentration (A)
La liaison d’un agoniste à un récepteur déclenche un quantum d’effet
L’effet est proportionnel au pourcentage de récepteurs occupés
La saturation progressive du système explique que la relation
dose/effet (concentration/effet) n’est pas linéaire.
Occupation du récepteur par un
Agoniste
[R ] + [A]
K1
[R-A]
K-1
•
•
•
•
[R] : concentration molaire de récepteur pour le binding.
[A] : concentration molaire de l’agoniste.
[R-A] : concentration molaire du complexe agoniste- récepteur
K1 : constante d ’association
K-1 : constante de dissociation
% liaison sur R
Liaison Agoniste-Récepteur
50%
KD
Concentration Agoniste(A)
Règle : La réponse tissulaire aux agonistes est proportionnelle au produit
des doses de l’agoniste et du nombre de récepteur
Liaison Agoniste complets et partiels
• Occupation de tous les récepteurs Effet
pharmacologique maximal
OUI = agoniste COMPLET
NON = agoniste partiel
Définition de l’Affinité
Si y=0.5, soit une occupation de 50% des récepteurs,
KD= [A]
50% occupation
[L] = KD
Concentration (mM)
% liaison sur R
% liaison sur R
KD est une constante caractéristique de l’agoniste
50%
KD
Concentration Agoniste(A)
Définition de l’Affinité
• Intérêt des méthodes de liaison et de détermination du KD
(ou Ki)
• Un ligand (agoniste ou antagoniste) aura le même KD
(ou Ki )pour un type de récepteur quelle que soit sa
localisation
• On pourra comparer les AFFINITES de ligands différents
pour un même récepteur et réciproquement
‰ Intérêt pour le développement des médicaments
détection de nouveaux ligands (récepteurs connus ou
nouveaux récepteurs)
sélectivité d’action
‰ Etude de la fixation d’un nouveau ligand
prédiction du profil pharmacologique
sélection des substances en fonction d’un objectif donné
Définition de l’Affinité et de l’Activité intrinsèque
Si y=0.5, soit une occupation de 50% des récepteurs,
KD= [A]
KD est une constante caractéristique de l’agoniste
L’affinité est inversement proportionnelle au KD
L’activité intrinsèque αE est le quotient de l’effet max
engendré par l’agoniste au niveau du récepteur par l’effet max
engendrable sur ce même récepteur.
Si l’agoniste induit un effet max engendrable, son activité
intrinsèque est maximale, c’est un agoniste entier
Exemple: isoprénaline
Si αE est <1, c’est un agoniste partiel
Exemple d’Agoniste direct
endogène : Acétylcholine
Rec
corps
cellulaire
Potentiel d ’action
Rec présynaptique
Ach
synapse Ach
Rec postsynaptique
Dépolarisation des terminaisons nerveuses +
Ouverture des canaux calciques voltagedépendants entrée de calcium.
Libération d’Acétylcholine
Acétylcholine
Activation des récepteurs muscariniques post-synaptiques
Ê transmission
Effet
Exemple d’Agoniste direct
exogène : PILOCARPINE
Rec
corps
cellulaire
Potentiel d ’action
Rec présynaptique
Dépolarisation des terminaisons nerveuses +
Ouverture des canaux calciques voltagePILOCARPINE dépendants entrée de calcium.
Ach
synapse Ach
Rec postsynaptique
Libération d’Acétylcholine
Acétylcholine
Activation des récepteurs muscariniques post-synaptiques
Ê transmission
Effet
PLAN
I/ Les différentes catégories de cibles
II/ Notion de Récepteur -Ligand et
Récepteur -Agoniste
III/ Relation concentration-effet
IV/ Notion d ’antagoniste
V / Variabilité de l’Effet-Dose
Etude de la relation dose (ou
concentration) – effet des agonistes
Courbe concentration - effet
Action d’un agoniste sur un récepteur (R)
Un médicament est agoniste d’un récepteur lorsqu’après s’être fixé sur le
site de reconnaissance, il entraîne une activation du récepteur et un effet
mesurable.
Effet (E)
Emax
L’effet dépend :
Emax/2
CE50
Concentration (A)
• de l’affinité de l’agoniste pour le
récepteur.
L’affinité d’un médicament est calculée in vitro et exprimée en CE50
• du nombre de Récepteurs activés par l’agoniste,
• du couplage des Récepteurs aux protéines régulatrices
Relation concentration-effet
Emax
Emax/2
CE50
www.pharmacomedicale.org
CE50: concentration entraînant 50% de l’effet maximum.
CE50 : - permet de comparer les molécules agonistes d’un même type
de récepteurs.
- caractérise la puissance de la molécule
Activité intrinsèque (α)
L’ Efficacité d’un Médicament est caractérisé par l’Emax qu’il
induit. Le coefficient α caractérise l’activité intrinsèque de
l’agoniste = sa capacité à entraîner le couplage du R à son
effecteur
Activité intrinsèque (α)
• Mécanisme de transduction : messages
intracellulaires activés par un couple Ligand/
Récepteur
• Activité Intrinsèque : Désigne l’activation
des systèmes de transduction
• Activité Intrinsèque = 100% du médicament
de référence, ou du ligand naturel, on parle
d’agoniste entier.
• Activité Intrinsèque = 0 %, on parle
d’antagonisme plein ou antagonistes entiers.
Activité intrinsèque (α)
L’amplitude de l’effet maximal engendrable n’est pas identique
pour tous les agonistes se fixant sur R.
Activité intrinsèque (α)
Comparaison de deux agonistes
α=1
α.=1
CE50 A
CE50 B
2 agonistes (A et B) même activité intrinsèque (α)
La CE50.permet de comparer les médicaments
agonistes d’un même type de récepteur.
α=1
CE50 A
CE50 B
Comparaison des agonistes
L’agoniste
A possède plus d’affinité pour le récepteur que
B (courbe concentration-effet déplacée vers ma gauche), sa
CE 50 est plus faible.
Relation dose-effet clinique
• Malade = « système idéal
• Médecin = choix du médicament ayant
rapport coût / bénéfice le plus faible
(bénéfice maximale pour effets secondaires
minimum)
• CHOIX
CONNAISSANCES
- Puissance pharmacologique
- Activité maximale
Puissance pharmacologique (1)
• Définition : concentration (ou dose de
médicament ) donnant 50% de son effet
maximal
Puissance pharmacologique (2)
La puissance dépend
• Affinité
• Couplage système de transduction – effecteur –
réponse
Il faut distinguer puissance et activité
L’activité dépend
• Activité maximale
• Capacité à atteindre les récepteurs (voie
d’adminsitration, résorption, distribution, site d’action)
Activité maximale
• Limite de la relation dose-effet sur l’axe
des effets
Formes des courbes doses-effet
Comparaison des agonistes
Formes des courbes doses-effet
Formes des courbes doses-effet
Marge ou Index Thérapeutique
Formes des courbes doses-effet :
Comparaison des agonistes
α=1
α=1
α<1
CE50 A
CE50 C
CE50 B
• A et C ont même affinité pour le récepteur (CE 50), mais Emax C < Emax A.
• C est un agoniste partiel. Son activité intrinsèque se définit par le coefficient
α compris entre 0 et 1.
• B est un agoniste entier qui a une affinité inférieure à A ou C
• Affinité et activité intrinsèque sont 2 paramètres indépendants. Un agoniste
entier
réponse max par occupation d’un nombre limité de R.
Exemples d ’agoniste partiel :
- Buprénorphine (Temgesic®, Subutex®)
+recepteur µ opiode.
- Pindolol + récepteur β
Buprénorphine (Temgesic®, Subutex®) + recepteur µ
opiode.
Buprénorphine (Temgesic®, Subutex®) + recepteur µ
opiode.
Buprénorphine (Temgesic®, Subutex®) + recepteur µ
opiode.
PLAN
I/ Les différentes catégories de cibles
II/ Notion de Récepteur -Ligand et
Récepteur -Agoniste
III/ Relation concentration-effet
IV/ Notion d ’antagoniste
V / Variabilité de l’Effet-Dose
Action d’un antagoniste sur un récepteur (R)
Un médicament antagoniste d’un récepteur est capable:
- de se fixer sur le récepteur (affinité pour le récepteur),
- sans entraîner d’effet par lui-même (activité intrinsèque nulle),
- mais en occupant le récepteur, il s’oppose aux effets de l’agoniste.
Plusieurs type d’antagonistes :
selon les courbes concentration-effet :
- Antagoniste compétitif
-Antagoniste non-compétitif
- Antagoniste-agoniste partiel
Antagoniste compétitif
Effet
En cas d’antagonisme compétitif, il existe un équilibre entre le récepteur
libre, le récepteur occupé par l’agoniste (activé) et le récepteur occupé par
l’antagoniste (inactif)
La fixation de l’antagoniste sur le récepteur obéit à la loi d’action de masse,
la fixation est réversible, il suffit d’augmenter les doses d’agoniste pour
rétablir l’effet initial.
En présence d’un antagoniste compétitif
Effet
Emax
1- La réponse est fonction du
nombre de récepteurs occupés
2- Emax ne change pas
(puisque les récepteurs sont
tous
disponibles)
3- Plus
il y a d’antagoniste, plus il faut d’agoniste pour obtenir le
même effet.
4- Déplacement parallèle vers la droite.
5- L’antagonisme est réversible et surmontable
Exemples d ’antagonistes compétitifs
Antagoniste α-adrénergique: Prazosine;
Antagoniste β-adrénergique: Propranolol
Antagoniste muscarinique: Atropine
Antagoniste des Benzodiazépines: flumazénil
Evaluation de la Puissance d’un
antagoniste compétitif:pA2
La puissance d’un antagoniste compétitif est quantifiée par
la pA2 logarithme changé de signe de la concentration
molaire de l’antagoniste en présence de laquelle il faut 2 fois
plus d’agoniste qu’en son absence pour obtenir le même effet.
+ pA2 élevée
+ antagoniste est puissant
Antagoniste non compétitif
Effet
En cas d’antagonisme non compétitif, il existe toujours un
équilibre entre le récepteur libre (inactif) et le récepteur occupé
par l’agoniste (activé) mais certains récepteurs sont perdus du
fait de l’antagoniste.
La relation effet-dose garde sa forme sigmoïde, mais elle est
écrasée.
En présence d’un antagoniste non compétitif
Effet
1- La réponse est fonction du nombre de récepteurs occupés
2- Emax diminue puisque les récepteurs ne sont pas tous
disponibles
3- L’effet maximal de l’agoniste est diminué en fonction de la
dose d’antagoniste.
4-Déplacement non parallèle vers la droite.
5-L’antagonisme est irréversible et insurmontable.
Résumé : en présence ….
Antagonime
compétitif
Emax
Bmax
EC50 :
[agoniste]
Antagonisme non
compétitif
Constant
( courbe déplacée vers la droite)
permet de surmonter
l’antagonisme
Emax
Bmax
EC50 :
(courbe déplacée vers droite)
[agoniste] ne permet pas de surmonter
l’antagonisme
Variabilité de la sensibilité aux
médicaments (2)
• Modification de médicament atteignant le
récepteur
• Variation de ligand endogène
• Modification du nombre de la fonction des
récepteurs
• Changement dans les composants de l’effet
en aval du récepteur
Variabilité de la sensibilité aux
médicaments (1)
• Occasionnellement réponse inhabituelle
- Génétique (pharmacogénétique)
- Immunologique
Plus communément : hypo/hyper réactif
• 4 mécanismes généraux contribuant à la
variation de sensibilité à un médicament (chez
un malade ou un groupe de malades)
Sélectivité clinique
Un médicament est ±sélectif
Effets thérapeutique
Effets toxiques
Notion de synergie additive
ou potentialisatrice
La synergie est :
- additive, lorsque l’effet résultant (ER) est égal à la somme
des effets de chacune des molécules prises séparément (EA, EB) :
ER = EA + EB
- additive partielle lorsque : ER < EA +EB
- potentialisatrice lorsque : ER > EA +EB
Objectifs
Il faut savoir
9 les définitions : Agoniste complet, partiel,
antagoniste compétitif réversibles, irréversible
9 Etude de la relation dose-effet et des termes
qui la caractérise (CE50, α, Emax, KD)
9 Pourquoi étudier ces paramètres
9 Comment comparer les effets de plusieurs
médicaments agonistes, antagonistes (pA2)
9 Savoir les réprésenter sur des schémas la
relation effet dose des médicaments