PHARMACOGENETIQUE UE17B avril 2015
Contexte Interactions Pharmacogénétique Très grande variabilité de l’effet des médicaments souvent sous estimée Facteurs de variabilité Interactions Pharmacogénétique Autres facteurs constitutionnels (âge) Pathologies et co-morbidités Facteurs nutrionnels et alimentation Observance
Cardiologie et pneumolgie Psychiatrie …. La pharmacogénétique permet d’établir un lien entre le polymorphisme de la structure génique et la variabilité de la réponse à l’effet d’un médicament But : prédire l’efficacité et la toxicité des médicaments Applications dans de nombreux domaines Cancérologie Réanimation Transplantation Obstétrique Antalgie Cardiologie et pneumolgie Psychiatrie ….
Médicament ( comprimé/gélule ) Médicament en solution Facteurs affectant la concentration d’un médicament sur son site d ’action Administration orale Médicament ( comprimé/gélule ) Tissus Désintégration Forme liée Particules Effet pharmacologique Forme libre Dissolution Médicament en solution Site d’ action Mixer cette diapo avec la précédente (mettre les graphiques dans un homme). ''La mesure des concentrations plasmatiques dans un milieu biologique accessible est le meilleur reflet de la concentration du principe actif au site d'action.'' Distribution Muqueuse gastro-intestinale Absorption plasma Forme libre Forme liée Urine bile Métabolisme Foie Élimination métabolites Administration IV
Expression des cytochromes P450 chez l ’homme Evans, 1999
Débrisoquine N C NH NH2 CYP ??? OH 4-OH-Débrisoquine N C NH NH2
D’après Maghoub et al. 1977 ~95% Nombre d’individus ~5% Log, rapport métabolique, MR
metaboliseurs rapides metaboliseurs ultra-rapides metaboliseurs lents . . . . metaboliseurs 20 40 60 80 100 120 rapides metaboliseurs Nombre d ’individus ultra-rapides metaboliseurs lents 12.6 ( )n 0.1 1 10 100 Log Debrisoquine / 4OH debrisoquine: RM Bertilsson and Dahl 1996
Polymorphismes génétiques : bases moléculaires Pas de gène actif: lents 1 gène actif Rapides ou intermédiaires 2 gènes actifs rapides Plus de 2 gènes actifs ultrarapides Gène défectueux (délétion, mutation inactivatrice) Gène actif ( )n Amplification du gène actif
Conséquences de la variabilité génétique
Médicament ( comprimé/gélule ) Médicament en solution Facteurs affectant la concentration d’un médicament sur son site d ’action Administration orale Médicament ( comprimé/gélule ) Tissus Désintégration Forme liée Particules Effet pharmacologique Forme libre Dissolution Médicament en solution Site d’ action Mixer cette diapo avec la précédente (mettre les graphiques dans un homme). ''La mesure des concentrations plasmatiques dans un milieu biologique accessible est le meilleur reflet de la concentration du principe actif au site d'action.'' Distribution Muqueuse gastro-intestinale Absorption plasma Forme libre Forme liée Urine bile Métabolisme Foie Élimination métabolites Administration IV
Conséquences de la variabilité génétique
Conséquences de la variabilité génétique
Substrats du CYP2D Neuroleptiques Anti-arythmiques Antidépresseurs Halopéridol Remoxipride Clozapine Thioridazine Fluphenazine Perphenazine Antidépresseurs Nortriptyline Amitriptyline Clomipramine Désipramine Imipramine Tomoxetine Amiflamine Methoxyphenamine Dérivés morphiniques Codéine Dextrométhorphan Anti-arythmiques Lidocaïne (3-hydroxylation) Propafénone Encaïnamide Flécanine Spartéine N-propylajmaline Mexilétine ß-bloquants Timolol Metoprolol Bufarol Propanolol Divers Débrisoquine Penformine Dioxymethamphétamine (“ ectasy ”)
Métabolisme simplifié de la codéine CYP2D6 CYP3A4 Morphine (actif) Norcodéine (inactif)
Métabolisme simplifié de la codéine CYP2D6 CYP3A4 Morphine (actif) Norcodéine (inactif)
Efficacité antalgique de la codéine en fonction du polymorphisme génétique du CYP2D6 (mm) 10.0 Placebo Codéine 7.5 P=0,05 Échelle d’antalgie 5.0 2.5 0.0 CYP2D6+ CYP2D6- TEST AU FROID Poulsen et al, 1996
Applications: codéine et polymorphisme génétique du CYP2D6 Métaboliseurs lents: diminution de la formation de morphine (Yue et al, 1997; Hedelman, 1997) diminution de l’effet antalgique (Persson, 1995; Poulsen et al, 1996) dimution des effets indésirables (temps de transit oro-coecal, diamètre pupillaire, performance psychomotrice, respiration) (Mikus et al, 1997; Caraco et al, 1997)
Polymorphismes de la P-glycoprotéine Hoffmeyer er al, 2000
P-glycoprotéine (mdr-1) ATPase de la famille des protéines de transport ABC Présente dans intestin rein capillaires cérébraux lymphocytes placenta nombreuses tumeurs
Distribution tissulaire et rôle des transporteurs (D’après Marzolini et al., 2004)
Exemples de substrats de la P-glycoprotéine Inhibiteurs calciques Nifedipine Diltiazem Nicardipine Immunosuppresseurs Cyclosporine FK506 Anti-cancéreux Etoposide Pacitaxel Vindesine Vinblastine Divers Tamoxifène Erythromycine Lidocaïne Terfénadine Quinidine Morphine Fentanyl Anti-fongiques Ketoconazole Itraconazole Antiprotéases Saquinavir Indinavir Ritonavir D’après Wacher et al,
Expression de la PgP en fonction du polymorphisme sur l’exon 26 Hoffmeyer er al, 2000
Conséquence du polymorphisme de la PgP sur la PK de la digoxine Hoffmeyer er al, 2000
Effet comparé de la morphine chez des souris KO et sauvages pour la PgP Thompson et al, 2000 KO WILD
Polymorphisme de la PgP et expression placentaire Hitzl et al, pharmacogenetics, 2004
Polymorphisme génétique et anticoagulant oraux
Anticoagulants oraux Très nombreux patients sous anticoagulant oraux : 600 000 patients en France Première cause d ’hospitalisation pour effet indésirable : 17 000 hospitalisation/an en France (13%) Première cause de mortalité iatrogène Hospitalisation en neurochirurgie pour hémorragie cérébrale : 8% sont sous anticoagulants oraux
Mortalité en fonction de l ’INR
Exemples de substrats du CYP2C Anti-convulsivants Phénytoïne Diazépam Hexobarbital Anti-Inflammatoires non stéroïdiens Diclofénac Ténoxicam Piroxicam Acide tiénilique Anticoagulants oraux Warfarine Acénocoumarol Divers Tolbutamide Warfarine Benzo(a)pyrène Imipramine Proguanil Tétrahydrocannabiol Oméprazole Paclitaxel Sulfaméthoxazole Exemples de substrats du CYP2C
Mutations du CYP2C9 CYP2C9*2 : diminution de 30% de l ’activité in vitro 8% des caucasiens 8% des africains 0% des asiatiques CYP2C9*3 : diminution de 80% de l ’activité 6% des caucasiens 2% des africains 5% des asiatiques
1/1 : 39 mg +/- 15 1/2 : 27 mg +/- 11 1/3 : 20 mg +/- 7 CYP2C9 et warfarine dose en fonction du polymorphisme génétique (mg/semaine) 1/1 : 39 mg +/- 15 1/2 : 27 mg +/- 11 1/3 : 20 mg +/- 7 2/2 : 20 mg +/- 4 2/3 : 18 mg +/- 9 3/3 : 8 mg +/- 3
Pharmacogenetique Im liées au mode d’action des AF azolés Cible = membrane fongique Mécanisme d’action = inhibition de la synthèse de l’ergostérol par inhibition d’un P450 fongique = 14 a-déméthylase (ERG11p) Inhibition de la C14 a-déméthylase ( Enzyme cytochrome P-450 dépendante): Transforme le lanostérol en ergostérol Ergostérol = constituant essentiel de la membrane des champignons - Maintient la fluidité membranaire - Déplétion = augmente perméabilité - Inhibition de la croissance cellulaire et de la reproduction
Metabolisme in vitro du voriconazole Hyland et al, DMD, 2003
Influence du polymorphisme du CYP2C19 sur la PK du voriconazole Ikeda et al, CPT, 2004
Voriconazole plasma concentrations in immunocompromised pediatric patients vary by CYP2C19 diplotypes
Thiopurine Metabolism TPMT
TPMT Activity, Units/ml RBCs 6-TGN Concentration, pmol/8 x 108 RBCs
TPMT in ALL pmol 6-TGN/8 x 108 RBCs Units TPMT/ml RBCs
TPMT enzyme activity distribution
Hematologic toxicity according to TPMT genotype
TPMT Genetic Polymorphism Clinical Consequences Low TPMT Increased thiopurine toxicity Increased risk for secondary neoplasm High TPMT Decreased therapeutic effect
5-fluoro-uracile Dihydropyrimidine déshydrogénase, dégrade 90% du 5-FU Mutation GA proche de l’exon 14 (fréquence : 0,9%) Absence totale de la protéine chez les homozygotes (1 sur 10000) toxicité létale du 5-FU chez ces patients Toxicité notable du 5-FU chez les hétérozygotes (1,8% des patients) van Kuilenburg et al, Clinical Cancer Research, 7 (2001) 1149-53
The Goal of Personalized Medicine The Right Dose of The Right Drug for The Right Indication for The Right Patient at The Right Time. Courtesy Felix W. Frueh
Conclusion La connaissance du génotype des patients peut permettre de mieux adapter les traitements aux patients, d’augmenter leur efficacité et de diminuer leur effets indésirables. Les méthodes pour étudier ces polymorphismes sont simples de réalisation et peuvent être obtenues rapidement. Nécssité de tenir compte de nbrx polymorphismes Les besoins vont aller en s ’accroissant dans u futur proche.