Université Victor Segalen Bordeaux 2 PHARMACOGÉNÉTIQUE DES TRANSPORTEURS ABC Jacques ROBERT Institut Bergonié Université Victor Segalen Bordeaux 2

Les effets des médicaments sont variables d’un individu à l’autre Variabilité pharmacocinétique absorption, métabolisme, transport, élimination au niveau de l’organisme et au niveau de la cellule cible Variabilité pharmacodynamique disponibilité et activité des récepteurs interactions éventuelles avec d’autres systèmes

Les effets des médicaments sont variables d’un individu à l’autre Causes environnementales Induction ou inhibition d’activités enzymatiques par médications associées, alimentation, etc. Causes génétiques Variants de structure et/ou d’expression des protéines impliquées dans transport, métabolisme, etc.

L’individu possède un génome original SNP (single nucleotide polymorphism) 1 variation tous les 1000 nucléotides support des variations phénotypiques mineures … mais parfois conséquences majeures Insertions et délétions de grande taille support des maladies héréditaires du métabolisme … parfois sans conséquence fonctionnelle majeure

Polymorphismes génétiques Altérations majeures formation d’un codon stop dans une séquence codante mutation au niveau d’un site d’épissage Altérations mineures substitution au niveau de la séquence protéique mutation au niveau du promoteur Altérations silencieuses mutation sans conséquence au niveau traductionnel mutation survenant dans une zone non codante

Polymorphismes génétiques Exemples d’enzymes du métabolisme / médicament cytochromes P450 (CYP2D6) dihydropyrimidine déshydrogénase 5-fluorouracile thiopurine S-méthyltransférase 6-thioguanine aldéhyde déshydrogénase cyclophosphamide N-acétyltransférase 2 amonafide DT-diaphorase mitomycine C alkylguanine alkyltransférase nitrosourées UDP-glucuronosyltransférase irinotécan/SN-38 glutathion transférases GSTM nitrosourées glutathion transférase GSTP platines

Polymorphismes génétiques Exemples de transporteurs : Pgp/MDR1 variant C3435T : expression Pgp intestinale faible MRP2 syndrome de Dubin-Johnson MDR3 cholestase intrahépatique familiale 3 BSEP cholestase intrahépatique familiale 2 BCRP variations de spécificité de substrat Exemples de cibles de médicaments : thymidylate synthase 5-fluorouracile Exemples d’enzymes de réparation : XRCC1 platines XPD platines

Comment établir l’existence de variants polymorphiques pertinents ? Identification des SNP : Bases de données RFLP (restriction fragment length polymorphism) dHPLC (denaturing high liquid chromatography) Séquençage Conséquences pharmacologiques : Au niveau de l’expression du gène Au niveau de l’activité de la protéine

La glycoprotéine P Transporteur de médicaments (ABCB1) Produit du gène MDR1 Responsable de la multidrug resistance Rôle majeur au niveau des émonctoires (foie, rein, intestin) Rôle majeur pour la protection de certains organes (cerveau, testicules, placenta) Polymorphismes explorés à partir de 2000 Hoffmeyer et al., Proc Natl Acad Sci USA, 97 (2000) 3473-8 Mise en évidence du polymorphisme C3435T doté d’un rôle fonctionnel au niveau intestinal

Carte des polymorphismes du gène MDR1 Hoffmeyer et al., Proc Natl Acad Sci USA, 97 (2000) 3473-8

Conséquences fonctionnelles des substitutions d’amino-acides Kimchi-Sarfaty et al., Mol Pharmacol, 62 (2002) 1-6 Les substitutions analysées par transfection des constructs Asn21Asp Phe103Leu Ser400Asn Ala893Ser Ala999Thr n’entraînent pas de modification de l’activité de la P-gp Mais… dans une étude, activité plus forte du variant Ala893Ser Kim et al., Clin Pharmacol Ther 70 (2001) 189-99

Prévalence du polymorphisme C3435T Schaeffeler et al., Lancet, 358 (2001) 383-4

Fonctionnalité du polymorphisme C3435T Hoffmeyer et al., Proc Natl Acad Sci USA, 97 (2000) 3473-8 Expression intestinale de la glycoprotéine P AUC de la digoxine après administration per os

Controverse sur la fonctionnalité C3435T Nakamura et al., Clin Pharmacol Ther, 71 (2002) 297-303 Sakaeda et al., Pharmaceut Res, 18 (2001) 1400-4 Genotype C/C C/T T/T N 5 4 6 C 0.28 0.15 0.11 12h AUC 4.11 3.20 3.27 - 4h AUC 8.84 5.80 5.74 - 24h

Comment une mutation silencieuse peut-elle avoir des conséquences fonctionnelles ? Par association avec une mutation effectrice sur le promoteur Par altération de la structure secondaire de l’ARNm modification de l’épissage altération de la stabilité de l’ARNm altération du taux de traduction

Déséquilibre de liaison du polymorphisme C3435T Association avec le polymorphisme G2677T/A et avec le polymorphisme C1236T Kim et al., Clin Pharmacol Ther, 70 (2001) 189-99 C3435T G2627T C1236T fréquence CC GG CC 22,5 - 25 CT GT CT 27,2 - 32,3 TT TT TT 8 - 21,6

Existence d’un grand nombre d’haplotypes Sai et al., Pharmacogenetics, 13 (2003) 741-7

Recherche de liens avec certaines pathologies Existe-t-il une susceptibilité différente à certaines pathologies liées à l’environnement toxique ? Cancers augmentation du risque de cancer rénal chez homozygotes C3435T Leucémies pas de lien observé pour ALL de l’enfant Rectocolite hémorragique augmentation du risque chez homozygotes C3435T Maladie de Parkinson

Furuno et al., Pharmacogenetics, 123 (2002) 529-34 Maladie de Parkinson Furuno et al., Pharmacogenetics, 123 (2002) 529-34

Recherche de liens avec la pharmacologie Digoxine AUC CC<CT<TT Caucasiens AUC CC>CT>TT Japonais Fexofenadine plasma CC>TT Nortryptiline TT à risque d’hypotension posturale Phénytoine plasma CC<CT<TT Cyclosporine A plasma CC<CT<TT Nelfinavir plasma CC>CT>TT CD4 CC<CT<TT Antiépileptiques CC à risque de résistance aux médicaments Irinotécan cl. rénale CC>CT>TT

Lien avec la cyclosporine A Chowbay et al., Pharmacogenetics, 13 (2003) 89-95

Lien avec la résistance aux antiépileptiques Siddiqui et al., N Engl J Med, 358 (2003) 1442-8

Lien avec les antirétroviraux Fellay et al., Lancet, 359 (2002) 30-6

Lien avec la clairance rénale de l’irinotécan Sai et al., Pharmacogenetics, 13 (2003) 741-7

Pourquoi ces distorsions ? Les médicaments sont soumis à des interventions enzymatiques multiples (métabolisme, transport) La glycoprotéine P a des localisations et des rôles multiples absorption intestinale, excrétion rénale, passage de la BHE, expulsion des cellules hématopiétiques et tumorales Le compartiment plasmatique est par conséquent soumis à des influences multiples en cas de polymorphisme La variation C3435T n’est qu’un marqueur pouvant être associé à des variations effectrices différentes selon l’origine ethnique (haplotypes distincts) La variation silencieuse C3435T (qui entraîne une expression moindre) est associée à la variation faux-sens G2677T (qui coderait pour une P-gp plus active)