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Plan Introduction I-Les récepteurs membranaires des médiateurs cibles de médicaments II-Les récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de médicament III-Les.

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1 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

2 III-Les enzymes cibles de médicaments Au moins 25 % des médicaments actuels sont des inhibiteurs ou plus rarement des activateurs enzymatiques. 25% 15% 10% 15% 5%

3 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

4 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 sopposent à la réaction enzymatique par modification de la conformation de la protéine. l inhibition peut être réversible ou irréversible

5 Plan III-Les Enzymes cibles de médicaments III-1 Les enzymes humaines III-2 Les enzymes des organismes pathogènes

6 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

7 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 lacide urique: allopurinol: indiqué dans la goutte

8 - 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:

9 - 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 impliquées dans le métabolisme des médiateurs (suite):

10 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

11 Plan III-Les Enzymes cibles de médicaments III-1 Les enzymes humaines III-2 Les enzymes des organismes pathogènes

12 III.2-Les enzymes des organismes pathogènes Idéalement, les cibles des organismes pathogènes visées par le médicament ne doivent pas avoir d équivalent dans lorganisme humain. De façon alternative, la sélectivité pour l enzyme visée doit être beaucoup plus importante que celle de l enzyme humaine.

13 III.2-Les enzymes des organismes pathogènes On distingue: - Les enzymes virales - Les enzymes bactériennes - Les enzymes fongiques ou parasitaires

14 Enzymes virales: Neuraminidases : scindent les résidus d acide sialique de la surface des cellules de lhôte 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 lhôte. Inhibiteur Zidovudine ou AZT indiqué dans le sida.

15 Enzymes bactériennes: ADN-gyrases: liaison des fluoroquinolones antibiotiques qui perturbe la structure de lADN 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

16 Enzymes fongiques ou parasitaires: Dihydrofolate-réductase des protozoaires: liaison dinhibiteurs bloquant la synthèse des bases puriques et pyrimidiques: Proguanil: prophylaxie du paludisme Squalène oxydase: liaison dinhibiteurs bloquant la synthèse des ergostérols: Terbinafine: antifongique à large spectre

17 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

18 Plusieurs familles de protéines transmembranaires assurent les flux dions et de métabolites de part et dautre 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

19 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

20 IV.1-Les pompes ioniques Protéines multimériques transmembranaires maintiennent en permanence les gradients ioniques et les rétablissent après ouverture des canaux ioniques. Lénergie nécessaire est fournie par lhydrolyse de lATP grâce à un site ATPasique du côté cytosolique. Milieu extracellulaire Milieu intracellulaire

21 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 linsuffisance cardiaque mais marge thérapeutique faible.

22 La pompe à proton ou H+/K+ ATPase: Elle assure la sécrétion d ions H+ dans la lumière de lestomac contrôlant ainsi l acidité. Ses inhibiteurs sont très utilisés en thérapeutique: Oméprazole

23 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

24 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

25 Les canaux ioniques sont activés par différents facteurs: variation du potentiel de membrane (canaux voltage- dépendants) 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 dun médiateur lié à leur face extracellulaire

26 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)

27 Les canaux potassiques: ils ont des structures et des mécanismes de régulation très variés. Exemple des canaux potassiques inhibés par liaison de lATP intracellulaire: K ATP : Ils sont responsables de l ouverture des canaux calciques lents. - inhibiteurs des canaux K ATP: ferment les canaux K ATP favorisant linflux de Ca qui initie la sécrétion d insuline : sulfamides antidiabétiques (glibenclamide, gliclazide..) -activateurs des canaux K ATP: ouvrent les canaux K ATP, sopposant à l influx de calcium, ils favorisent la vasodilatation: nicorandil, indiqué comme antiangoreux

28 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

29 IV.3-Les transporteurs ioniques Protéines particulièrement importantes dans lépithélium des tubules rénaux où elles assurent la réabsorption dions 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

30 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 lanse de Henlé: furosémide et ses analogues dénommés diurétiques de l anse.

31 A ce jour, 330 cibles visées mais des milliers de cibles potentielles disponibles pour de nouveaux médicaments Conclusion

32 Etudes de liaison ligand récepteur

33 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 [L] + [R] [LR] K1K1 K- 1

34

35 Détermination de la liaison spécifique du ligand Utilisation de ligands marqués par radioactivité ou fluorescence: L* [L*] + [R][L*R] Avec - [L*]: radioligand - [R ]: concentration du récepteur - [L*R]: radioligand fixé au récepteur K D : constante de dissociationce qui est libre [L*R]ce qui est lié [L*][R]

36 Expérimentalement: -utilisation de ligands marqués par un élément radioactif ou fluorescent - mise en présence du récepteur - mesure du complexe L*R mesure du complexe L*R Ligand Marquage Récepteur

37 Liaison du ligand (L*R) Concentration en radioligand L*(nM)

38 Liaison du ligand (L*R) Concentration en radioligand L*(nM) [L*] et [R] connues [L*R] mesurée

39 Liaison du ligand (L*R) Concentration en radioligand L*(nM) Occupation de 100% des récepteurs par L* B max

40 Liaison du ligand (L*R) (dpm/essai) Concentration en radioligand L*(nM) B max= 100% des récepteurs occupés

41 Liaison du ligand (L*R) (dpm/essai) Concentration en radioligand L*(nM) B max B max/2

42 Liaison du ligand (L*R) (dpm/essai) Concentration en radioligand L*(nM) B max B max/

43 Liaison du ligand (L*R) (dpm/essai) Concentration en radioligand L*(nM) B max B max/ KDKD

44 Laffinité dun ligand, AGONSITE OU ANTAGONISTE pour son récepteur est définie par la constante de dissociation à léquilibre K D

45 Liaison du ligand (L*R) (dpm/essai) Concentration en radioligand L*(nM) B max B max/ KDKD + Laffinité dun ligand pour son récepteur est forte plus le K D est faible

46 Le K D : paramètre d affinité du ligand pour son récepteur Le K D correspond à la concentration de L* nécessaire pour occuper 50% des récepteurs, K D exprimé en unités de concentration [L*R] [L*][R] KD:KD:

47 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: Réponses quantales Réponses graduelles

48 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: réponses quantales: DE 50 Réponse quantale: régie par le principe du tout ou rien Quantifiée par le paramètre DE 50 DE 50 : dose efficace 50: dose nécessaire pour produire un effet chez 50% des animaux

49 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: réponses graduelles DE 50 ou CE 50 Réponse graduelle: augmentation graduelle en fonction de la concentration ou de la dose Quantifiée par les paramètres DE 50 (dose efficace 50) ou CE 50 (concentration efficace 50) Dose ou concentration nécessaire pour observer 50% de leffet maximum de la drogue

50 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: réponses graduelles DE50 ou CE50 Effet (%) Concentration (-log M) Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur

51 Effet (%) Concentration (-log M) Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur

52 Effet (%) Concentration (-log M) Effet max

53 Effet (%) Concentration (-log M) Effet max Effet 50% CE 50

54 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: les agonistes (CE 50, DE 50, pD 2 ) CE 50 ou DE 50 : dose dagoniste qui permet dobtenir 50% de leffet maximum Permet de quantifier leffet dun agoniste Caractérise la puissance de lagoniste, plus CE 50 faible, plus efficacité élevée pD 2 = -log CE 50 ex: CE 50 = MpD 2 =9 plus pD 2 élevé, plus efficacité élevée

55 Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: les antagonistes (CI 50, pA 2 ) Détermination de la concentration dantagoniste qui permet de diminuer de 50% leffet dune concentration donnée dagoniste: CI 50 Détermination dun pA 2 plus pA 2 élevé, plus affinité et efficacité élevées

56 Exemples Utilisation dun agoniste: β2 stimulant Effets vasculaires dun β2 stimulant: vasodilatation Mesure de leffet dun antagoniste β1 β2 bloquant: le propranolol Mesure de leffet dun antagoniste β1 bloquant: laténolol

57 Effet (%) Concentration (-log M)

58 Effet (%) Concentration (-log M) Effet max Effet 50% Effet 0%

59 Effet (%) Concentration (-log M) Effet max Effet 50% CE 50

60 Concentration (-log M) < X < X= =CE 50 pD 2 = -log CE 50= 7.06

61 Mesure de leffet dun antagoniste β1 β2 bloquant: le propranolol: pA 2 trouvé = 8.3 Mesure de leffet dun antagoniste β1 bloquant: laténolol: pA 2 trouvé = 4.6 Les récepteurs étudiés étaient les récepteurs impliqués dans la vasodilatation et donc les récepteurs β2.

62 Le propranolol possède un pA 2 élevé et donc possède un effet antagoniste vis-à-vis des récepteurs β2 Laténolol possède un pA 2 faible donc il possède une faible affinité et une faible efficacité en tant quantagoniste vis-à-vis des récepteurs β2


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