Cibles des médicaments

Plan
Introduction
I-Les récepteurs membranaires des médiateurs cibles
de médicaments
II-Les récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de
médicament
III-Les enzymes cibles de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles
de médicaments
III-Les enzymes cibles de
médicaments
5%
Au moins 25 % des médicaments
actuels sont des inhibiteurs ou plus
rarement
des
activateurs
enzymatiques.
5%
25%
15%
10%
15%
25%
III-Les enzymes cibles de
médicaments
-enzymes recombinantes ou purifiées sont utilisées en tant
que médicaments.
Les inhibiteurs enzymatiques peuvent être :
- compétitifs avec le substrat
- non compétitifs avec le substrat
Les inhibiteurs enzymatiques peuvent être :
- compétitifs avec le substrat: se lient au site
catalytique de l ’enzyme et s ’opposent
directement à l ’interaction enzyme-substrat
- non compétitifs avec le substrat: se lient à un
autre site et s’opposent à la réaction
enzymatique
par
modification
de
la
conformation de la protéine.
l ’inhibition peut être réversible ou irréversible
Plan
III-Les Enzymes cibles de médicaments
III-1 Les enzymes humaines
III-2 Les enzymes des organismes pathogènes
III.1-Les enzymes humaines, cibles
de médicaments
On distingue:
- Les enzymes des grandes voies métaboliques
- Les enzymes impliquées dans le métabolisme des
médiateurs
- Les enzymes des voies de signalisation cellulaire
Enzymes des grandes voies métaboliques:
- Dihydrofolate-réductase :
Liaison anticancéreux, Methotrexate,
inhibiteur bloquant la synthèse des bases
puriques et pyrimidiques. Indiqué à doses
faibles dans polyarthrite rhumatoïde et
psoriasis
- HMG-CoA réductase:
Liaison statines: hypocholestérolémiants
- Xanthine-oxydase:
Liaison inhibiteurs de la synthèse de
l’acide urique: allopurinol: indiqué dans la
goutte
Enzymes impliquées dans le métabolisme des médiateurs:
- Acétylcholinesterase:
Liaison
d'inhibiteurs
entraînant
une
augmentation de l ’acétylcholine.
Inhibiteurs réversibles: néostigmine indiquée
dans la myasthénie et dans l ’atonie
intestinale.
Inhibiteurs irréversibles: organophosphorés.
- Monoamine-oxydase A et B (MAO):
Inhibiteurs sélectifs:
-IMAO-A= antidépresseurs= moclobémide
-IMAO-B= anti-parkinsonien= Sélégiline
Enzymes impliquées dans le métabolisme des médiateurs (suite):
- Enzyme de conversion de l ’angiotensine:
Liaison d'inhibiteurs = IEC (inhibiteurs de l ’enzyme de
conversion)= captopril = antihypertenseur
- Cyclooxygénases (Cox1 et Cox2):
Liaison des inhibiteurs de synthèse = Anti inflammatoires
non stéroidiens = AINS = aspirine (inhibiteur irreversible)
Enzymes des voies de signalisation cellulaire:
- Phosphodiestérases des nucléotides cycliques:
Liaison d'inhibiteurs vasodilatateurs = sildénafil
-Tyrosine kinases
Cf récepteurs à activité tyrosine kinase
Liaison d'inhibiteurs anticancéreux = imatinib, sorafenib
Plan
III-Les Enzymes cibles de médicaments
III-1 Les enzymes humaines
III-2 Les enzymes des organismes pathogènes
III.2-Les enzymes des organismes
pathogènes
Idéalement, les cibles des organismes pathogènes visées par
le médicament ne doivent pas avoir d ’équivalent dans
l’organisme humain.
De façon alternative, la sélectivité pour l ’enzyme visée doit
être beaucoup plus importante que celle de l ’enzyme
humaine.
III.2-Les enzymes des organismes
pathogènes
On distingue:
- Les enzymes virales
- Les enzymes bactériennes
- Les enzymes fongiques ou parasitaires
Enzymes virales:
Neuraminidases : scindent les résidus d ’acide
sialique de la surface des cellules de l’hôte
facilitant la traversée des membranes cellulaires
par les virus puis leur prolifération.
Inhibiteurs: Oseltamivir (Tamiflu ®) indiqué
pour diminuer la durée des symptomes de la
grippe.
Reverse transcriptase: utilisée par les rétrovirus
(virus à ARN) pour transcrire leur ARN en ADN
qui peut s ’intégrer dans le génome de l’hôte.
Inhibiteur Zidovudine ou AZT indiqué dans le
sida.
Enzymes bactériennes:
ADN-gyrases: liaison des fluoroquinolones antibiotiques qui
perturbe la structure de l’ADN bactérien
Protéines liant les pénicillines et les céphalosporines (PLP):
enzymes contrôlant la synthèse des peptidoglycanes de la
paroi bactérienne
Bêta-lactamases sécrétées par les bactéries (pénicillinases et
céphalosporinases). Inhibiteurs: Sulbactam, permettant de
restaurer la résistance aux antibiotiques
Enzymes fongiques ou parasitaires:
Dihydrofolate-réductase
des
protozoaires:
liaison
d’inhibiteurs bloquant la synthèse des bases puriques et
pyrimidiques: Proguanil: prophylaxie du paludisme
Squalène oxydase: liaison d’inhibiteurs bloquant la synthèse
des ergostérols: Terbinafine: antifongique à large spectre
Plan
Introduction
I-Les récepteurs membranaires des médiateurs cibles
de médicaments
II-Les récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de
médicament
III-Les enzymes cibles de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles
de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité
membranaire cibles de médicaments
Plusieurs familles de protéines transmembranaires assurent
les flux d’ions et de métabolites de part et d’autre des
membranes cellulaires.
Les ligands de ces protéines peuvent favoriser (activateur) ou
inhiber (inhibiteur) ces flux transmembranaires.
Exemples uniquement sur les protéines impliquées dans les
flux ioniques: les pompes ioniques, les canaux ioniques, les
transporteurs ioniques
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de
médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.1-Les pompes ioniques
Protéines multimériques transmembranaires maintiennent en
permanence les gradients ioniques et les rétablissent après
ouverture des canaux ioniques. L’énergie nécessaire est
fournie par l’hydrolyse de l’ATP grâce à un site ATPasique
du côté cytosolique.
Milieu extracellulaire
Milieu intracellulaire
La pompe à sodium ou Na+/ K+ ATPase:
localisée au sein de la membrane
plasmique, maintient les gradient de
sodium et de potassium
Les digitaliques comme la digoxine
inhibent la pompe provoquant un
renforcement de la force de contraction =
inotrope
positif.
Utilisés
dans
l’insuffisance cardiaque mais marge
thérapeutique faible.
La pompe à proton ou H+/K+ ATPase:
Elle assure la sécrétion d ’ions H+ dans
la lumière de l’estomac contrôlant ainsi
l ’acidité.
Ses inhibiteurs sont très utilisés en
thérapeutique: Oméprazole
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de
médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.2-Les canaux ioniques
Ils assurent le passage des ions du côté le plus concentré au
côté le moins concentré:
On distingue les canaux sodiques, calciques et potassiques
Les canaux ioniques sont activés par différents facteurs:
•variation du potentiel de membrane (canaux voltagedépendants)
•intéraction avec une protéine G suite à l ’action de RCPG
•liaison d ’un métabolite intracellulaire comme l ’ATP et les
nucléotides cycliques
•phosphorylation sur leur surface intracellulaire
•liaison d’un médiateur lié à leur face extracellulaire
Les médicaments ligands de canaux ioniques peuvent soit
inactiver les canaux ioniques (diminution du flux ionique,
inhibiteurs ou bloqueurs), soit activer les canaux ioniques
(activateurs ou ouvreurs):
Les canaux sodiques assurent le cheminement du
potentiel d ’action dans les neurones et les muscles striés:
cibles des anesthésiques locaux (Lidocaïne) et de certains
antiarythmiques.
Les canaux calciques sont présents dans les cellules
contractiles et sécrétoires: cibles des vasodilatateurs (les
dihydropyridines ex la nifédipine)
Les canaux potassiques: ils ont des structures et des
mécanismes de régulation très variés.
Exemple des canaux potassiques inhibés par liaison de l’ATP
intracellulaire: KATP: Ils sont responsables de l ’ouverture des
canaux calciques lents.
- inhibiteurs des canaux KATP: ferment les canaux KATP
favorisant l’influx de Ca qui initie la sécrétion d ’insuline :
sulfamides antidiabétiques (glibenclamide, gliclazide..)
-activateurs des canaux KATP: ouvrent les canaux KATP,
s’opposant à l ’influx de calcium, ils favorisent la
vasodilatation: nicorandil, indiqué comme antiangoreux
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de
médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.3-Les transporteurs ioniques
Protéines particulièrement importantes dans l’épithélium des
tubules rénaux où elles assurent la réabsorption d’ions de la
lumière des tubules vers le compartiment sanguin du tissu
rénal.
Leur blocage a donc un effet diurétique favorable à la baisse
de la pression artérielle
IV.3-Les transporteurs ioniques
Le furosémide bloque les co-transporteurs Na+/
K+/2Cl- (ou NKCC) localisés sur le pôle luminal des cellules
épithéliales de l’anse de Henlé: furosémide et ses analogues
dénommés diurétiques de l ’anse.
Conclusion
A ce jour, 330 cibles visées mais des milliers de cibles
potentielles disponibles pour de nouveaux médicaments
Etudes de liaison ligand récepteur
L ’affinité et le modèle d ’action
de masse
L ’analyse de la liaison des ligands aux récepteurs utilise le
modèle simple dit loi d ’action de masse
équilibre entre les formes libres et associées du ligand et
du récepteur
K1
[L] + [R]
[LR]
K-1
Détermination de la liaison spécifique du ligand
Utilisation de ligands
fluorescence: L*
marqués
par
radioactivité
ou
[L*] + [R]
[L*R]
Avec - [L*]: radioligand
- [R ]: concentration du récepteur
- [L*R]: radioligand fixé au récepteur
KD: constante de dissociation
[L*][R]
[L*R]
ce qui est libre
ce qui est lié
Expérimentalement:
-utilisation de ligands marqués par un élément radioactif
ou fluorescent
- mise en présence du récepteur
- mesure du complexe L*R
Ligand
Marquage
Récepteur
mesure du complexe L*R
Liaison du ligand (L*R)
Concentration en radioligand L*(nM)
Liaison du ligand (L*R)
[L*] et [R] connues
[L*R] mesurée
Concentration en radioligand L*(nM)
Liaison du ligand (L*R)
B max
Occupation de 100% des récepteurs par L*
Concentration en radioligand L*(nM)
B max= 100% des récepteurs occupés
Liaison du ligand (L*R)
(dpm/essai)
700
600
500
400
300
200
100
0
Concentration en radioligand L*(nM)
Liaison du ligand (L*R)
(dpm/essai)
B max 700
600
500
400
B max/2
300
200
100
0
Concentration en radioligand L*(nM)
Liaison du ligand (L*R)
(dpm/essai)
B max 700
600
500
400
B max/2
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12 14 16 18 20 22
Concentration en radioligand L*(nM)
Liaison du ligand (L*R)
(dpm/essai)
B max 700
600
500
400
B max/2
300
200
100
KD
0
0
2
4
6
8
10
12 14 16 18 20 22
Concentration en radioligand L*(nM)
L’affinité d’un ligand, AGONISTE OU
ANTAGONISTE pour son récepteur est
définie par la constante de dissociation à
l’équilibre KD
+ L’affinité d’un ligand pour son
récepteur est forte plus le KD est faible
Liaison du ligand (L*R)
(dpm/essai)
B max 700
600
500
400
B max/2
300
200
100
KD
0
0
2
4
6
8
10
12 14 16 18 20 22
Concentration en radioligand L*(nM)
Le KD: paramètre d ’affinité du ligand pour son
récepteur
KD:
[L*][R]
[L*R]
Le KD correspond à la concentration de L*
nécessaire pour occuper 50% des récepteurs,
KD exprimé en unités de concentration
Paramètres fonctionnels de la réponse au
médicament:
Réponses quantales
Réponses graduelles
Paramètres fonctionnels de la réponse au
médicament:
réponses quantales: DE50
Réponse quantale: régie par le principe du tout ou
rien
Quantifiée par le paramètre DE50
DE50: dose efficace 50: dose nécessaire pour
produire un effet chez 50% des animaux
Paramètres fonctionnels de la réponse au
médicament:
réponses graduelles DE50 ou CE50
Réponse graduelle: augmentation graduelle en
fonction de la concentration ou de la dose
Quantifiée par les paramètres DE50 (dose efficace
50) ou CE50 (concentration efficace 50)
Dose ou concentration nécessaire pour observer
50% de l’effet maximum de la drogue
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
réponses graduelles DE50 ou CE50
Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur
100
Effet (%)
80
60
40
20
0
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur
100
Effet (%)
80
60
40
20
0
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
Effet max 100
Effet (%)
80
60
40
20
0
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
Effet max 100
Effet (%)
80
60
Effet 50%
40
20
CE50
0
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
les agonistes (CE50, DE50, pD2)
CE50 ou DE50 : dose d’agoniste qui permet d’obtenir
50% de l’effet maximum
Permet de quantifier l’effet d’un agoniste
Caractérise la puissance de l’agoniste, plus CE50 faible,
plus efficacité élevée
pD2 = -log CE50
ex: CE50 = 10-9M
plus pD2 élevé, plus efficacité élevée
pD2=9
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
les antagonistes (CI50, pA2)
Détermination de la concentration d’antagoniste qui
permet de diminuer de 50% l’effet d’une concentration
donnée d’agoniste: CI50
Détermination d’un pA2
plus pA2 élevé, plus affinité et efficacité élevées
Exemples
Utilisation d’un agoniste: β2 stimulant
Effets vasculaires d’un β2 stimulant: vasodilatation
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 β2 bloquant: le
propranolol
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 bloquant:
l’aténolol
0
Effet (%)
20
40
60
80
100
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
Effet 0% 0
Effet (%)
20
40
Effet 50%
60
80
Effet max 100
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
0
Effet (%)
20
40
Effet 50%
60
80
CE50
Effet max 100
9
8
7
6
Concentration (-log M)
5
9
8
7
6
5
Concentration (-log M)
10-9
10-8
10-7
10-6
10-8 < X < 10-7
X=8.8 10-8=CE50
pD2 = -log CE50= 7.06
10-5
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 β2 bloquant: le
propranolol: pA2 trouvé = 8.3
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 bloquant:
l’aténolol: pA2 trouvé = 4.6
Les récepteurs étudiés étaient les récepteurs impliqués
dans la vasodilatation et donc les récepteurs β2.
Le propranolol possède un pA2 élevé et donc possède un
effet antagoniste vis-à-vis des récepteurs β2
L’aténolol possède un pA2 faible donc il possède une
faible affinité et une faible efficacité en tant
qu’antagoniste vis-à-vis des récepteurs β2