Fondaparinux sodium: un oligosaccharide de synthèse, premier représentant d'une nouvelle classe d'antithrombotiques L’héparine est un produit hétérogène.

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1 Fondaparinux sodium: un oligosaccharide de synthèse, premier représentant d'une nouvelle classe d'antithrombotiques L’héparine est un produit hétérogène de nature mucopolysaccharique de poids moléculaire variable (3 à 30 Kda) et très chargé négativement. Les préparations commerciales sont obtenues par extraction à partir du poumon de bœuf ou de l’intestin de porc. Les Héparines de bas poids moléculaires (HBPM) sont obtenues par dépolymérisation contrôlée à partir de l’héparine standard; leur poids moléculaire moyen est de 5000. Aujourd’hui, seules les HBPM sont utilisées pour leur propriétés anticoagulantes. Cependant elles présentes encore quelques effets indésirables (thrombopénie, alopécie, ostéoporose et hémorragies), c'est pourquoi une structure purement synthétique ayant les mêmes propriétés a été recherchée. Le produit de cette recherche, Fondaparinux (ARIXTRA*) a été mis sur le marché d'abord aux Etats-Unis, au début 2002, puis en Europe.

2 L'origine de la recherche
Raisons économiques Quasi-monopole (à défendre) Idée d'un produit de synthèse (sélectif) Analogie avec Muramyl Di-Peptide (MDP) Jean Choay ( ) Jean Choay est à l’origine des travaux de synthèse sur l'héparine. C’est aux équipes de l'Institut Choay que l’on doit l'essor de l'héparinothérapie en France : HEPARINE CHOAY (5000 unités/ml, sels de Na+, administration intraveineuse (IV); CALCIPARINE (25000 unités/ml, sels de calcium, administration sous cutanée (SC)). Elles figurent parmi les premières héparines standards mises sur le marché pour leurs propriétés anticoagulantes dans le traitement de la maladie thromboembolique veineuse et dans la prévention des thromboses artérielles. L'importance de l'héparine dans la "maison Choay" explique que les équipes de recherche de CHOAY aient commencé très tôt à travailler sur l’idée d’une molécule analogue aux héparines mais purement synthétique.

3 Items traités Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique
AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives

4 Le domaine thérapeutique
Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives La survenue d’une plaie vasculaire entraîne un mécanisme de défense qui lutte contre l’issue du sang hors du système vasculaire. Ce mécanisme est d’ampleur variable : s’il s’agit d’une plaie des vaisseaux capillaires, c’est l’hémostase primaire (agrégation plaquettaire); s’il s’agit d’une plaie d’un vaisseau de plus gros calibre, l’hémostase primaire sera renforcée par la coagulation plasmatique. Quelques définitions: La coagulation du sang est le mécanisme par lequel le sang fluide se transforme en une masse insoluble et immobile. Ce phénomène est lié à la transformation d’une protéine soluble à l’état normal, le fibrinogène, en une masse insoluble: la fibrine. Le caillot est formé de fibres de fibrine qui ont immobilisé à l’intérieur de leur réseau des cellules du sang. Cette transformation a lieu après une série de réactions enzymatiques faisant intervenir de nombreux facteurs tant plasmatiques que plaquettaires. La plupart des étapes de coagulation se produisent à la surface des plaquettes.

5 Initial clot formation is related to (hyper)coagulation
Vascular injury Tissue factor Factor VIIa Factor VIIa / TF Ca2+ Factor VII Ca2+ Factor X Factor VIIIa Ca2+ PL Factor VIII Factor Va Factor V Factor XIa Factor XI Factor IX Factor Xa Factor X Factor Xa Factor IXa Factor IX Thrombin Prothrombin Fibrinogen Fibrin Crosslinked Fibrin Factor XIIIa Factor XIII Ca2+ On peut isoler plusieurs étapes dans la coagulation: La fibrinoformation est l’ultime phénomène: c’est la transformation du fibrinogéne soluble en fibrine insoluble par une enzyme (sérine protéinase): la thrombine (facteur IIactivé: FIIa). La thrombinoformation: transformation de la prothrombine (FacteurII: FII) en thrombine (FIIa) par une enzyme: le facteur X activé: F Xa. L’activation du facteur X (facteur Stuart) en Xa peut se faire de deux façons: - par la voie d’urgence: première voie qui intervient lors d’une effraction de l’endothélium vasculaire. - par la voie longue et l’activation du système contact qui permet d’amplifier ce phénomène. MECANISME DE LA FIBRINOFORMATION: Le fibrinogène, glycoprotéine synthétisée par le foie, chargée négativement est soluble et reste éloignée des autres molécules de fibrinogène en raison de la répusion des charges négatives. La thrombine (sérine protéinase) va cliver 4 liaisons arginine-valine par molécule de fibrinogène libérant ainsi des fibrinopeptides acides et des monoméres de fibrine ayant perdus leur charge négative. Tous les monomères peuvent alors s’accoler et former un polymère de fibrine soluble qui se stabilise en un polymère de fibrine insoluble (caillot définitif) sous l’influence du facteurXIIIa. MECANISME DE LA THROMBINOFORMATION: Le facteur II activé (FIIa) clive la molécule de prothrombine ( FII) libérant ainsi la thrombine (FIIa). Il faut pour cela que la prothrombine (glycoprotéine synthétisée par le foie en présence de vitamine K) se fixe sur un phospholipide plaquettaire par l’intermédiaire du calcium et des groupements  carboxyglutamines qu’elle contient. Le F Ⅹa s’attache également sur la membrane plaquettaire par l’intermédiaire du facteur Ⅴ(accélérine, cofacteur synthétisé par le foie) et la réaction a lieu. ACTIVATION DU FACTEUR Ⅹ (STUART) PAR LA VOIE TISSULAIRE: Pour réaliser le clivage du facteur Ⅹ, le facteur tissulaire (FT) , libéré par l’endothélium vasculaire lors de sa lésion s’associe au calcium et au facteur Ⅷa (convertine, synthétisée par le foie et vitamine K dépendant) plasmatique. Le complexe active rapidement le facteurⅩ ( synthétisé par le foie, son pouvoir coagulant lui est conféré à la sortie de l’hépatocyte par une carboxylase vitamine K dépendante) en facteur Ⅹa. Le complexe FT- Ⅷa se comporte différemment quand la concentration de FT diminue et l’activation du facteur Ⅹ passe alors par la voie du système contact. ACTIVATION DU FACTEUR Ⅹ PAR LE SYSTEME CONTACT: En présence d’une surface chargée négativement (lésion tissulaire) le facteur Ⅻ (Hageman, dont le lieu de synthèse reste inconnu) s’absorbant sur cette surface, change de conformation, faisant apparaître son site enzymatique qui permat le clivage de la prékallikréine. La kallikréine obtenue ainsi que le fragment de haut poids moléculaire du kininogène servant de cofacteurs au facteur Ⅻa pour transformer le facteurⅪ (Rosenthal) en facteur Ⅺa. Le facteurⅨ (antihémophilique B) est alors activé en Ⅸa par le facteur Ⅺa qui est comme lui une sérine protéase. Le facteur Ⅸa se fixe à la membrane plaquettaire sur la couche phospholipidique par l’intermédiaire d’ions calcium. La réaction d’activation du facteur Ⅹ en Ⅹa n’est rapide qu’en présence d’une coenzyme: le facteurⅧ (anti hémophilique A) lui même activé par la thrombine. Extrinsic pathway (Initiation) Intrinsic pathway (amplification)

6 Développement de la thrombose veineuse
Stasis leads to the development of a thrombus composed of red cells and fibrin Slow, turbulent blood flow in valve cusps result in areas of local stasis Prandoni P, et al. Haematologica 1997; 82:423–428. La formation de caillots de fibrine dans la circulation est due à la formation anormale de thrombine par une hyperactivation du système enzymatique de la coagulation. Ce phénomène s’observe sous l’influence de diverses causes qui ont en commun de provoquer des lésions vasculaires (opérations chirurgicales…). La coagulation du sang à un moment et à un endroit indésirable s’appelle la thrombose. Les multiples thrombi qui se forment dans les vaisseaux peuvent se décoller et être entraînés par le flux sanguin jusqu’au cœur puis aux poumons et ainsi provoquer des embolies pulmonaires.

7 L'embolie pulmonaire Embolism can result in:
Embolus Thrombus Migration Embolism can result in: Massive embolism (>50% of pulmonary circulation) – Severe hypoxaemia – Cardiovascular collapse – Death Symptomatic non-massive embolism – Respiratory failure Silent PE – Asymptomatic repetition – Pulmonary hypertension Lysed/organised Extend Kelley MA, et al. Clin. Chest Med. 1994; 15:547–560. PE occurs when a venous thrombus detaches to form an embolus that migrates in the circulation to the lungs, becoming lodged at some point in the central pulmonary arteries. If less than 50% of the pulmonary circulation is blocked, symptoms are generally limited to shortness of breath or are absent altogether. However, very large emboli can cause massive blockage of the pulmonary circulation and lead rapidly to death. Kelley MA, et al. Clinics in Chest Medicine 1994; 15:547–560. Une embolie pulmonaire se produit quand un thrombus veineux se détache pour former un embolus qui migre dans la circulation jusqu’aux poumons ou il va se bloquer au niveau des artères pulmonaires. Si moins de 50% de la circulation pulmonaire est bloquée, les symptômes sont généralement limités à l’essoufflement voire même absents. Cependant, des embolies de très grandes tailles peuvent entraîner des blocages massifs de la circulation pulmonaire et conduire à une mort rapide.

8 Incidence de la MTE en FRA, SWE, et USA
Incidence (total cases occuring each year): 1.84/1000 (1.24 DVT+0.6 PE) Recurrence rate 26% Influence of age 1 2 3 4 5 6 7 8 In Rates per 1000 per Year FRA 40 or y. SWE USA 60-69 or 60-74 y. 70-80 or >74 y. DVT Males PE Males DVT Females PE Females MTE: maladie thrombo-embolique. FRA: France SWE: Suéde DVT: Deep vein thrombosis: thromboses des veines profondes PE: pulmonary emboly: embolie pulmonaire En abscisse, sont représentées les différentes complications majeures des thromboses survenant en France, Suède et USA pour différentes classes d’ages. En ordonnée, est représenté l’incidence de ces complications par an et pour 1000 personnes. Le graphe montre clairement que la fréquence des accidents thromboemboliques augmente avec l’age, quel que soit le sexe ou la nationalité. Le vieillissement de la population auquel nous assistons laisse envisager un marché prometteur pour les anticoagulants.

9 L'incidence de la MTE persiste malgré l'amélioration du traitement et de la prévention
Possible reasons : Progress in diagnostic methods of PE / DVT longer survival of high risk patients : cancer, polytrauma, bed rest increase in surgery (cardiac, abdominal, orthopaedics) in older patients or in patients in worse health increase in use of permanent catheters, thrombogenic procedures…etc ageing of the population Les facteurs de la thrombose en augmentation? Dès qu’il existe un ralentissement circulatoire dans un territoire, il favorise le développement de caillots; ce facteur est important chez les sujets alités dont l’immobilisation soudaine modifie le régime circulatoire. Les progrès de la médecine entraînent l’augmentation de la durée de vie des individus gravement malades ou blessés qui restent alités. L’intégrité de l’endothélium est nécessaire pour que les plaquettes n’adhérent pas.l’augmentation et la généralisation des interventions chirurgicales lourdes qui lèsent la couche endothéliale déclenchant ainsi les mécanismes de l’agrégation plaquettaire et de l’activation de la coagulation, sont aussi des paramètres favorisant les thromboses. Françoise Guillot

10 Les anticoagulants au début de nos recherches
Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives

11 Le système de coagulation du sang
Vascular injury Tissue factor Factor VIIa / TF Ca2+ Factor XIa Factor VIIa Factor VII Factor XI Ca2+ Factor IX Factor IXa Factor IX Factor VIIIa Ca2+ PL Factor X Factor Xa Factor X Factor VIII Factor Va Ca2+ PL Factor Xa Thrombin Prothrombin Factor V Plusieurs traitements efficaces existaient déjà au début des recherches qui menèrent au fondaparinux. Les traitements anticoagulants: Ils sont constitués des héparines standards, des HBPM et des antagonistes de la vitamine K (AVK). Ils ont pour conséquences de modifier la coagulation en inhibant la thrombine (FⅡa) et le facteur Stuart (FⅩa). Ils n’ont aucun pouvoir curatif sur une thrombose déjà installée, on peut seulement espérer d’eux l’arrêt de l’extension du processus, la prévention des récidives et que les mécanismes de la fibrinolyse physiologique viennent achever leur action en détruisant le caillot en place. Les traitements antiagrégants: = Médicaments inhibant les fonctions d’agrégation et de sécrétion des plaquettes ou les diminuant. Il faut avoir une raison de penser que la participation plaquettaire à la formation des thrombi est certaine pour les utiliser. Exemples: Clopidogrel; ASPIRINE faibles doses. Les traitements thrombolytiques: Ces médicaments activent le plasminogène en plasmine (serine protéase qui dégrade le caillot insoluble en fragments qui seront éliminés dans la circulation). Ceci n’est applicable que sur une thrombose récente et les chances d’apporter au contact de la thrombose tous les éléments qui vont permettre la lyse du caillot sont faibles. - Streptokinases - urokinases. Intrinsic pathway Fibrinogen Fibrin Factor XIIIa Extrinsic pathway Ca2+ Fibrin Factor XIII Crosslinked Fibrin

12 Vitamin K antagonists: Multiple sites of action
Vascular injury Tissue factor Factor VIIa / TF Ca2+ Factor XIa Factor VIIa Factor VII Factor XI Ca2+ Factor IXa Factor IX Factor IX Factor VIIIa Ca2+ PL Factor X Factor Xa Factor X Protein C Protein S Protein Z Factor VIII Factor Va Ca2+ PL Factor Xa Thrombin Prothrombin Factor V Les AVK sont des dérivés de la 5 hydroxycoumarine. Ils agissent en perturbant la synthèse hépatique de 4 facteurs de coagulation (les facteurs PPSB): -Prothrombine: facteurⅡ -Proconvertine: facteur Ⅶ -Facteur Stuart: facteurⅩ -Facteur antihémophilique B: facteurⅨ, Et de deux inhibiteurs de la coagulation: -Protéine C -Protéine S. En effet, la carboxylation des acides glutamiques de la partie N-terminale de ces facteurs est indispensable pour que ces protéines puissent fixer le calcium. La vitamine K est un cofacteur de la réaction par la carboxylase. Les AVK sont des antagonistes de la réaction c’est à dire qu’ils prennent la place de la vitamine K mais n’en jouent pas le rôle. La carboxylation des facteurs PPSB ne peut donc avoir lieu et la cellule hépatique libère dans le sang une protéine inactive (PIVKA). Ainsi les principaux facteurs de la coagulation sont inactifs, la formation du caillot ne peut avoir lieu. Intrinsic pathway Fibrinogen Fibrin Factor XIIIa Extrinsic pathway Ca2+ Fibrin Factor XIII Crosslinked Fibrin

13 Antagonistes de la vitamine K (voie orale)
Les AVK sont des médicaments anciens nécessitant un ajustement des posologies et un suivi rigoureux du taux de prothrombine. L’obtention d’un équilibre stable dans le sang est la principale difficulté de ce traitement. Il nécessite un régime apportant une quantité constante de vitamine K alimentaire. De plus, les AVK sont fortement liés aux protéines plasmatiques et donc soumis à de fréquentes interactions médicamenteuses. Exemples: - PREVISCAN* fluindione - PINDIONE* phenindione - SINTROM* acécoumarol -COUMADINE* warfarine. Coumarine Dicoumarol Warfarine

14 Heparin: Multiple sites of action
Vascular injury Tissue factor Factor VIIa / TF Ca2+ Factor XIa Factor VIIa Factor VII Factor XI Ca2+ Factor IX Factor IXa Factor IX Factor VIIIa Ca2+ PL Factor X Factor Xa Factor X Factor VIII Factor Va Ca2+ PL Factor Xa Thrombin Prothrombin Factor V Les mécanismes de contrôle de ces phénomènes sont tout aussi importants que les phénomènes d’activation des zymogènes en enzymes actives de la coagulation. Les protéines C et S permettent l’inactivation des facteurs Ⅴa et Ⅷa. L’antithrombine (ATⅢ) bloque les facteurs Ⅹa etⅡa lorsque leur action a été suffisante. L’héparine intervient sur l’hémostase en potentialisant la vitesse de neutralisation des facteurs activés de la voie endogène de la coagulation, préférentiellement le facteur Ⅹa en ce qui concerne les HBPM, les facteurs Ⅹa ,Ⅱa mais aussi Ⅶa, Ⅷa et Ⅴa, en ce qui concerne les héparines standards. Les enzymes de la coagulation sont ainsi inhibées très rapidement et leur action est moindre, prévenant donc la formation du caillot. Intrinsic pathway Fibrinogen Fibrin Factor XIIIa Extrinsic pathway Ca2+ Fibrin Factor XIII Crosslinked Fibrin

15 L'antithrombine est le principal inhibiteur physiologique de la coagulation
Coagulation/Thrombosis trigger Antithrombine Factor X Factor Xa Prothrombin (Factor II) Thrombin (Factor IIa) L’héparine potentialise la réaction d’inhibition des facteurs Ⅹa etⅡa par l’ATⅢ. L'AT seule est un inhibiteur peu puissant. En se liant à elle l'héparine la rend très efficace. Fibrinogen Fibrin Clot (thrombosis)

16 L'héparine catalyse l'activité anticoagulante de l'antithrombine
Coagulation/Thrombosis trigger Antithrombine Factor X Factor Xa X Prothrombin (Factor II) Thrombin (Factor IIa) La liaison de l’héparine induit un changement de conformation de l’ATⅢ. Ce complexe interagit immédiatement avec les facteurs Ⅹa etⅡa avant même que ceux ci n’aient pu agir dans la cascade de coagulation. X Fibrinogen Fibrin Clot (thrombosis)

17 Nouveaux antithrombotiques: Cibles possibles
Vascular injury Factor VIIa / TF Ca2+ TFPI rNAPc2 VIIa inhibitors Tissue factor Factor XIa Factor XI Factor VIIa Factor VII Ca2+ Factor IX Factor IXa Factor Xa IXa inhibitors Xa inhibitors Factor IX Factor VIIIa Ca2+ PL Factor Va Protein C Activators Activated Protein C Thrombomodulin Factor X Factor X Factor VIII Factor Xa Hirudin Bivalirudin Argatroban Melagatran Thrombin Prothrombin Factor V De nombreuses cibles thérapeutiques sont envisageables pour inhiber la cascade de coagulation. Fibrinogen Fibrin Factor XIIIa Ca2+ Fibrin Factor XIII Crosslinked Fibrin

18 Choix d'une voie de recherche
Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives

19 L'héparine : un glycosaminoglycane complexe d'origine animale
size heterogeneity Molecular Weight range: ( monosaccharide units) structure heterogeneity Les héparines sont des glycosaminoglycanes, ce sont des chaînes hétérogènes de polysaccharides sulfatés composés d’une répétition d’unités de D-glucosamine et d’acides D-glucuronique ou L-iduronique. Donc: L’héparine n’est pas une espèce chimique unique mais un ensemble de molécules différentes: - par la taille (MW entre 3000 et 30000, soit de 10 à 100 unités monosaccharidiques) - par la structure. uronic acid 1 ® 4 glucosamine R = H or SO3-; R' = SO3- or Ac IdoUA-2S 1 ® 4 GlcNS-6S Main repeating unit

20 De nombreuses activités pharmacologiques de l'héparine sont liées à la charge et à la taille des molécules Liaison à de nombreuses protéines ("heparin binding proteins") Enzymes (Lipases, kinases, phosphatases,SOD, etc.) Inhibiteurs d'enzymes (serpins) Lipoprotéines (LDL, VLDL, apolipoprotéines) Facteurs de croissance (FGF, VEGF, etc.) Chimiokines Protéines de la matrice extracellulaire (collagène, vitronectine, laminine etc.) Recepteurs (stéroides, facteurs de croissance, canaux) Protéines virales (HIV, HSV, dengue) Protéines nucléaires (histones, facteurs de transcription) Autres (Protéine prion, protéine amyloide, etc.) L’héparine est une chaîne saccharidique très longue, très hétérogène et porteuse de nombreuses charges négatives (comportement d’échangeur d’ions). Elle interagit donc avec de nombreuses protéines, ce qui est à l’origine de nombreux effets indésirables, d’interférences avec différentes analyses sanguines et d’interactions médicamenteuses (exemple: diazépam, oxazépam, chlordiazépoxide, digoxine, dobutamine).

21 Les activités pharmacologiques de l'héparine : lien avec la structure
- H S 3 N A c Liaison aux "heparin binding proteins" Interactions non spécifiques Densité de charge Taille des molécules La nature poly ionique et la longueur de la chaîne polysaccharidique de l’héparine se traduisent par de nombreuses interactions non spécifiques avec une grande diversité de protéines. La liaison à l’AT est, elle, spécifique. Liaison à l'antithrombine Site spécifique ?

22 Problèmes liés à l'utilisation de l'héparine
1937: High doses of heparin: problems of tolerance Murray et al., Surgery, 1937, 2, Crafoord C., Acta Chir. Scand., 1937, 79, «...the first heparin preparations were highly pyrogenic. Jorpes has told how the patients were shaking with fever so that the rattling of their beds could be heard from the hospital vestibules...» L. E. Böttiger, The heparin story, Acta Med. Scand., 1987, 222, Durant les premières années d’utilisation des héparines non fractionnées (HNF), extraites du poumon de bœuf ou de l’intestin de porc, de nombreux cas de réactions secondaires furent observés. En effet, les HNF, de pureté insuffisante restaient contaminées par des endotoxines responsables de fièvres sévères.

23 Objectif : améliorer le rapport bénéfice/risque
1937: High doses of heparin: problems of tolerance Murray et al., Surgery, 1937, 2, Crafoord C., Acta Chir. Scand., 1937, 79, 1971: Low doses of heparin: as efficient and safer Kakkar et al., Lancet, 1971, De nombreuses études ont été effectuées sur les héparines après 1937, elle ont permis d’une part d’améliorer leurs procédés de purification et d’autre part de déterminer la posologie à administrer ayant le meilleur rapport bénéfice/risque en fonction de l’indication thérapeutique. A l’issue de ces travaux, est née la CALCIPARINE. La CALCIPARINE, de même que les autres HNF mises sur le marché par la suite, est administrée par voie sous-cutanée selon la protocole suivant: - à faible doses, en prévention des accidents thromboemboliques veineux dans les situations à risque. - à doses plus élevées dans le traitement des thromboses veineuses sévères ou des syndromes coronariens. - à très fortes doses dans les opérations chirurgicales à cœur ouvert.

24 Pourquoi les faibles doses sont elles efficaces ?
L'inhibition du facteur Xa est critique "... one µg of the inhibitor, by inhibiting 32 units of Xa, indirectly prevented the potential generation of 1600 NIH units of thrombin ... neutralize this amount of thrombin itself would require 1330 µg of the inhibitor… Wessler and Yin, Thrombos. Diathes. Haemorrh. (Stuttg.), 1974, 32, 71-78 L’inhibition sera d’autant plus efficace qu’elle interviendra sur les facteurs situés en amont de la cascade. Ceci évite qu’elle ne s’amplifie à chaque étape. C’est ce qui explique que l’inhibition du facteurⅩa sera 1330 fois plus efficace que celle de la thrombine. De plus, avec de faibles doses, la tolérance sera bien meilleure. Donc: « The Council on Thrombosis of the American Heart Association » a statué sur le sujet en publiant: « Low-dose of heparin is well tolerated by the patient and requires no laboratory monitoring ».

25 Une observation importante
L'inhibition du facteur Xa est critique "... one µg of the inhibitor, by inhibiting 32 units of Xa, indirectly prevented the potential generation of 1600 NIH units of thrombin ... neutralize this amount of thrombin itself would require 1330 µg of the inhibitor… Wessler and Yin, Thrombos. Diathes. Haemorrh. (Stuttg.), 1974, 32, 71-78 L'inhibition du facteur Xa ne dépend pas de la taille des molécules d'héparine Contrairement à l'inhibition de la thrombine Andersson et al., Thromb. Res., 1976, 9, Nous avons vu que les effets indésirables sont liés à la taille de la chaîne polysaccharidique d’héparine. Si sa taille diminue, ils seront donc amoindris. D’autre part, en 1976 une étude a montré que lorsque la taille de l’HNF diminuait, l’inhibition du facteur Ⅹa restait constante; tandis que celle du facteurⅡa diminuait. (c’est bien sur l’inhibition du facteur Ⅹa que repose principalement l’activité coagulante)

26 Objectif : améliorer le rapport bénéfice/risque
1937: High doses of heparin: problems of tolerance Murray et al., Surgery, 1937, 2, Crafoord C., Acta Chir. Scand., 1937, 79, 1971: Low doses of heparin: as efficient and safer Kakkar et al., Lancet, 1971, 1982: Low molecular weigt heparin Kakkar et al., Br. Med. J., 1982, 284, En 1982, est apparue la preuve clinique de l'efficacité des héparines de bas poids moléculaires (HBPM).Elles sont toujours utilisées de nos jours. Les études sur l’intérêt de la diminution de la taille des héparines ont mené au fractionnement des héparines standards et à la naissance des héparines de bas poids moléculaire (HBPM) en Ces molécules sont les plus utilisées de nos jours dans la prophylaxie des accidents thromboemboliques. Exemples: - dalteparine - enoxoparine - nadroparine - tiazaparine.

27 Les préoccupations actuelles
Thrombocytopénies Liaison au PF4 3% des patients développent une thrombocytopénie après une semaine Les thrombocytopénies induites par l’héparine (TIH) représentent une complication fréquente et potentiellement grave des traitements anticoagulants par les héparines. L’analyse de la littérature a permis de distinguer deux variétés de TIH: - les trombocytopénies de type I (TIH I) précoces (apparaissant avant le 5ème jour de traitement) et modérées (numération plaquettaire comprise entre 100 et ⁹ plaquettes/litre) et disparaissant malgré la poursuite de l’héparinothérapie. - les thrombocytopénies de type II (TIH II) sont celles qui posent problème. Plus tardives, sévères, elles sont associées à des manifestations thromboemboliques artérielles ou veineuses dans près d’un cas sur deux ( numération plaquettaire < ⁹plaquettes/litre). L’incidence des TIH de type II varie selon les auteurs de 1 à 5 %. Elles surviennent dans 80% des cas entre le 5ème et le 15ème jour d’héparinothérapie et exceptionnellement après la 3ème semaine de traitement par HNF. Durant les premières années d’utilisation des HBPM, leur activité proagrégante inférieure à celle des HNF laissait penser qu’elles n’induiraient pas de thrombocytopénies. Mais les observations de cas de thrombocytopénies sous HBPM se sont multipliées et ont démontré le contraire. L’incidence est tout de même inférieure de 0,2 à 1% selon les études. Stuckey et al., Proteins: Struct. Funct. Gen., 1992, 14, Bush et al., : Arch. Surg., 2002, 14, 221.

28 Mechanism of HIT Formation of heparin PF4 complexes
Interaction with IgG Binding to Fc receptor IIA Aggregation, activation, release of procoagulant microparticles, activation of coagulation Binding to and activation of endothelial cells etc. PHYSIOPATHOLOGIE DES THROMBOCYTOPENIES INDUITES PAR L’HEPARINE (TIH ou HIT en anglais) Les TIH ont une origine immunologique. Elles semblent être dues au développement d’anticorps antiplaquettaires dirigés contre l’héparine. En effet, l’héparine injectée se lie au facteur IV plaquettaire (F4P), libérée normalement en faible quantité, par les plaquettes dans la circulation sanguine pour former un complexe héparine/F4P. Dans le cas d’une TIH, le système immunitaire synthétise des anticorps de type IgG (plus rarement IgM ou IgA) dirigés contre le complexe héparine/PF4. Par leur fragment Fab, les anticorps se fixent à ce dernier pour former un complexe immun F4P/héparine/IgG. Grâce au fragment Fc de l’IgG, le complexe immun se fixe au récepteur Fcgamma du récepteur IIa de la membrane plaquettaire. Cette liaison provoque l’activation plaquettaire, sans lyse cellulaire. Cette activation conduit à la libération du FP4 des granules et de micro particules pro coagulantes. Il y a donc déclenchement in vivo de la coagulation et neutralisation de l’héparine par le PF4 libéré par les granules, entraînant ainsi les complications thrombotiques. Les anticorps peuvent également se fixer sur les cellules endothéliales au niveau des glycosaminoglycannes (dont la structure est proche de celle de l’héparine) . Cette interaction induit une augmentation de la synthèse du facteur tissulaire par les cellules endothéliales, favorisant l’activation de la coagulation et l’apparition de phénomènes thrombotiques. Ce mécanisme original diffère de celui des autres thrombocytopénies médicamenteuses, ces dernières entraînant une lyse plaquettaire. La TIH est donc associée à une activation cellulaire disséminée impliquant les plaquettes et les cellules de l’endothélium vasculaire pouvant aboutir à une véritable coagulation généralisée. La conjonction de ces phénomènes cellulaires et plasmatiques est responsable des thromboses et de la thrombocytopénie observées. Les thrombi retrouvés dans la circulation sont blanchâtres: ce sont des caillots blancs, riches en plaquettes. Ils altèrent la microcirculation et sont responsables des nécroses des extrémités, des gangrènes des membres d’origine veineuse irréversibles. Figure adapted from N. L. Harris et al., NEJM 2002, 346,

29 Objectif : améliorer le rapport bénéfice/risque
1937: High doses of heparin: problems of tolerance Murray et al., Surgery, 1937, 2, Crafoord C., Acta Chir. Scand., 1937, 79, 1971: Low doses of heparin: as efficient and safer Kakkar et al., Lancet, 1971, 1982: Low molecular weigt heparin Kakkar et al., Br. Med. J., 1982, 284, PEUT-ON ALLER PLUS LOIN ? Comment augmenter l’efficacité et surtout réduire les effets indésirables des HBPM ? Peut-on obtenir une molécule ayant un meilleur rapport bénéfice/risque ?

30 Une expérience importante
only one third of heparin molecules have affinity for AT III and are anticoagulant Toute préparation d'héparine peut être fractionnée par chromatographie d’affinité sur gel d’ antithrombine-agarose : - les 2/3 ont une faible affinité. - 1/3 a une forte affinité. On pourrait déduire de cette expérience que seul 1/3 d’une molécule d’HBPM serait réellement indispensable. L’autre partie de la molécule serait à l’origine des effets indésirables.. Une fragmentation préalable livre des oligosaccharides qui peuvent également être fractionnés par chromatographie d'affinité. Andersson et al., Thromb. Res. , 1976, 9, Höök et al., FEBS Lett., 1976, 66, 90-93 Lam et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 1976, 69,

31 Oligosaccharides anti-Xa : préparation
Un fragment de petite taille (8 unités) peut être isolé selon ce procédé. Choay et al., Ann Pharm. Fr., 1981, 39, 37-44 Choay et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., 1981, 370, Casu et al., Biochem. J., 1981, 197,

32 Oligosaccharides anti-Xa : structure
Le fractionnement conduit à plusieurs oligosaccharides de différentes affinités pour l’ATIII. Le pentasaccharide (D,E,F,G,H) est le fragment minimum préservant une activité anticoagulante équivalente à celle de l’héparine. C’est donc l’enchaînement structural qui correspond au site de liaison de l’héparine à l’ATIII. Sa petite taille (5 oses) permet d’en envisager la synthèse chimique. Lindahl et al, Proc.Nat. Acad. Sci. USA, 1980, 77, Choay et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., 1981, 370, Casu et al., Biochem. J., 1981, 197, Thunberg et al., Carbohydr. Res.,1982, 100,

33 Oligosaccharides anti-Xa : synthèse
Au départ (1983), la synthèse des pentasaccharides nécessitait 75 étapes. Elle se fait à partir de D-glucose et de D-glucosamine: 1ère étape: La protection des groupements hydroxyle permet la solubilisation des oses dans les solvants organiques. 2ème étape: association des synthons. 3ème étape: Le remplacement des groupements protecteurs par des groupements sulfates confère à la molécule sa solubilisation dans l’eau et son activité. De cette manière,l’équipe Choay réussit en un premier temps à obtenir 3,5mg de produit actif !! Elle décide pourtant de continuer en essayant d’optimiser cette structure par l’introduction de groupements méthyle et sulfate supplémentaires. Choay et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 1983, 116, Sinaÿ et al., Carbohydr. Res., 1984, 132, c5-c9 van Boeckel et al., J. Carbohydr. Chem., 1985, 4, Petitou et al., Carbohydr. Res., 1986, 147,

34 La recherche (suite) Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives Le problème à résoudre à ce stade de la recherche est celui de la synthèse chimique, pour qu’elle soit réalisable à l’échelle industrielle ! Il faut diminuer le nombre d’étapes intermédiaires et pour cela il va falloir apporter des modifications à la structure chimique du pentasaccharide sans pour autant qu’il ne perde son activité anticoagulante.

35 Optimisation of the structure
3-O-sulfated vs non 3-O-sulfated pentasaccharide BINDING TO ANTITHROMBIN FACTOR Xa INHIBITION ANTITHROMBOTIC EFFECT IN ANIMAL MODELS NO BINDING TO ANTITHROMBIN NO FACTOR Xa INHIBITION NO ANTITHROMBOTIC EFFECT IN ANIMAL MODELS L’étude d’une série d’analogues permet de montrer que la sulfonation de l’hydroxyle en 3 est nécessaire à l’activité. Walenga et al. Thromb Res 1988;52:

36 Arixtra®: Medicinal chemistry to optimise the structure
STABLE In vitro, le pentasaccharide sulfoné n’interagit pas avec le facteur 4 plaquettaire (PF4). Théoriquement il ne provoquerait donc pas de thrombocytopénies. Le remplacement du groupement acétyle sur l’amine du cycle D par un groupement sulfate permet d’accroître l’affinité du pentasaccharide pour l’ ATIII, augmentant ainsi les propriétés thérapeutiques du pentasaccharide et le rendant efficace dans le traitement des thromboses artérielles. La stabilité de cette molécule est augmentée grâce à la méthylation du groupement hydroxyle sur le cycle H.² INCREASED AFFINITY Choay et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 1983, 116, Sinaÿ et al., Carbohydr. Res., 1984, 132, c5-c9 van Boeckel et al., J. Carbohydr. Chem., 1985, 4, Petitou et al., Carbohydr. Res., 1986, 147, Petitou et al., Carbohydr. Res., 1987, 147,

37 Propriétés de SR 90107A/Org 31540 Les laboratoires Choay établissent une collaboration avec les laboratoires ORGANON (Hollande) qui sont à l’époque les premiers fournisseurs d’héparine standard en tant que matière première. Lorsque les laboratoires Choay furent rachetés par SANOFI, les recherches sur ce projet sont maintenues bien qu’encore sans véritable résultat prometteur. Le pentasaccharide (qui s’appelle désormais SR90107A pour Sanofi Recherche) se lie spécifiquement à l’ATIII (démonstration par cristallographie), potentialisant ainsi l’activité inhibitrice de cette dernière sur la production de facteur IIa. De nouvelles modifications sont apportées au pentasaccharide pour simplifier sa synthèse et augmenter son affinité pour l’ATIII.

38 Oligosaccharides anti-Xa : simplifications
replace OH by OMe replace N-sulfonate by O-sulfonate Kd = 22 nM 1250 aXa u/mg Kd = 16 nM 1323 aXa u/mg De nombreux analogues du pentasaccharide d'origine sont obtenus. Cependant c'est avec celui-ci, qui est le produit de référence que sonjt entrepris les premiers essais cliniques destinés à démonter l'effet antithrombotique chez l'homme. Petitou et al., BioMed. Chem. Lett., 1991, 1, 95-98 Jaurand et al., ibid., 1992, 2, Basten et al., ibid., 1992, 2, Basten et al., ibid., 1992, 2,

39 La recherche (suite) Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives Existe-t-il une activité antithrombotique en inhibant uniquement le facteurXa? Pour le démontrer, un dossier d’études biochimiques va permettre de mettre en évidence l’interaction entre les acides aminés de l’ATIII et les oses du pentasaccharide.

40 Selective high affinity binding to AT III
P + AT  PAT* KD = [P][AT] / [PAT] = 50 nM Structure radiocristallographique du complexe ATIII/pentasaccharide: mise en évidence d’une liaison spécifique. Le pentasaccharide se lie par liaison hydrogène par ses groupements sulfates et carboxylates à l’ARG-29, la LYS-125 de l’hélice D de l’ATIII, à l’ARG-46 et l’ARG-47 de l’hélice A, à la LYS-114 et GLU-113 de l’hélice P et à la LYSII et l’ARG-13 sur l’extrémité N-terminale. La liaison est puissante, non covalente et réversible. Kd: constante de dissociation. P: pentasaccharide. AT: antithrombine III. PAT: complexe pentasaccharide lié à l’ATIII. L. Jin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, 94,

41 Mechanism of action: Key figures
P + AT  PAT* KD = [P][AT] / [PAT] = 50 nM PAT* + Xa  P + ATXai Rate =  300 fold the uncatalyzed reaction P: pentasaccharide. AT: antithrombine. PAT*: complexe pentasaccharide/antithrombine. Xa: facteur Xa. ATXai: inhibition du facteur Xa/l’antithrombine. Des études spectrophotométriques en fluorescence ont démontré que le fondaparinux entraînait une modification spécifique de la conformation allostérique de l’ ATIII au pH physiologique et qu’il réagissait avec celle-ci selon un ratio de 1/1 (déterminé par les études de stoechiométrie). La constante de dissociation (Kd) de cette interaction spécifique avec l’ATIII humaine est de 50 nM. L’interaction spécifique entre le fondaparinux et l’ATIII a pour résultat une multiplication (par un facteur d’environ 300) de la vitesse d'inhibition naturelle du facteur Xa, une protéase clef dans la cascade de coagulation, par l’ATIII.

42 Selectivity: Only factor Xa inhibition is relevant
2nd order rate constants for various serine proteases AT III + Protease  AT III-protease complex Le complexe fondaparinux-antithrombine potentialise légèrement l’inhibition d’autres protéases que le facteur Xa; mais seule l’inhibition du facteur Xa est assez puissante d’une part et pertinente de par sa place dans la cascade enzymatique du système de coagulation d’autre part pour être à la base de l’efficacité anticoagulante du fondaparinux

43 Mécanisme d'inhibition du facteur Xa
Le fondaparinux (multicolore) s’approche du site de liaison du pentasaccharide (bleu clair) sur l’antithrombine et s’y lie avec une forte affinité. Cette liaison entraîne une modification conformationnelle majeure de l’antithrombine, celle-ci expose une boucle contenant un résidus arginine (rouge) qui fixe uniquement le facteur Xa (jaune) et l’inhibe. L’exposition de cette boucle contenant l’ARG augmente considérablement l’affinité de l’antithrombine pour le facteur Xa, potentialisant ainsi son effet inhibiteur naturel. Dès que l’ATIII est liée au facteur Xa par une liaison covalente, une nouvelle modification de la conformation libère le fondaparinux, non modifié, de son site de liaison. Le fondaparinux catalyse alors la liaison de nouvelles molécules d’ATIII avec le facteur Xa. L’action anticoagulante du fondaparinux est dépendante de la présence de l’antithrombine. On eput imaginer que lors de l’administration de très fortes doses de fondaparinux (bien supérieures aux doses utilisées en cliniques), sa concentration molaire plasmatique pourrait excéder la concentration d’ATIII. L’excès de fondaparinux serait alors éliminé rapidement dans les urines. Ainsi, le fondaparinux a une activité qui est régulée automatiquement par la quantité d’antithrombine circulante. R. Carrell and J. Huntington, MRC, Cambridge

44 La recherche (suite) Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives Le but des études pharmacologiques sur les animaux est de prouver que l’inhibition spécifique du facteur Ⅹa suffit pour obtenir une bonne activité anti-thrombotique.

45 Thrombin generation inhibition by SR 90107A
In human plasma, TG initiated via the intrinsic pathway using kaolin and phospholipids. -Inhibition dose-dépendante de la formation de thrombine médiée par la voie extrinsèque ou intrinsèque. En abscisse: le temps en minutes En ordonnée: la concentration de thrombine (facteur IIa) en nM. -Explications: Grâce à sa spécificité et à sa sélectivité, le fondaparinux n’inactive pas la thrombine. De ce fait, jusqu’à une concentration plasmatique élevée (<6 microM), concentration estimée à deux fois la concentration plasmatique d’antithrombine, le fondaparinux n’a pas entraîné d’activité anti IIa décelable. Toutefois, la neutralisation par le fondaparinux du facteur Xa, situé au carrefour des voies intrinsèque et extrinsèque aboutit à une inhibition linéaire et dose-dépendante de la formation de thrombine.

46 Thrombin generation inhibition vs anti-Xa
Ce graphe représente l’effet de la dose administrée sur le pourcentage d’inhibition de la génération de thrombine (à gauche) et sur la formation du complexe ATIII-prothrombine (à droite). Une relation a été observée dans un modèle animal (lapin wessler) entre l’inhibition de la formation de thrombine et l’activité antithrombotique. Après administration sous-cutanée de fondaparinux à des doses de 6, 12 et 18 mg, la formation de thrombine a été perturbée jusqu’à 18 heures après l’injection. L’évolution dans le temps de la formation de thrombine et de l’inhibition du facteur Xa ont été similaires. Dans la fourchette des concentrations plasmatiques thérapeutiques chez l’homme (0-2 microg/ml)*, on a observé une corrélation linéaire entre la concentration de fondaparinux et l’inhibition de la formation de thrombine avec une corrélation globale de v=0,94*. *: Lormeau JC, Herault JP. The effect of the synthetic pentasaccharide SR90107A/ORG31540 on thrombin generation ex vivo is uniquely due to ATIII-mediated neutralization of factor Xa, Thromb.Haemost 1995;74:

47 Antithrombotic and anti-Xa effects vs. time
Les effets antithrombotiques et anti-Xa en fonction du temps sont corrélés.

48 Thrombosis models under low shear conditions (venous thrombosis)
Evaluation des doses efficaces en comparaison avec l’héparine sur différents modèles animaux de thrombose veineuse.

49 Thrombosis models under high shear conditions (arterial thrombosis)
Evaluation des doses efficaces en comparaison avec l’héparine sur différents modèles animaux de thrombose artérielle.

50 Effect of SR90107A in subdermal bleeding test
Effet du fondaparinux sur le saignement (risque majeur avec un antithrombotique): l’effet du fondaparinux sur le saignement a été évalué chez des rats et des lapins, dans plusieurs modèles différents. Le modèle représenté ci-dessus est celui du test de saignement hypodermique du rat: les doses croissantes de fondaparinux ou d’héparine ont été administrées par voie IV 15 secondes avant l’induction d’un saignement hypodermique. Avec le fondaparinux, il n’y a pas eu d’accroissement substantiel (<300%) du saignement. Dans tous les modèles animaux, l’héparine amplifie le saignement à des doses beaucoup plus proches de l’index thérapeutique*. *: Herbert JM, Petitou M, Larmeau JC, et Al. SR90107A/ORG31540, a novel antifactor Xa antithrombotic agent. Cardiovasc. Drug. Rev. 1997;

51 Le développement Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique
AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives

52 La décision de passage en développement
Les problèmes à résoudre Chimie des sucres Validation de l'hypothèse pharmacologique Thomas et al., Thromb. Haemost., 1982, 47, Holmer et al., Thromb. Res., 1982, 25, Equipe Projet : Toutes les disciplines Recherche amont Recherche pré-clinique Recherche clinique Développement industriel Réglementaire Marketing Deux obstacles majeurs doivent être résolus lors du développement: Problèmes de la chimie: les 75 étapes nécessaires à la synthèse rendent le procédé difficile à industrialiser. Validation clinique de l’hypothèse pharmacologique: il faut prouver l’efficacité anti-thrombotique. Une équipe projet est crée pour permettre le développement de cette molécule.Toutes les disciplines travaillent parallèlement et toutes les personnes impliquées se réunissent régulièrement pour émettre leur point de vue un du bilan de l’avancée du projet.

53 Preclinical development: Production
From a few grams to kilos (Sisteron) GMP procedures Production file La production des quantités nécessaires pour le développement préclinique se situe à Sisteron dans les Alpes de Haute Provence. Les « good manufacturing practice »(normes GMP) doivent être respectées et un dossier de production doit être établi pour assurer les objectifs de pureté (> 98%) et de reproductibilité. La chimie des sucres est particulièrement difficile: les chimistes du développement ont du réaliser une véritable performance pour industrialiser la synthèse de Fondaparinux.

54 Preclinical development: Analytical development
Reliable methods for in depth analysis Quality control file Compte tenu des caractéristiques particulières du pentasaccharide, des méthodes originales de contrôle qualité (dosages, analyses…) ont du être mises en place afin de prouver la reproductibilité du procédé de synthèse. Encore une fois, ce fut un vrai challenge car le Fondaparinux n’absorbe que très peu en UV et n’est soluble que dans l’eau, ce qui rend difficile l’utilisation des techniques classiques.

55 Preclinical development: Chemistry and Pharmacy
Create and produce the best formulations in order to have on the market innovative drug products to an optimal healthcare management La forme galénique du Fondaparinux est une solution injectable. Afin de mettre sur le marché un médicament innovateur, les galénistes ont mis au point un nouveau système de seringue qui évite toute contamination du personnel soignant. Il s’agit d’une seringue pré remplie pourvue d’un système de sécurité automatique; en fin d’injection quand on relâche le piston, l’aiguille se rétracte dans un manchon de sécurité. Elle s’y trouve bloquée et n’expose plus à un risque de piqûre accidentelle. Cette mise en sécurité, déclenchée par la fin de l’injection est irréversible. Cette nouvelle seringue répond ainsi favorablement aux recommandations de la circulaire DGS/DH-N numéro 98/249 du

56 Preclinical development: Metabolism and Toxicology
Safety studies before injection to man La dernière étape du développement précliniques consiste à montrer l’innocuité de la molécule aux doses thérapeutiques. Le profil toxicologique du fondaparinux a été évalué dans une série d’études standards faisant appel à différents modèles animaux ainsi qu’à des cultures bactériennes et à des cultures de cellules de mammifères habituellement utilisées dans ce type d’étude. Les données issues des études précliniques de sécurité pharmacologique et de toxicité après administrations réitérées et de génotoxicité, n’ont pas mis en évidence de risques particuliers applicables à l’homme.

57 Le développement (suite)
Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives

58 Phase I clinical trials
Single subcutaneous (up to 18mg) and intravenous (up to 20 mg) injections were well tolerated and safe Repeated dosing up to 6mg bid during 7 days by subcutaneous route was well tolerated and safe Bioavailability is 100% by subcutaneous route Elimination half life is 17 h independent of the dose Clearance of the compound is strongly dependent on renal fonction In renal impairment, a single 4mg i.v. dose was well tolerated and safe Combination with oral warfarin or oral aspirin was well tolerated Les essais de phase I s’effectuent chez des individus sains et volontaires pour évaluer la tolérance de la molécule. C’est durant cette phase que l’on mesure tous les paramètres de pharmacocinétiques (qui permettront par la suite de déterminer la posologie et la forme galénique appropriées). En ce qui concerne le fondaparinux: Après administration sous-cutanée, il est rapidement et entièrement absorbé, sa biodisponibilité absolue est de 100%.(1) Après une injection unique de 2,5 mg par voie sous-cutanée, la concentration plasmatique maximale (Cmax) est obtenue 2 heures après administration (soit Tmax = 2heures). (1) Aux doses utilisées (jusqu’à 17,2mg), la pharmacocinétique est linéaire. De ce fait, la Cmax et l’aire sous la courbe (ASC) présentent toutes deux une relation dose-réponse linéaire. (2) Il n’existe aucun argument en faveur d’une métabolisation du fondaparinux. (1) L’élimination se fait essentiellement par voie urinaire sous forme inchangée (64 à 77%). (1) Enfin, sa demi-vie est bien plus longue que celle des HBPM: 17 à 21 heures environ et selon la masse corporelle. En effet, on observe avec le fondaparinux un phénomène d’allométrie (pour des produits non métabolisés et excrétés par voie rénale, le temps de demi-vie dépend de la masse corporelle). Ce phénomène est à l’origine de la restriction d’utilisation du fondaparinux chez les individus de moins de 50 kg. Résumé des caractéristiques du produit Boneu B et al. pharmacocinetics and tolerance of the natural pentasaccharide (SR90107A/ORG31540) with hight affinity to antithrombin III in man. Thromb. Haemost. 1995; 74:

59 Ph II clinical trials : The pentathlon study
Hip replacement (North America) 933 patients included Les essais cliniques de phase II entrepris chez des patients en chirurgie orthopédique majeure du membre inférieur (fracture de hanche, prothèse de hanche ou chirurgie majeure du genou) ont été conçus pour démontrer l’efficacité et la tolérance d’ARIXTRA* dans la prévention des évènements thromboemboliques veineux versus une HBPM, ainsi que pour rechercher la dose optimale à administrer (dose pour laquelle on obtient le meilleur rapport bénéfice/risque). L’étude PENTATHLON est l’une des études les plus larges et les plus rigoureuses de recherche de dose, conduite dans le cadre de la prophylaxie de la maladie thromboembolique veineuse en chirurgie orthopédique majeure de la hanche. Cette étude multicentrique (69 centres; n=933), randomisée, en double aveugle, menée sur des groupes parallèles compare l’efficacité et la tolérance de différentes doses d’ARIXTRA* en prévention de la maladie thromboembolique veineuse chez des patients bénéficiant d’une prothèse totale de hanche. *: Lasser MR, Bauer KA, ERIKSSON Bl, Fondaparinux versus enoxoparin for the prevention of venous thromboembolism in elective hip replacement surgery. A randomised double bind comparison. Lancet 2002; 359:

60 Ph II clinical trials : The pentathlon study
Quatre groupes de patients ont été constitués afin de déterminer la posologie à laquelle le pentasaccharide est le plus efficace et de comparer son efficacité à celle de l’enoxaparine (héparine de bas poids moléculaire). DONC: la dose initiale d’ARIXTRA* est administrée 6 +/- 2 heures après la fin de l’intervention chirurgicale. Le groupe contrôle reçoit de l’enoxaparine 30 mg deux fois par jour, débutée 12 à 24 heures après l’intervention. RESULTATS: ⇒ EFFICACITE: dans le groupe ARIXTRA*, le taux d’évènements thromboemboliques veineux est corrélé à la dose administrée (phénomène effet-dose). Ces taux sont respectivement de 11,8% dans le groupe ARIXTRA* à 0,75 mg; 6,7% dans le groupe ARIXTRA* à 1,5mg et 1,7% dans le groupe ARIXTRA*3 mg. Dans le groupe enoxaparine, le taux d’évènements thromboemboliques veineux est de 9,4%. Le taux d’évènements thromboemboliques veineux est significativement plus bas dans le groupe ARIXTRA 3mg que dans les groupes ARIXTRA* 0,75mg et enoxaparine. Par contre, il n’est pas significativement différent dans le groupe ARIXTRA* 1,5mg et enoxaparine. ⇒ TOLERANCE: dans les groupes ARIXTRA*, le taux d’hémorragies majeures est corrélé à la dose administrée. La proportion d’hémorragies majeures dans le groupe enoxaparine est significativement supérieure à celle des groupes ARIXTRA* 0,75mg et 1,5mg mais similaire à celle du groupe ARIXTRA*3mg. Aucune thrombocytopénie n’a été signalée dans les différents groupes traités. DONC, les résultats de Pentathlon démontrent que le taux d’évènements thromboemboliques est plus bas dans les groupes ARIXTRA*1,5mg et 3mg sous-cutané 1 fois par jour que dans le groupe enoxaparine 30mg sous-cutanée 2 fois par jour. Ils démontrent aussi que le taux d’hémorragies majeures dans les groupes ARXTRA* 1,5mg et 3mg est plus bas ou comparable à celui de l’enoxoparine 30mg sous-cutanée 2 fois par jour.

61 Ph II clinical trials: The pentathlon study, conclusions
The dose of 2.5 mg o.d. was selected for phase III Cette étude montre qu’une posologie journalière d’ARIXTRA* comprise entre 1,5 et 3 mg est potentiellement à même d’améliorer le rapport bénéfice/risque dans la prévention de la maladie thromboembolique veineuse en chirurgie orthopédique majeure du membre inférieur. Figure 1: efficacité (incidence des évènements thromboemboliques) en fonction de la dose. Figure 2: tolérance (incidence des hémorragies majeures) en fonction de la dose. La puissance statistique de cette étude a permis le choix de la dose retenue pour les études de phase III. En effet, un calcul de régression montre que la posologie de 2,5 mg une fois par jour offre le rapport efficacité/tolérance optimal.

62 Phase III clinical trials
Les études de phase III sont réalisées sur un grand nombre de patients au niveau international. Le CIAC est le comité central indépendant qui évalue les analyses, sans connaître le traitement reçu par les patients. Le programme de phase III du développement d’ARIXTRA* en chirurgie orthopédique majeure du membre inférieur a été entrepris dans 24 pays et a inclus 7344 patients dans 376 centres répartis dans le monde. La supériorité de l’efficacité clinique d’ARIXTRA* par rapport à l’enoxaparine, dans la prévention de la maladie thromboembolique veineuse, a été démontrée dans 4 études de phase III ayant porté sur la fracture de hanche (étude PENTHIFRA), la chirurgie majeure du genou (étude PENTAMAKS) et la prothèse totale de hanche (études EPHESUS et PENTATHLON). Ces 4 études sont prospectives, randomisées, réalisées en double aveugle, comparatives sur 2 groupes parallèles versus enoxaparine. *: Eriksson BI, Bauer KA, Lasser MR, Turpie AGG for the steering committee of the pentasaccharide in hip fracture surgery study. Fondaparinux compared with enoxaparin for the prevention of venous thromboembolism after hip fracture surgery. N Engl.J.Med. 2001; 345: . Penthifra (hip fracture, Europe, 1707 patients) Ephesus (hip replacement, Europe, 2200 patients) Pentathlon 2000 (hip replacement, North America, 2200 patients) Pentamaks (major knee surgery, North America, 1000 patients)

63 Ph III clinical trials : Analysis
Efficacy Endpoint: Adjudicated VTE up to day 11 Documented deep vein thrombosis (venography, autopsy) Documented pulmonary embolism (V/Q scan, angiography, autopsy) Safety outcomes up to day 11: Fatal bleeding Non fatal bleeding into a critical organ Bleeding leading to re-operation Overt bleeding with bleeding index  2 Minor bleeding Critères de jugement. Dans ces 4 études, le principal critère d’efficacité est la survenue d’un événement thromboembolique veineux dans les 11 jours suivant l’intervention: Une thrombose veineuse profonde est systématiquement recherchée par une phlébographie de contraste ascendante et bilatérale des membres inférieurs réalisée entre J5 et J11. Une embolie pulmonaire symptomatique est confirmée soit par scintigraphie, angiographie ou tomodensitométrie pulmonaire, soit par une autopsie en cas de décès du patient. Le critère principal de tolérance est l’incidence des hémorragies majeures, incluant une hémorragie rétro péritonéale, intracrânienne, intra médullaire ou impliquant tout autre organe vital, une hémorragie avérée associée à un index de saignement supérieur ou égal à 2 ou une hémorragie fatale. L’index de saignement est calculé comme étant le nombre d’unités de globules rouges ou de sang total transfusés plus la différence entre le taux d’hémoglobine avant saignement et après, exprimé en g/dl. Les autres critères de tolérance sont le décès, les thrombocytopénies, les transfusions et tout autre effet indésirable. *:Turpie AGG, Bauer KA, Eriksson BI. A randomised double bind comparison of fondaparinux with enoxaparin for the prevention of venous thromboembolism after elective hip replacement surgery. Lancet 2002; 359:

64 Ph III clinical trials : Results
RESULTATS Les 4 études montrent que ARIXTRA* possède une efficacité préventive supérieure à celle de l’enoxaparine. L’analyse globale de ces études a montré qu’ARIXTRA à la dose recommandée (2,5 mg) réduit significativement de 50% l’incidence des évènements thromboemboliques veineux par rapport à l’enoxaparine dans les 11 jours suivant l’intervention, et ce, quel que soit le type d’intervention. ( cf. graphe: efficacité comparée d’ARIXTRA versus enoxaparine en terme de réduction du risque relatif d’évènements thromboemboliques)

65 Fondaparinux sodium, premier représentant d'une nouvelle classe : les inhibiteurs sélectifs du facteur Xa Heparin (and LMW heparin) Animal origin Complex heterogeneous polysaccharide Binds to numerous proteins and endothelium PF4 (risk of HIT) Endothelium (rapid elimination) Short dose-dependent half-life Complex mechanism of action. factor IIa (thrombin) factor Va Factor VIIa Factor VIIIa factor IXa factor Xa factor XIa factor XIIa Fondaparinux sodium Chemical synthesis Single pure chemical entity Exclusively binds to AT III No PF4 binding No endothelium binding 17h dose-independent half-life Simple mechanism of action. factor Xa Comparaison du fondaparinux et des HBPM. Le mécanisme d’action original d’ARIXTRA (inhibition rapide et sélective du facteur Xa), son profil pharmacocinétique linéaire et reproductible, sa longue demi-vie qui assure un effet antithrombotique constant sur 24 heures, son activité précoce, le choix de la dose et du moment d’administration, sont autant de facteurs pouvant rendre compte de sa supériorité clinique. En conséquence, ARIXTRA* est le premier inhibiteur synthétique et sélectif du facteur Xa à améliorer significativement le rapport bénéfice/risque dans la prophylaxie de la maladie thromboembolique veineuse en chirurgie orthopédique majeure du membre inférieur par rapport à une HBPM. A ce titre, il devrait devenir le traitement prophylactique standard de la thrombose veineuse profonde chez les patients bénéficiant d’une chirurgie orthopédique majeure du membre inférieur.

66 Le développement (suite)
Coagulation, thrombose et maladie thromboembolique AVK et héparine Découverte de pentasaccharides anti-facteur Xa Optimisation des structures Biochimie Pharmacologie Développement pré-clinique Développement clinique Perspectives En matière de tolérance, aucune thrombocytopénie induite par l’héparine (TIH) de type II n’a été signalée dans les 4 études de phase III. Jusqu’à obtention d’une expérience plus large avec ARIXTRA* grâce aux données de pharmacovigilance, une surveillance plaquettaire est recommandée à l’instauration et à l’arrêt du traitement. Les effets indésirables rapportés par les investigateurs sont (par ordre du plus au moins fréquents): Anémies Saignements Anomalies hépatiques Oedèmes Thrombocytopénie Céphalée, vertiges Hypotension Nausée, vomissement, constipation, diarrhées Rash, prurit, réaction au point d’injection Fièvre allergie

67 Life Cycle Management Phase IV clinical trials Other indications
ARIXTRA* est sur le marché depuis l’année Les données de la pharmacovigilance apporteront plus de renseignements sur l’utilisation de cette molécule sur un plus large panel de patients ainsi que sur les effets indésirables pouvant survenir au long court. Actuellement en cours de développement dans d’autres indications prophylactiques et dans la prise en charge initiale de la maladie thromboembolique veineuse aiguë et des syndromes coronariens aigus. Il ne fait pas de doute que ce produit a les qualités qui puissent en faire le traitement de référence de la maladie thromboembolique au cours des prochaines années. Les nouvelles connaissances issues des études détaillées des sites de liaison de l’ATIII avec le pentasaccharide permettent d’envisager d’autres modifications sur la structure pentasacharidique pour obtenir une molécule de spécificité de liaison et de puissance d’activation encore supérieures à celles du fondaparinux. Ils existent de bonnes raisons de poursuivre les recherches; à long terme de nouvelles structures non saccharidiques mimant l’activité du pentasaccharide ARIXTRA* pourrait être administré oralement.