Notions de Toxicologie Cours IFSI Qu’est-ce qu’un toxique ? • Définition – Une substance est dite toxique lorsqu’elle provoque, après pénétration dans l’organisme, des troubles d’une ou de plusieurs fonctions vitales, pouvant aller jusqu’à leur suppression complète et amener la mort – de façon passagère ou durable, – dans l’immédiat, à court terme ou à long terme, – quelque soit la voie, – à dose relativement élevée, administrée en une fois ou plusieurs fois très rapprochées, – ou par petites doses longtemps répétées. Qu’est-ce qu’un toxique ? • Points forts – substance provoquant des effets délétères sur l’organisme – à plus ou moins long terme – Quelle que soit la dose – Quelle que soit la voie d ’administration « Seule la dose juste permet de distinguer un médicament d’un poison » Paracelse Plusieurs formes de toxicité • En fonction du site d’action – – – • toxicité locale : HCl ⇒ OAP lésionnel, brûlure toxicité systémique : HCN ⇒ inhib° respiration cellulaire CO ⇒ poison de l’hémoglobine toxicité mixte : H2SO4 ⇒ OAP lésionnel + inhibe respiration cellulaire En fonction du mode d’action – – – Action rapide, toxicité aiguë : AsH3 ⇒ hémolyse fatale toxicité à court terme : Paraquat ⇒ fibrose pulmonaire en 8-10 jours toxicité à long terme : benzène ⇒ leucémie toxicité cumulative : Cd ⇒ atteinte rénale et osseuse Modulation des effets toxiques • Facteurs concernant la substance toxique – La voie d’administration et la rapidité d ’administration – La concentration (les acides sont plus corrosifs sous forme concentrée que diluée) – Les solubilités et l’ionisation (intervenant dans l ’étape de résorption) – La spéciation (forme spécifique d’un élément selon sa composition, isotopique, état d’oxydation, structure moléculaire, association avec molécules organiques) • • Hg métal, Hg2+, méthylmercure Cr3+ : se fixe sur les protéines. Ne franchit pas les membranes cellulaires Cr6+ : passe les membranes. Est réduit en Cr3+ => fixation protéique => mutagène et cancérigène Modulation des effets toxiques • Facteurs concernant le sujet atteint par le toxique – Espèce (faible toxicité de la Thalidomide sur le rat ) – Différences génétiques au sein d’une même espèce : idiosyncrasie – Age (forte sensibilité des nnés, jeunes enfants et personnes âgées) (Pb est 5x mieux absorbé chez l ’enfant ) – Sexe (femmes plus sensibles ?) – Poids corporel (les toxicités sont généralement exprimées en mg / kg poids corporel) – État nutritionnel (plus forte toxicité à jeun) – Pathologies (insuf hépatique, rénale…) – Facteurs physiologiques (hyperventilation, grossesse, …) Modulation des effets toxiques • Autres facteurs de toxicité – Intolérance • • Naturelle (sensibilité d ’espèce, polymorphisme génétique) Acquise (réactions allergiques) – Tolérance : adaptation de l ’organisme à certaines substances ⇒ augmenter les doses pour retrouver les mêmes effets – Dépendance à l’égard des drogues ou substances psychoactives Modulation des effets toxiques • Interactions La toxicité d’une substance peut être modifiée par l’exposition préalable, simultanée ou consécutive à une autre substance. Les effets peuvent s’amplifier ou au contraire se combattre – Synergie • Si l’effet global est supérieur à la somme des effets de chaque substance prises séparément, il y a effet synergique ou potentialisation des effets • Ex : amiante + tabagisme ; CCl4 + éthanol Modulation des effets toxiques • Interactions La toxicité d’une substance peut être modifiée par l’exposition préalable, simultanée ou consécutive à une autre substance. Les effets peuvent s’amplifier ou au contraire se combattre – Antagonisme • Il y a antagonisme lorsque l’introduction d ’une substance réduit la toxicité d’une autre substance. • L’antagonisme est compétitif lorsque les 2 subst. agissent sur le même récepteur ou le même enzyme. • Ex : irritants respiratoires (HCl, Cl2) et toxiques cellulaires (HCN, CO) dans les fumées d ’incendie Éléments de toxicocinétique } La Toxicocinétique } But : préciser dans le temps le devenir du toxique dans l ’organisme } L’effet d ’un toxique dépend de sa concentration … au niveau de son site d ’action ! } Interdépendance des processus } absorption, diffusion, métabolisation, élimination Toxicocinétique } Absorption / résorption } Passage du toxique depuis son site d’administration jusqu’au sang } VO Voie pulmonaire Voie cutanée Voie parentérale } } } Toxicocinétique : Absorption • Voie pulmonaire – Inhalation de substances gazeuses ou de particules volatiles – – Grande surface d ’échange (100 m2 de surface alvéolaire) ⇒ absorption rapide , intense Diffusion rapide (80 m2 de surface capillaire ; perfusion +++) – Absorption • gaz et vapeurs ¨ Ex : CO, chloroforme ¨ En fonction de leur propriétés physico-chimiques (tension de vapeur, hydrosolubilité ⇒ absorption +++ ) • Aérosols et particules ¨ Pénétration dans l’arbre pulmonaire en fct de la taille des particules ¨ Ex : silice, résidus de combustion (Hydrocarbures Ar. Polycycliques) Nez et voies aériennes sup particules > 10 µm Arbre trachéo-bronchique particules 2 - 5 µm Alvéoles pumonaires Particules 0,5 à 3 µm Toxicocinétique : Absorption • Voie cutanée – – Peau : barrière hermétique Pénétration des substances lipophiles – – – • surface et lieu d ’application âge de l ’intoxiqué, état de la peau formulation du produit appliqué (liposolubilisation), pansement occlusif Voie digestive • – – – Voie perlinguale, Intestin grêle +++ Irrigation sanguine : veine porte → foie (métabolisation : 1er passage) Cycle entéro-hépatique Variabilité : pH, alimentation, efflux (Pgp)… Le cycle entéro-­‐hépa0que Toxicocinétique : Distribution } Distribution } Une fois dans la circulation sanguine, le toxique va se distribuer dans le sang puis diffuser vers les tissus } Fixation aux protéines plasmatiques Tissus : irrigation, tropisme particulier (cérébral : alcools, plomb, psychotropes; poumons : paraquat), stockage (graisses : DDT, dioxines, THC) } Toxicocinétique : métabolisation } Métabolisation } } } } Biotransformations que va subir le toxique avant d’être éliminé de l’organisme. foie +++ , réactions enzymatiques, cytochromes P450 Transformation en métabolite inactif (le + souvent) Améliorer leur hydrosolubilité Toxicocinétique : Métabolisation • 2 types de réactions (dans la même cellule) – – Réaction de dégradation, de fonctionnalisation, de phase I (oxydation, réduction, hydrolyse) essentiellement situées dans le réticulum endoplasmique (CYP 450) Réaction de conjugaison, de phase II généralement réalisées dans le cytosol (O, N, S glucurono-conjugaisons) OH Phase I Phase II O-­‐conjugué Toxicocinétique : Métabolisation • Facteurs de variation du métabolisme – Polymorphisme génétique • mutation au sein du gène CYP 2D6 – – • – 10% métaboliseurs lents chez les blancs 1% métaboliseurs lents chez les asiatiques déficit en alcoolDH en Asie Facteurs pathologiques • insuffisance hépatique Toxicocinétique : Métabolisation • Facteurs de variation du métabolisme – Inhibition enzymatique • par compétition entre 2 toxiques, substrats de l ’enzyme – • – la ↓ du métabolisme dépendra des concentrations relatives des 2 mdcts et de leur affinité pour l ’enzyme (ex : cimétidine, kétoconazole) en détruisant l ’hème du cyt. P450 (ex: sécobarbital) Induction enzymatique • substrat accélérant synthèse de l ’enzyme => dégradation s’accélère • alcool (CYP 2E1), tabac (CYP 1A), HAP (CYP 1A) Éléments de toxicocinétique : Métabolisation • Conséquence de la métabolisation : bioactivation de composés toxiques – Exemple des HAP • La biotransformation des HAP par les cytochromes P450 en dérivés hydroxylés, plus hydrosolubles et se prêtant à des réactions de conjugaison passe par la formation d’une forme époxyde, instable, électrophile, susceptible de former des liaisons covalentes avec l’ADN Toxicocinétique } Élimination } Étape finale du devenir du toxique dans l’organisme } Soit au niveau rénal +++ (molécules hydrosolubles) } } Variabilité : fonction rénale (personnes âgées, IR) Soit au niveau biliaire (molécules de haut PM, non hydrosolubles) } Variabilité : cycle entéro-hépatique (morphiniques) Ingestion Absorption Contact cutané Inhalation goudrons Tractus GI Peau Arbre respiratoire HCl Diffusion Benzène Métabolisation Foie CCl4 DDT, dioxines Sang / lymphe Pb Cerveau Bile Reins CCl4 Élimination Vessie Fèces Tissu adipeux Urine Pb Os, tissus conjonctifs As,Thorium HAP Air expiré Toxicologie Hospitalière Généralités } Intoxications : } Volontaires : chez l’adulte = IMV (TS) = autolyse } 90% chez l’adulte sont volontaires } Médicaments (80%), Substance récréative (15%) } Poly-intoxications } Accidentelles : } Erreur : enfants +++ } Surdosage : sujets âgés, IR, médicaments à marge thérapeutique étroite } Iatrogénie : effets indésirables, interactions médicamenteuses } Accident thérapeutique Généralités } Fréquence : } } } } 500.000 accidents/an 20.000 morts par an > accidents de la route Enfants de 1 à 3 ans sont les plus touchés Cause fréquente d’admission en réanimation Généralités } Population cible } } } Médicaments } } Sédatifs, hypnotiques, anti-épileptiques Substances non médicamenteuses } } Femmes +++ Age moyen : 40 ans (15% < 25 ans) Monoxyde de carbone, alcool, caustiques Substances récréatives et addictives } Opioïdes, cocaïne, cannabis Généralités } Mortalité, variable selon médicaments: } } } } } Psychotropes : < 1% Antalgiques : 3% Cardiotropes : 15-20% 15 % toutes causes confondues Deuxième cause de mortalité < 30 ans } Région Bourgogne particulièrement touchée Prise en charge pré-hospitalière } Une intoxication accidentelle ou volontaire est toujours une urgence ð Ne pas nuire & Aller vite } La prise en charge repose sur : } } } SAMU Anamnèse (recueil d’informations) Alerte d’un centre anti-poison (CAP) Anamnèse } Définition : «Recueil des informations au lit du malade (ou par son entourage)» } Anamnèse : ETAPE ESSENTIELLE } } } } } } Qui est intoxiqué ? (une ou plusieurs personnes) Age ? (enfant ou adulte) Nom du (ou des) produit(s) ? Dose ingérée ? Circonstances de survenue ? Symptomatologie ? Gestes à faire et… à ne pas faire } } } INGESTION Ne jamais faire boire Ne jamais faire vomir Ne pas attendre } } } INHALATION Sortir la victime du lieu Aérer la pièce Mettre la personne en PLS APPELER LE CAP CONTACT PEAU • Retirer le vêtement • Laver à grande eau • Éviter de frotter la peau CONTACT ŒIL • Laver l’œil à grande eau pendant 15 min minimum • Consulter un ophtalmo • Ne pas retirer la lentille Traitement évacuateur gastrique } Objectif : Évacuer le toxique de l’organisme avant d’atteindre sa cible, via la circulation systémique } Techniques utilisées : } } } Vomissements Lavage gastrique ± charbon actif Charbon actif Traitement évacuateur gastrique } Induction de vomissements } } } Sirop d’ipéca (buvable), apomorphine (injectable) Obsolète Lavage gastrique } } } } } Traitement lourd à mettre en œuvre et long Ne dissuade pas de la récidive Utilisation limitée aux composés très toxiques si prise en charge < 1 h, toxiques non adsorbés par charbon activé, toxiques à résorption digestive lente (carbamates, forme LP) CI : produits moussants, caustiques, troubles de la conscience si patient non intubé, troubles hémodynamiques Ex : Antidépresseurs tricycliques, Paraquat, Colchicine… Charbon actif (CARBOMIX) } Efficacité clinique démontrée } Molécules adsorbables (3500 m2/g) } Délai d’ingestion < 1-2h } Forme LP } Indiqué pour les molécules ayant un cycle entéro-hépatique } Dose unique ou répétée : } } 25-50 g chez l’enfant, 25-100 g chez l’adulte Effets indésirables (bien toléré) } } Vomissements si administration trop rapide Constipation (ne pas donner de laxatifs) Traitement symptomatique } Seuls traitements qui doivent être fait en urgence, avant les résultats des analyses toxicologiques } Maintien des fonctions vitales : } } } } } Cœur & vaisseaux (arrêt, arythmie, choc) ECG/TA Poumons (Détresse respiratoire…) Troubles métaboliques, ionogramme Cerveau (convulsions, hyperthermie…) myosis/mydriase Stabiliser le patient } L’analyse biologique prime sur l’analyse toxicologique Applications de la toxicologie RECHERCHE TOXICOLOGIQUE TOXICOLOGIE ENVIRONNEMENTALE Analyses d’atmosphères Analyses d’eaux Analyses des sols TOXICOLOGIE HOSPITALIERE Tentatives de suicide, IMV Intoxications involontaires TOXICOLOGIE MEDICO-LEGALE Démarche analytique en toxicologie humaine Intérêts de l’analyse toxicologique Importance du prélèvement Intérêt diagnostic de l’analyse toxicologique } Analyse qualitative : } } } } } Intérêt diagnostic est certain Pas toujours indispensable Demande ciblée en fonction des symptômes Recherche à l’aveugle coûteuse et peu efficace Analyse quantitative : } } Indispensable si conditionne la thérapeutique Utile si corrélation concentration sanguine et effets toxiques Interrogatoire du patient, des témoins, de la famille Examen clinique Evolution des premières heures Examens biologiques standards Confirmer une intoxication • Intoxication certaine • Étiologie toxique évoquée • Le(s) toxique(s) connu(s) • Produits inconnus Symptômes en accord avec toxiques ou doses incriminés ANALYSE NON INDISPENSABLE Symptômes en désaccord avec toxiques ou doses incriminés Collaboration indispensable avec le clinicien pour envisager les autres hypothèses toxiques ANALYSE INDISPENSABLE 39 Exclure une hypothèse toxique Poser une diagnostic différentiel d’intoxication Coma chez une personne âgée AVC Intoxication au CO Convulsions chez un enfant Collaboration indispensable avec le clinicien pour envisager les autres hypothèses toxiques méningite toxique SCREENING INDISPENSABLE Intérêts de l’analyse toxicologique } Orientation diagnostic } Autres critères d’orientation } Effet des antidotes : ¨ Narcan® (naloxone) ¨ Anexate® (flumazenil) } Anomalies biologiques ¨ Acidose et Trou anionique (méthanol, éthylène glycol) ¨ Hyperkalièmie (digitaliques) ¨ Hypokaliémie (théophylline, chloroquine) ¨ Hémolyse (As, chlorate) ¨ MétHb (nitrites, chlorate) } Anomalie à l’ECG (cardiotropes) Intérêt pronostic de l’analyse toxicologique } On dose spécifiquement la molécule } Toxiques fonctionnels } Bonne corrélation effets toxiques - concentrations } Limites : valable en intox aiguë } Exemples : théophylline, psychotropes, lithium, digitaliques } Toxiques lésionnels } Tenir compte du délai entre ingestion et prélèvement } L’analyse permet d’apprécier la gravité avant l’apparition des signes cliniques } Exemples : paracétamol, métaux lourds Intoxication aigue au paracétamol Diagramme de Prescott Autres intérêts de l’analyse toxicologique } Intérêt thérapeutique } le traitement immédiat ne dépend pas de l’analyse toxicologique } Guide pour la thérapeutique ultérieure (antidotes) } Contrôle avant la mise en œuvre de traitements lourds, hasardeux et coûteux (greffes) } Intérêt } } médico-légal Détermination des causes de décès Qualification pénale des peines } Intérêt } scientifique Essais cliniques et études épidémiologiques Prélèvement } Sang } } } + : reflet de l’imprégnation du patient - : fenêtre de détection étroite, prélèvement difficile, concentration faible Urines } } + : facilité de prélèvement, longue fenêtre de détection, métabolite - : dépistage (dosage difficile) } Lavage gastrique : de moins en moins } Autres : cheveux, méconium, LCR, liquide pleural… Prélèvement } Tube de prélèvement } } } } } Tube sec : pas d’anticoagulant à sérum Tube hépariné / EDTA : sang total / plasma Tube avec gel : à éviter en Pharmacologie – Toxicologie : interactions entre le médicament et le gel inconnues Tube héparinate de lithium : pas pour le dosage du lithium Conservation } } Stabilité de certains médicaments : dégradation à interprétation faussée Formation de composés de dégradation à faux positifs (amines de putréfaction si prélèvement ancien, non conservé à +4°C à risque de faux positif pour dépistage amphétamines) Prélèvement } Date et heure de prélèvement } } } } Délai avec prise de médicament Interprétation du résultat Ex : paracétamolémie : interprétable > 4h après prise, calcul de la demi-vie si heure de prise inconnue et intoxication chronique Informations cliniques } } } } Âge Pathologies, insuffisance hépatique/rénale Traitements associés Autres : type de greffe, date de début de traitement, posologie La démarche de l’analyse toxicologique } Première étape : ORIENTATION QUALITATIVE } Résultats en moins d ’une heure } Recherche de familles médicamenteuses } Sang, urine, (liquide gastrique) } Intérêt entre prise en charge symptomatique et antidotique Techniques automatisées } Immunodosages (réaction antigène / anticorps) } } } } Immunoenzymatique (EMIT) Immunofluorescence (FPIA) Immunoturbidimétrie (KIMS) Colorimétrie / automate à Dépistage et/ou dosage Dépistage et/ou dosage Techniques automatisées } Avantages } } } } Rapidité, facilité d’emploi Automatisation Dosages sanguins Recherche urinaire (seuil de positivité) } Inconvénients } } } } } Manque de spécificité (familles) Interférences (ATC et phénothiazines) Faux négatifs Limite de détection pas assez basse Coût (appareil, réactifs) La démarche de l’analyse toxicologique } Deuxième étape : IDENTIFICATION et DOSAGE } Tous les médicaments peuvent être détectés et dosés } Gros moyens analytiques nécessaires (coût élevé) (GC-MS, LC-MS, couplage MS-MS) } Délais rendu de résultats plus long (envoi vers labo spécialisé) } Sang, urine, liquide gastrique, cheveux, viscères } NECESSITE … … de savoir ce qu’on cherche … (molécules, métabolites) Techniques séparatives } Chromatographie } } } } Séparation des composants d’un mélange Phase liquide / phase gazeuse Dosage Recherche (screening) et identification / bibliothèques Avantages Inconvénients • Spécificité, recherche • Prix d’achat • Limite de détection basse • Lourdeur technique (extraction) Techniques séparatives (LC) : screening Techniques séparatives (LC) : screening Techniques séparatives (LC) : screening Techniques séparatives (LC) : screening Les antidotes Antidotes } Substances capables de modifier } } } } Soit la cinétique du toxique Soit les effets du toxique Soit les 2 Spécifiques d’une intoxication } } Identification préalable du toxique Certaines antidotes : visée diagnostique (naloxone NARCAN, flumazénil ANEXATE) Antidotes } Antidotes modifiant la cinétique du toxique } } } } } Charbon activé : limite l’absorption du toxique N-acétylcystéine FLUIMUCIL (intox au paracétamol) : favorise la métabolisation du produit toxique Carboxypeptidase VORAXAZE (intox au méthotrexate) : favorise la métabolisation du produit toxique Fomépizole (intox par éthanol, méthanol, éthylène glycol) : bloque la métabolisation et la formation du produit toxique Diurèse alcaline (intox par salicylés, phénobarbital) : favorise l’élimination rénale du produit toxique Antidotes } Antidotes modifiant les effets du toxique } } } Naloxone (intox par opiacés) Flumazénil (intox par benzodiazépines) Antagonisme compétitif Corrections des effets périphériques du toxique : glucose, calcium… Sites d’action des toxiques D’après V. Danel Bibliographie } Toxicologie clinique (Chantal Bismuth,2000, 5ème édition, Flammarion) } Intoxications aigues (F. Baud, 2013, édition Springer) Cas cliniques Cas n°1 } Un homme de 58 ans dépressif depuis plusieurs semaines est retrouvé dans le coma à son domicile et immédiatement hospitalisé } Tableau clinique } coma profond sans réaction aux stimulations nociceptives } myosis bilatéral, ROT vifs, diarrhée importante, } râles bronchiques, hyper-encombrement entraînant des difficultés respiratoires (++) } ECG : bradycardie sinusale (50 / min) sans troubles de conduction } TA : 80 / 60 mmHg • Quel est le syndrome présenté par ce patient ? – Syndrome cholinergique • diarrhée, bradycardie, hypotension, hypersécrétion bronchique • myosis, coma • L'analyse du plasma par HPLC - UV - barrette de diodes met en évidence 2 molécules : Théophylline et Dipyridamole avec une identification spectrale parfaite • Le dosage de théophylline par AXSYM donne un résultat à 285 mg / l [théophylline Pl] : 10 à 20 mg / l => efficacité : > 20 mg / l => risque toxique dipyridamole : Cléridium® , Persantine® • Signe de l’intoxication théophyllique : hyper-réflexie, convulsions, troubles du rythme ventriculaire (fibrillation), hypotension artérielle, convulsions, arrêt respiratoire, coma, mort • L’hypothèse d’une intoxication par la théophylline vous semble-t-elle probable ? – Non ! Le patient ne présente pas de troubles cardiaques – Les troubles bronchiques ne sont pas expliqués – Avec une telle dose de théophylline, il devrait être mort !!! • La famille retrouve un flacon de Phosdrin® - mévinphos, insecticide organophosphoré – retrouvé à oriente l’analyse • Le mévinphos et l'hexylène glycol, solvant associé au mévinphos sont identifiés par CPG - SM • La mesure de l’activité des cholinestérases plasmatiques montre un effondrement caractéristique de l’intoxication par les organo-phosphorés (poison inhibiteur des cholinestérases) • Explication sur la présence de théophylline et dipyridamole : – le prélèvement a été réalisé sur un tube CTAD utilisé pour certains examens d ’hémostase (CTAD : Citrate, Théophylline, Adénosine, Dipyridamole) • Conclusion : ATTENTION au prélèvement ! Cas N°2 } Ex : résultat aberrant de kaliémie sans explication apparente sur un temps court } Contamination EDTA-K2 ou EDTA-K3 } Il faut respecter l’ordre de prélèvement Cas N°3 } Mlle V. 24 ans, est retrouvée inconsciente, dans le jardin familial. Les parents font appel au SAMU. A l’admission, on note un Glasgow à 8. Le coma est calme, hyporéflexique et hypotonique et des troubles à l’ECG. Les parents interrogés rapportent que leur fille dépressive est sous Tofranil (Imipramine) et Lexomil (Bromazépam). } Le réanimateur demande une recherche de toxiques en urgence BZD & ADTC, qui s’avère + } Le réanimateur décide au vue de l’altération des fonctions vitales de procéder à une diurèse forcée acide. Cas N°3 } La patiente s’enfonce de plus en plus et le réanimateur rappelle le toxicologue de garde. Le toxicologue décide alors de procéder à une recherche large (screening/criblage). } Il retrouve un pic très important de barbituriques traduisant une intoxication massive avec ce produit. Le réanimateur arrête alors la diurèse forcée acide pour une diurèse alcaline. } La patiente sortira du coma 48h plus tard. } Patiente fille d’un vétérinaire, s’est injectée une dose de barbiturique en IV dans le jardin où elle a été retrouvée inconsciente. BZD et ADTC n’ont pas été pris pour la TS, étaient présents à doses thérapeutiques ! BESOIN D’UNE RELATION CLINICIENS-BIOLOGISTES +++