PHARMACOGENETIQUE

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PHARMACOGENETIQUE

• La pharmacogénétique permet détablir un lien
  entre le polymorphisme de la structure génique et
  la variabilité de la réponse à leffet dun
  médicament (ou plus généralement de la réponse
  aux xénobiotiques)
• Variabilité interindividuelle de la réponse à un
  médicament
• Objectifs gt Améliorer la maîtrise de la
  variabilité interindividuelle
• Individualiser le traitement médicamenteux
  choix de la molécule mais aussi posologie et
  rythme dadministration

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Dose prescrite
Observance Erreurs dadministration
Dose administrée
Vitesse et quantité résorbée Distribution dans
les liquides biologiques Fixation aux protéines
plasmatiques et tissulaires Vitesse
délimination
Pharmacocinétique
Concentration au site daction

Paramètres physiologiques Facteurs
pathologiques Facteurs génétiques Interactions
médicamenteuses Développement dune tolérance
Facteurs de variation
Intensité de leffet
Interaction médicament-récepteur Etat
fonctionnel Effets placebo
Pharmacodynamie
3
Conséquences de la variabilité génétique
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EXEMPLES DE POLYMORPHISME GENETIQUE

• Modifiant des paramètres pharmacocinétiques
• anomalies de la résorption
• Polymorphisme des enzymes de métabolisation
• Phase I (modification des groupements
  fonctionnels, métabolisme oxydatif)
• cytochromes P450
• alcool et aldéhyde déshydrogénases
• Phase II (conjugaison)
• Uridine 5-diphosphate glucuronosyl
  transférase (UGT)
• N-acétyl transférase (NAT)
• Thiopurine méthyltransférase (TPMT)
• Glutathion S transférase
• etc

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EXEMPLES DE POLYMORPHISME GENETIQUE

• Modifiant des caractéristiques pharmacodynamiques
• Beaucoup moins dexemples, mais en développement
  rapide
• cible enzyme
• déficit en glucose-6-phosphate-déshydrogénase
  (crise hémolytique)
• déficit en pseudocholinestérases (prolonge
  l'effet des curarisants)
• enzyme de conversion de langiotensine et
  inhibiteurs
• cible récepteur
• récepteurs à la ryanodine et hyperthermie
  maligne après anesthésie
• polymorphisme du récepteur b2 et réponse aux
  b-bloquants
• polymorphisme du transporteur de la sérotonine
  et réponse aux antidépresseurs inhiteurs de la
  recapture de la sérotonine

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CONSEQUENCES NEGATIVES DE LA VARIABILITE
INTERINDIVIDUELLE

• Absence de réponse au traitement
• Polymorphisme génétique gt modification de la
  cible gt notion de non répondeur
• Apparition deffets indésirables
• Deux mécanismes principaux
• Conséquence directe, prévisible, des propriétés
  pharmacologiques du médicament, inhérent ou non à
  leffet thérapeutique recherché
•  Sensibilité anormale  gt non prévisible,
  polymorphisme génétique par ex.
• Réaction anormale (génétiquement déterminée) gt
  Idiosyncrasie
• Compréhension des mécanismes biologiques
  sous-jacents gt Prédiction
• 
  
  gt Prévention

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MOYENS DINVESTIGATION

• Y Phénotypage
• Test fonctionnel
• Pour tester une voie métabolique in vivo
• administration dune substance de référence
• dosage de la molécule mère et de son métabolite
• calcul du rapport ? indice de métabolisation
• résultat valable pour tous les médicaments
  métabolisés par cette voie
• Inconvénients présente un (faible)
  risque (administration d une molécule
  exogène)
• résultat influençable par une variabilité
  dorigine non génétique

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MOYENS DINVESTIGATION

• Y Tests in vitro
• Sur prélèvement sanguin ou biopsie
• Exemples déficit en pseudocholinestérases,
  hyperthermie maligne, mesure dactivité
  enzymatique
• Y Génotypage
• Recherche de mutations, délétion, duplication
• Sur prélèvement sanguin (simple)
• Différentes techniques de génétique moléculaire
  (Polymerase Chain Reaction Restriction
  Fragment Lenght Polymorphisme, PCR hybridation
  doligonucléotides)
•  DNA on a chip 
• Inconvénient ne renseigne pas sur les
  conséquences fonctionnelles
• Corrélation approximative avec le phénotype
  ( vérité statistique )

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LES CYTOCHROMES P450

• Fonctions
• Hémoprotéines enzymatiques impliquées dans le
  métabolisme oxydatif (mono-oxygénases),
  localisées majoritairement au niveau hépatique,
  mais aussi au niveau intestinal

Biosynthèse et métabolisme hormonal (stéroïdes,
corticostéroïdes, vitamine D)
Biosynthèse des acides biliaires
CYTOCHROMES P450
Synthèse du thromboxane
Oxydation (xénobiotiques, médicaments,
catabolisme des stéroïdes)
Métabolisme des acides gras (prostaglandines,
leucotriènes)
Métabolite mutagène
excrétion
Cancer
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LES CYTOCHROMES P450

• Mécanisme daction

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LES CYTOCHROMES P450

• ? Certaines isoformes sont inductibles
• ? augmentation de la synthèse et donc de
  lactivité enzymatique
• ? augmentation du métabolisme (auto ou hétéro)
  du ou des médicaments
• ? baisse des concentrations circulantes et donc
  diminution ou perte de lefficacité
• ? En cas de compétition de plusieurs substrats
  pour une même isoenzyme
• ? inhibition du métabolisme et donc
  augmentation des concentrations circulantes du
  ou des médicaments
• ? augmentation du risque dapparition des
  effets indésirables
• Mécanismes majeurs des interactions
  médicamenteuses

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LES CYTOCHROMES P450

• Nomenclature
• Plusieurs centaines de protéines
• 3 4 familles 1 à 4
• 3 6 sous-familles A à F
• 3 20 groupes 1 à 20
• 3 allèle variant un numéro (éventuellement
  une capitale)
• CYP 2D64
• Super famille génique
• Famille
• Sous-famille
• Isoenzyme
• Variant allèlique

CYP les impliqués dans le métabolisme des
médicaments 2D6, 3A4, 1A2, 2C9, 2C19
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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y La voie débrisoquine/spartéine/dextrométhorphan
• interroge le CYP 2D6, concerne ? 40 médicaments
• pas de substrats endogènes connus
• Y Détermination du phénotype
• administration dune molécule test, posologie
  standardisée
• Exemple la débrisoquine
• (antihypertenseur, jamais commercialisé en
  France, induisantune réponse sur la tension très
  variable)
• recueil urinaire pendant une période définie
  selon protocole validé
• dosage de la débrisoquine et de son métabolite
  hydroxylé
• calcul dun indice de métabolisation

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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y Distribution
• fréquences variables selon les populations

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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Distribution de fréquence dallure trimodale
• 3 phénotypes
• ? métaboliseurs lents (PM) indice de
  métabolisation (MR) gt 12,6 5 population
   caucasienne 
• ? intermédiaires (EM) 0,2 lt MR lt 12,6
• ? ultrarapides (UM) MR lt 0,2

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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y Support génétique
• méchanismes moléculaires du polymorphisme
  génétique
• A - simple nucléotide
• dans une région codante substitution
  dacides aminés
• dans une région non codante
• séquence de régulation sous ou sur
  production de protéines actives
• intron ARNm inapproprié, erreurs post
  traductionnelles, modification d activité
  enzymatiques
• B - délétion, duplication génique
• Y exemple de lallèle 4B du CYP 2D6

5
3
exon 3
exon 4
G gt A
enzyme normale 497 aa enzyme mutée 4B 181
aa, inactive
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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION
UM duplication du CYP2D6
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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y Conséquences cliniques
• - Métaboliseurs lents
• accumulation de la molécule, plus sujets aux
  effets indésirables
• pas deffet thérapeutique des prodrogues
• exemple absence deffet analgésique de la
  codéine
• codéine ? morphine
• ?
• CYP 2D6
• - Métaboliseurs ultra rapides absence de
  réponse thérapeutique

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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y Cas clinique (1)
• Femme 59 ans imipramine dépression
• démarrage du traitement posologie 75 mg/j
  puis augmentation 150 mg/j
• après 7 semaines résultat clinique non
  satisfaisant, suspicion de toxicité
• dosage imipramine (métabolisée par le CYP2C19)
  125 ng/ml, normal
• désipramine, métabolite actif (substrat du
  CYP2D6)
• 1730 ng/ml, seuil de toxicité 1000 ng/ml
  risque létal
• arrêt du traitement 4 semaines
• reprise 25 mg/j amélioration thérapeutique sans
  signe de toxicité
• dosage imipramine 25 ng/ml, désipramine 135
  ng/ml
• imipramine désipramine 160 ng/ml fourchette
  180-350 ng/ml
• Phénotype PM ? 3 mois de traitement inadéquat
• ? exposition à un risque toxique grave
• Posologie adaptée 3 à 6 fois plus faible que
  la posologie standard

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LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME
DOXYDATION

• Y Cas clinique (2)
• Femme 41 ans nortriptyline dépression
• 3 - 5 fois la posologie standard ? mais pas
  damélioration clinique
• dépression résistante ?
• dosage métabolite hydroxylé (inactif)
  concentration très élevée
• phénotypage UM
• génotypage duplication CYP 2D6
• changement de traitement antidépresseur,
  administration dune molécule qui suit une autre
  voie métabolique

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LE POLYMORPHISME GENETIQUEDU METABOLISME DE
METHYLATION

• Thiopurine méthyltransférase (TPMT) --gt S
  méthylation
• Médicaments concernés thiopurines
  (immunosuppresseurs, antileucémiques)
• Applications en cancérologie et transplantation
  d'organes
• Pas de substrats endogènes connus
• Métabolisme simplifié de lazathioprine et de la
  6-mercaptopurine
• (prodrogues --gt molécules actives TGN)

6-méthyl-mercaptopurine nucléotide TPMP
6-méthyl-mercaptopurine
TPMT
azathioprine
6-mercaptopurine
6-mercaptopurine nucléotide
Thioguanine Nucléotides (TGN)
GST
HPRT
XO
acide thio-urique
ADN
GST glutathion-S-transférase, XO xanthine
oxydase, HPRT hypoxanthine-guanine-
phosphoribosyltransférase
22
(No Transcript)
23
LE POLYMORPHISME GENETIQUEDU METABOLISME DE
METHYLATION

• Conséquences cliniques du polymorphisme de la
  TPMT
• déficit TGN ?? myélotoxicité ?
  posologie standard divisée par 15
• hyperactivité TGN ?? résistance au
  traitement
• Phénotypage
• test fonctionnel
• sur globules rouges, mesure de l'activité
  enzymatique in vitro
• Génotypage

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Génotypage de la TPMP
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LE POLYMORPHISME GENETIQUEDU METABOLISME DE
METHYLATION

• Distribution
• 1 gène, 2 allèles (? 10 variants décrits),
  distribution trimodale
• 1/300 déficitaire

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POLYMORPHISME GENETIQUE ET PHARMACODYNAMIE

• Modification d'une enzyme
• La glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD)
• Risque hémolytique ne se manifestant qu'en
  présence d'un xénobiotique oxydant. Nombreux
  médicaments concernés.
• Modification d'un récepteur
• Récepteur à la ryanodine, régulation Ca
  intracellulaire
• Hyperthermie maligne déclenchée par une
  anesthésie générale
• Transporteur de la recapture de la sérotonine
• Résistance aux antidépresseurs inhibiteurs de
  la recapture de la sérotonine

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PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE (PHARMACOGENOMIQUE
?)

• Y Le développement du médicament
• Recherche in vitro tissu humain
• enzymes humaines recombinantes
• Essais cliniques recherche des conséquences
  cliniques de ladministration dune molécule
  chez des sujets porteurs d un polymorphisme
  génétique connu
• Evolution conceptuelle
• Essais cliniques médicaments efficaces et sûrs
  pour le plus grand nombre
• Pharmacogénomique développement de molécules
  dédiées à des sous groupes génétiquement définis

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PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE

• Y En clinique
• Mise à disposition du médecin de tests de
  dépistage du polymorphisme génétique, réalisables
  en routine, permettant de prédire la réponse ou
  de cerner le risque daccident médicamenteux

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Diagnostic pharmacogénomique appliqué à la
leucémie lymphoblastique aiguë (exemple fictif)
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PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE

• Y La susceptibilité à certaines pathologies
• Liée à des différences de métabolisation ou de
  susceptibilité à différents polluants de
  lenvironnement
• ? activation de procarcinogènes
• ? maladies neurodégénératives
• Y La susceptibilité à laddiction