Ph. Beaune

Biochimie B HEGP, INSERM U 490

Qu ’est-ce que la Pharmacogénétique?

Facteurs génétiques / effets des médicaments

Effets: pharmacologiques, secondaires, toxiques;

Réponse: Répondeurs / non Répondeurs

Médicaments

réponse

Organi sme

FacteursExogènes

Environnementaux

FacteursEndogènes

Physiopathologiques

Génétiques

Enzymes du Métabolisme et du Transport des

Médicaments

Cible

Réaction de

l’organisme

Pharmacologiqueefficacité

Toxicologiquetoxicité

élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Coûts et incidence des effets délétères des médicaments

ADE: « Adverse drug events », gravité?

2,7 milliards de prescriptions annuelles aux USA(coût 100 milliards $) Incidence, fragmentaire, variable:- 0,6 à 0,7 ADE / 100 patients admis à l’hôpital (Colorado, Utah, NY);- 2 à 30 ADE / 100 si définition plus large; - FDA 1 à 10%.- fatal 0,13 à 0, 32 %(Lazarou 1998)

Coûts humains:USA: 106 000 décès / an 4ème à 6ème cause de mort (1994, Lazarou 1998).

Coûts financiers: - 1,6 à 50 milliards $ en coûts hospitaliers (5,2);- jusqu ’à 76,6 milliards $ en incluant les autres coûts de santé (12,2).

50% due à mauvaise utilisation des médicaments

Lazarou et coll. 1998, JAMA 279:1200-05. Report on Adverse drug events, general accouting office, 2000

Médicaments

réponse

Organi sme

FacteursExogènes

Environnementaux

FacteursEndogènes

Physiopathologiques

Génétiques

Enzymes du Métabolisme et du Transport des

Médicaments

Cible

Réaction de

l’organisme

Pharmacologiqueefficacité

Toxicologiquetoxicité

élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Caractéristiques générales des Enzymes du métabolisme et du transport des médicaments

- nombreux enzymes, nombreux isoenzymes ( redondance)

- spécificité de substrats relative et chevauchante (redondance)

- grande variabilité d’expression:

- génétique- environnementale- tissulaire- physiopathologique

Médicament

Enzyme de transport et de métabolisme (ETMM)

Elimination Effet Toxicité

* L ’efficacité et la toxicité des médicaments dépend de leur métabolisme (Quantité et qualité des ETMM)

* L ’expression des ETMM est très variable

* Cette expression dépend de facteurs: Génétiques Environnementaux Physiopathologiques

- Deux phénotypes reproductibles au moins:

* métaboliseurs rapides, (intermédiaires, ultra-rapides), lents

- Phénotype le moins fréquent:

* 1% < fréquence < 50%

- Origine génétique :

* ADN, analyse de familles

- ! variabilité aussi due aussi à d’autres facteurs

Polymorphismes génétiques

N C NH

NH2

CYP ??? OH

Débrisoquine

4-OH-Débrisoquine

Spartéine: même type de résultats

Pharmacogénétique: Substrats

N C NH

NH2

....

0

20

40

60

80

100

120

10

rapidesmetaboliseurs

ultra-rapidesmetaboliseurs

lentsmetaboliseurs

Log Debrisoquine / 4OH debrisoquine: RM0.1 1 100

Bertilsson and Dahl 1996

12.6No

mb

re d

 ’in

div

idu

s

( )n

Déficits génétiques en enzymes du métabolisme des médicaments

CYP 1A1(induction ~ 10%)CYP1B1 (%)CYP 2A6* (5%)CYP 2C9 (3%)CYP 2C18 (?) CYP 2C19 (5-20%)CYP 2D6* (5-7%)CYP 2E1(>1%)CYP3A4/5 (?)DPD (<<1 %)

GSTM1* (50%)GSTT1 (10-20%)GSTP1 (10%)UGT1A1 (5-10%)UGT1A7NAT1 NAT2 (50%)EH (<5%)TPMT(<1%)Mdr1 (25%)

* : gènes pour lesquels une duplication est connue

*Les variations du métabolisme /transport ont des conséquences:

- pharmacocinétiques- pharmacodynamiques- toxiques

* Le rôle du métabolisme / transport est important quand:- la fenêtre thérapeutique est étroite- l’efficacité est difficile à évaluer rapidement

* Il est possible de prédire la capacité métabolique- génotypage- phénotypage

INTERET DE LA PHARMACOGENETIQUE

Phénotype:

- activité réelle- quantifiable- mise en oeuvre plus difficile- variations (xénobiotiques,

pathologies)- pas permanent

Génotype:

- facile- permanent- pas quantifiable- pas activité réelle

Enzyme CYP1A1 CYP1A2 CYP1B1 CYP2A6 CYP2B6 CYP2C8 CYP2C9 CYP2C18 CYP2C19 CYP2D6 CYP2E1 CYP3A4

Phénotypage induction caféine taxol diclofenac ? Méphénytoïne, debrisoquine chlorzoxazone 6-ß-OH Cortisollymphocytes oméprazole spartéine erythromycine

proguanil dextrométhorphane midazolam

Génotypage oui ± oui oui oui oui oui oui oui oui ± ±duplication duplication

Conséquences Glaucome taxol AINS oméprazole antidépresseurs 50 à 60 % cliniques AA anti vitK proguanil antipsychotiques des médicaments

tolbutamide diazepam codéinephenytoin ß-bloquantsglicipideLosartan

Enzyme GSTM1 GSTT1 GSTP1 UGT1A1 UGT1A7 NAT1 NAT2 TPMT EH mdr DPD Succinyl CE

Phénotypage GR ± caféine GR dosage lympho dosagetest fonctionnels

Génotypage oui délétion oui oui oui oui oui oui oui oui oui ouiduplication (Gilbert)

Conséquences Irinotecan Sulfamides Azathioprine irinotecan 5FU succinyl- cliniques amonafide 6MP anti-HIV choline

Procainamide thioguanineisoniazide

Conséquences de la variabilité génétique

Phénotype Effet sur [médicament] Conséquence clinique

tps[m

édi]

Indexthérapeutique

tps

[méd

i]

Indexthérapeutique

tps

[méd

i]

Indexthérapeutique.

métaboliseurlent

métaboliseurrapide

métaboliseurultrarapide

• toxicité

• efficacitéthérapeutique

• inefficacitéthérapeutique

Déficits génétiques en enzymes du métabolisme des

xénobiotiques

CYP 1A1(induction ~ 10%)CYP 2A6* (5%)CYP 2C9 (3%)CYP 2C18 (?) CYP 2C19(5-20%)CYP 2D6* (5-7%)CYP 2E1(>1%)CYP3A4/5 (?)

GSTM1* (50%)GSTT1 (10-20%)GSTP1 (10%)UGT1A1 (5-10%)NAT2 (50%)EH (<5%)TPMT(<1%)

* : gènes pour lesquels une duplication est connue

Les fréquences varient selon les populations: ethnopharmacogénétique

Phénotype:

- activité réelle- quantifiable- mise en oeuvre plus difficile- variations (xénobiotiques, pathologies)- pas permanent

Génotype:

- facile- permanent- pas quantifiable- pas activité réelle

Conséquences cliniques ??

ou

THIOPURINE METHYL-TRANSFERASE (TPMT) :METABOLISME DE L’AZATHIOPRINE

AZATHIOPRINE

6-MERCAPTOPURINETPMT

HGPRT XO

6-MMP

6-THIOGUANINES

ACIDE THIOURIQUE

ACTIFSTOXIQUES

ACTIVITE TPMT : DISTRIBUTION TRIMODALE

5 10 15 20

Activité TPMT, Unités/ml GR

Nb

d’in

divi

dus,

%

M/M

M/Wt

Wt/Wt

PHENOTYPAGE TPMT

Cytosols érythrocytaires

Activité érythrocytaire = reflet de la TPMT hépatique

Réaction enzymatique: 6-MP 6-MMP

Mesure radiométrique ouSéparation par HPLC

Principales mutations

ATG Stop

5 ’ 3 ’

Structure du gène

POLYMORPHISME DE LA TPMTPOLYMORPHISME DE LA TPMT

TPMT* 2 : G238C Ala Pro

TPMT*3A : G460A Ala Thr

A719G Tyr Cys

TPMT*3B : G460A Ala Thr

TPMT*3C : A419G Tyr Cys

7 %

78 %

< 1 %

5%

Répartition des allèles variants:

GénotypageCorrélation phénotype

CORRELATION PHENOTYPE / GENOTYPE: dépistage du déficit en TPMT

* Corrélation > 90% : prédiction du phénotype par le génotype==> Il existe d’autres mutations qui ne sont pas recherchées

* Prédiction de la toxicité hématologique: phénotypage confirmation par génotypage

* Conséquences cliniques:

- contre-indication de l’Aza chez les sujets déficients- diminution des doses chez les individus intermédiaires- augmentation des doses chez les sujets très rapides?

THIOPURINE METHYL-TRANSFERASE (TPMT) :METABOLISME DE L’AZATHIOPRINE

AZATHIOPRINE

6-MERCAPTOPURINETPMT

HGPRT XO

6-MMP

6-THIOGUANINES

ACIDE THIOURIQUE

ACTIFSTOXIQUES

6-MMPR

NitroimidazoleGST?

Maladies inflammatoires intestinales

- AZA / 6MP: 55% à 67 % répondent à la thérapeutique

- Remplacement par 6MP:

* 77 % non répondeurs répondent quand changement AZA ---> 6MP.

- Augmentation des doses:

* 27 % répondeurs augmentation 6-TGN* non-répondeurs

pas d ’augmentation 6MP augmentation 6MMPR

Gene UGT1A1

Irinotecan (CPT-11):Prédiction de la toxicité

20 pts treated with CPT11 (phase 1)

Genotype and SN38G/SN38 ratio

Iyer, Pharmacogenomics J 2002

Pharmacokinetics Parameters of lrinotecan and polymorphisms in UGT1A1 promoter

75

20 14

0

20

40

60

80

7/7 6/7 6/6

Neutropénie grade3/4

% (6/8)*

(8/39)

Neutropenia (5FU / Irinotecan) and UGT1A1 genotype

p = 0,001

*: toxic death in a pt with a 7/7 génotype

(4/29)

0 10 20 300.00

0.25

0.50

0.75

1.00

7/7

6/7

6/6

Nb of cures

p = 0,0001

N = 76 patients (HEGP)

Nb of cures median (7/7) : 4

no severe neutropenia

NeutropeniaGrade 3/4

Métabolisme du 5-Fluorouracile (5-FU)

HN

NHF

O

O

DPDProduits peu actifs ou inactifs

5-dFUMP

5-dFUTP

dUMP

dTMPPrésence de métabolites fluorésinhibant la synthèse de l’ADN

ThymidylateSynthase (TS)

Défaut de synthèse de l’ADN par manque de thymidine

TP

DPD= dihydropyrimidine deshydrogénase; TP=thymidine phosphorylase

Inhibition de la synthèse de l’ARN

Polymorphismes génétiques et prédiction de la réponse au 5-FU

Défaut d’élimination

Polymorphisme du promoteur du gène de TS

R Gène TS

Allèle 2R

R R Gène TS

Allèle 3R

RR ADN germinal

TS TS

TS TS

TSTSTS

Traduction

R = séquence répétée de 28 paires de bases

Transcription

36

15

00

5

10

15

20

25

30

35

40

2R/2R 2R/3R 3R/3R

Diarrhéegrade 3/4

% (4/11)

(0/19)

(5/33)

p = 0,02

Toxicité de l’association 5-FU / irinotécan et polymorphismes du promoteur de la thymidylate

synthase (TS)

Lecomte, 2004

Génotype TS

RESULTATS : toxicité du 5-FU relation gène-dose dépendante

Génotype TS Toxicité Odds Ratio

grade 3/4 (IC 95%)

3R/3R (n=29) 1 1

2R/3R (n=43) 8 6 (0,7–58)

2R/2R (n=14) 6 21 (1,5–294)

p <0,002

T Lecomte, et al, HEGP et INSERMU490

49

25

00

10

20

30

40

50

A/A A/G G/G

Neuropathie chroniquegrade 3

%(19/39)

(5/20)

p = 0,04

Neurotoxicité chronique à l’Oxaliplatine et polymorphisme de GST-P1

64 pts inclus et génotypés pour le polymorphisme de GSTP1(Ile105Val) Dose cumulée min. de 500 mg/m2

(0/5)

Génotype GSTP1

49

25

00

10

20

30

40

50

A/A A/G G/G

Neuropathie chroniquegrade 3

%(19/39)

(5/20)

p = 0,04

Neurotoxicité chronique à l’Oxaliplatine et polymorphisme de GST-P1

64 pts inclus et génotypés pour le polymorphisme de GSTP1(Ile105Val) Dose cumulée min. de 500 mg/m2

(0/5)

Génotype GSTP1

Impact des polymorphismes génétiquesdes EMX en cancérologie

Gènes Médicament Effets Secondaires

DPD,TS myélotoxicité et neurotoxicité

TPMT hématotoxicité

GST

UGT1A1

5-fluorouracile

6-mercaptopurine

oxaliplatine

irinotécan toxicité hématologique et intestinale

MTHFR hématotoxicitéméthotrexate

NAT1/2 amonafide

neurotoxicité

myélotoxicité

ORAL ANTICOAGULANT THERAPY

Problems during Vit K-

antagonist

therapy

17 000 hospitalisations per

year

First cause of iatrogenic accidents

480 000 to 580 000 treated patients

3000 deaths per year

O

O

R

O

O H

O

R

State of hypocoagulability

Vitamin K

Cycle

functional coagulation factors

X

II

IX

VII

THE VITAMIN K ANTAGONISTS

Coumarin derivates :

Acenocoumarol Warfarin Phenprocoumon

Indane-dione derivates :

Fluindione Phenindione

Drug compliance

Foods (vitamin K)

Physiopathologic status

Drug Interactions

Genetic factors

BLEEDING RISK

VARIABILITY IN ANTICOAGULANT THERAPY VARIABILITY IN ANTICOAGULANT THERAPY

THROMBOTIC RISK

Numberof patients

Doses of warfarin (mg/week)

HYPERSENSITIVITY RESISTANCE

Oxidative metabolism

O

O

R

O

O

R

In the liver :

6 and 7 hydroxylation by CYP2C9

ELIMINATION (BILE and URINE)

hydrophile

PATHWAYS OF ANTICOAGULANT METABOLISM

Major role of CYP2C9

The super-family of cytochrome P450 enzymes has a crucial role in the metabolism of drugs.

So far, 17 families of CYPs with 57 isoforms have been characterized in the human genome.

classification: CYP 2 C 9

family>40% sequence-

homology sub-family>55% sequence-

homology

isoenzyme

*1

allele

Environnemental Variations : inhibition/induction

Genetic Polymorphisms

FACTORS AFFECTING THE CYP 2C9 ACTIVITY

Allelic variants

CYP2C9*1

CYP2C9*2 (Cys144Arg)

CYP2C9*3 (Leu359Ileu)

Allelic frequency

0,79-0,86

0,08-0,19

0,06-0,1

Activity

100 %

12 %

5 %

24 allelic variantshttp://www.imm.ki.se/CYPalleles/cyp2c9.htm

Caucasian populations

CLINICAL IMPLICATIONS OF CYP2C9 POLYMORPHISMS FOR ANTICOAGULANT TREATMENT

(1) Bleeding risk

Higashi et al. , JAMA 2002

HR : Hazard ratio, established during the initiation phase (90 days)

Retrospective study including 185 patients with long term warfarin therapy

HR of bleeding = 3.94; CI 95%,1.29-12.04

Among the carriers of at least one CYP2C9 variant allele (CYP2C9*2 or *3 )

nd :not detected ; nr : not researched

(2) Mean daily dose of warfarin (mg/day)

StudyNumber

(n)CYP2C9*1/*1 CYP2C9*1/2 CYP2C9*2/*2 CYP2C9*1/*3 CYP2C9*2/*3 CYP2C9*3/*3

Furuya 944,7 mg 3,8 mg

(ÿ 19%)nd nr nr nr

Aithal 524,25 mg 3,5 mg

(ÿ 18 %)

3,5 mg

(ÿ18%)

2,5 mg

(ÿ 40%)nd nd

Margaglione 1806,7 mg 5,2 mg

(ÿ 22%)

5,2 mg

(ÿ 22%)

3,8 mg

(ÿ 43%)

1,8 mg

(ÿ 73%)nd

Taube 5615,01 mg 4,31 mg

(ÿ 14%)

3,04 mg

(ÿ 40%)

3,97 mg

(ÿ21%)

4,09 mg

(ÿ 18%)nd

Higashi 1855,6 mg 4,9 mg

(ÿ 13%)

4,07 mg

(ÿ 27%)

3,3 mg

(ÿ 41%)

2,03 mg

(ÿ 59%)

1,06 mg

(ÿ 71%)

Loebstein 1566,5 mg 5,2 mg

(ÿ 20%)nd

3,3 mg

(ÿ 49%)

3,3 mg

(ÿ 49%)nd

A study including healthy volunteers (n=230) taking a single oral dose of acenocoumarol

To explore the contribution of genetic factors in the variability of pharmacological response (% Factor VII )

Collaborations:

Clinical Investigation Center of St Antoine Hospital, Paris, Pr L. BecquemontINSERM Unit 525, Paris, Dr DA Trégouët

*1/*1 *1/*2 *1/*3 *2/*2 *2/*3 *3/*3

n 143 44 30 4 8 1

Data allèle*2-Rapport

*1/*1 *1/*2 *2/*20

25

50

75

100

CYP2C9 genotype

FVII ratio (%)

Data allèle*3-Rapport

*1/*1 *1/*3 *3/*30

25

50

75

100

CYP2C9 genotype

FVII ratio (%)

Effect of the CYP 2C9*2 and *3 alleles on the AC response

(factor VII ratio = D0/D24 x100 )

CYP 2C9 polymorphisms (coding region) and response to acenocoumarol

CYP 2C9 *2 CYP 2C9 *3

Genotype distribution in our population :

NS 14% of the variability

P< 0.001

genotype

From Daly and King, 2003

Relationship between CYP 2C9 genotype and warfarin dose among 200 Caucasian individuals

Wide interindividual variability in warfarin dose requirement within the *1/*1 group

Mechanism of action of oral anticoagulants: VKORC1 as the pharmacological target

drug

CYP2C9VKOR

complex

VKORC1 = Vitamin K epoxide reductase sub-unit 1

inactivemetabolite

Vitamin K-dependent coagulation factors

inactive

Vitamin K-dependent coagulation factors

active

Vitamin K epoxide

Vitamin K

hydroquinone

GGC GGC=-glutamyl carboxylase

vitamin Kcycle

CYP2C9 explains 21% of the variabilityVKORC1 explains 13% of the variability

VKORC1 DOSE 95% CI p n PATIENTSCC 6,2 5-7,3 Ref 54CT 4,8 3,8-5,9 0,002 69TT 3,5 2,2-4,8 0,001 24

Relation between VKORC1 SNP 1173C>T (intron 1) and

the warfarin maintenance dose

« A polymorphism in VKORC1 gene is associated with an inter-individual variability in the dose-anticoagulant effect of

warfarin »

D'Andrea et al., Blood 2004

-4931 T>C -4451 C>A -2659 G>C -1877 A>G -1639 G>A 497 T>G 1173 C>T

Selected «Tag » SNPs

in silico

6 Tag SNPs (5 in the 5’ flanking region, 1 in intron 1)

95 % of the haplotypic diversity

STRATEGY FOR HAPLOTYPIC STUDY OF VKORC1

VKORC1 HAPLOTYPE EFFECT ON PHARMACOLOGICAL RESPONSE TO ACENOCOUMAROL

7 haplotypes in our population: SNP -1639G>A =«  haplotype TAG »

SNPs Haplotypic Effect

-4931T> C -4451C>A -2659G>C -1639G>A 497T>G FrequencyFactor VII ratio* (%) (95% CI)

C C G A G 0.27 18.9 (16.7-21.1)

C C G A T 0.12 18.6 (14.0-23.2)

T C G A G 0.019 19.2 (7.5-30.9)

18.9 (16.9-20.9)

T C G G T 0.23 34.3 (32.4-37.2)

T A C G T 0.21 36.8 (33.6-39.9)

T A G G T 0.11 37.6 (32.8-42.3)

C C G G T 0.017 41.5 (22.3-60.7)

36.0 (34.2-37.8)

*: Factor VII ratio corresponds to the remaining factor VII, expressed as a percentageCompared with baseline value , before acenocoumarol intake

EFFECT OF VKORC1 –1639G>A SNP ON THE RESPONSE TO ACENOCOUMAROL

GG GA AA

0

50

100*** **yyy****

*** ***

-1639G>A

Factor VII ratio (%)

Factor VIIratio (%)

VKORC1 genotype

37% of the variability

P<0.001

Bodin et al, Blood 2005

ADDITIVE EFFECT OF VKORC1 –1639G>A AND CYP2C9*3 ON THE RESPONSE TO ACENOCOUMAROL

G/GG/A

A/A *1/*1 *1/*30

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

VKORC1CYP2C9

Factor VIIratio (%)

A

G/GG/A

A/A *1/*1 *1/*30

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

VKORC1CYP2C9

Factor VIIratio (%)

A

Factor VIIratio (%)

CYP2C9*3 + VKORC1 G-1639A = 50% of the variability

5%20%

High risk for overanticoagulation

Average maintenance

dose for homozygous

patients (95% IC)

P value

N° sequence proportion N of subject mg/d

H1 CCGATCTCTG 0.12 43 2.9 (2.2-3.7) <0.0001H2 CCGAGCTCTG 0.24 88 3.0 (2.5-3.6) <0.001H7 TCGGTCCGCA 0.35 132 6.0 (5.2-6.9) <0.001H9 TACGTTCGCG 0.21 77 5.5 (4.5-6.7) 0.05

Haplotype VKORC1 Haplotypic frequency

25% variance in dose explained

From Rieder et al. New England J Med 2005

-1639G>A

Low dosesHigh doses

VKORC1 polymorphisms and warfarin dose requirement

Proposal for a novel individualized dosing regimen

From Sconce et al, Blood 2005

Model, x variables Regression equation

(D= dose)

p R2 for model, %

Age D = 2.85 - 0.0137 (Age) .001 16.7

CYP2C9 genotype

(*2 and *3)

D= 2.01- 0.252 (*2) - 0.454 (*3) .001 17.5

VKORC1 genotype

(-1639G>A)

D= 2.41- 0.297 (VKORC1) .001 15.0

Height D= 2.12+ 0.0237 (Height) .001 16.0

All the variables D= 0.628 - 0.0135 (age) - 0.240 (*2) - 0.0370 (*3) - 0.241 (VKORC1) + 0.0162 (height)

.001 54.2

Regression equation for modeling warfarin daily dose requirements

incorporating CYP2C9 and VKORC1 genetic polymorphism and patient characteristics

Input: age (yr); genotype (nb variant alleles: 0,1,2); height (cm)

4 Rare non-synonymous heterozygous mutations in VKORC1 causative for warfarin resistance (15-35 mg/d)

RESISTANCE TO ANTICOAGULANT TREATMENT

« Mutation in VKORC1 cause warfarin resistance and multiple coagulation deficiency type 2 » Rost et al. , Nature 2004

Val29LeuVal45AlaArg58Gly

Leu128Arg

Expression studies and VKOR activity measurements in HEK293 cells

Lower VKOR activitythan

the wild type

Lower sensitivity to warfarin

than the wild type

---> resistance

4/15 subjects mutated for VKORC1:

• 1 patient (50 mg warfarin/d) =383T>G (Leu128 Arg) exon 3*

• 1 patient (20 mg warfarin/d) =196G>A (Val66Met) exon 1

• 1 patient (60 mg fluindione/d)= 160G>C (Val54Leu) exon 1

• 1 patient (14 mg warfarin/d)= 106C>T (Asp36Tyr ) exon 1

Analysis of VKORC1 among 15 « resistant » subjects

heterozygous

homozygous

• Selection criteria: Food interview, drug interaction

• Target INR achieved or not achieved with doses at least 2-fold standard dose

* Bodin et al, J Thromb Haemost 2005

father mother

casesister

Homozygous G106T (D36Y) (exon 1)

Heterozygous for G106T or D36Y

Wild type homozygous

DNA not available

VKORC1 genotype of the family

?

?

CALUMENIN

PERSPECTIVES

VKORC1

GGC

Vit K-dependent Factorsinactive

Vit K-dependent Factorsactive

vitamin KCycle

or….   in the search of new gene candidates

GST

EH

Le déficit en UGT1A1 augmente le risque de toxicité de l ’irinotecan.

A tester: CE, MDR, CYP3A4.

Risque de toxicité sévère avec l’irinotecan

Risque OR

UGT1A1*28 7,23

Mode d ’administration 4,52

Sexe (femmes) 2,45

Ando et coll. Cancer res. 2000, 60:6921.

Absorption orale

Espacevasculaire

Intestin

I.V.

Excrétion fécale

Excrétion uninaire

Le transporteur mdr (P-gp, ABCB1) affecte la distribution des médicaments dans l ’organisme

Espace intersticiel

Anti-protéases métabolisées par CYP3A4, UGT?, et transportées par mdr

- Traitement anti-HIV (Nelfinavir ou efavirenz + …)

- Analyse multivariée augmentation du nb de CD4+

* à 6 mois TT= 250/µl, CT = 180/µl, CC = 110/µl* RR (>200/µl): mdr1 TT = 3, 0, charge virale initiale = 7,1

Fellay et coll. Lancet 2002, 359: 30-36

Médicaments

réponse

Organi sme

FacteursExogènes

Environnementaux

FacteursEndogènes

Physiopathologiques

Génétiques

Enzymes du Métabolisme et du Transport des

Médicaments

Cible

Réaction de

l’organisme

Pharmacologiqueefficacité

Toxicologiquetoxicité

élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Pharmacogénétique de la cible

Cible médicaments réponse

* récepteurs

- canaux ioniques cardiaques antiarythnmiques, Long QT syndrometerfenadine torsades de pointes

- 5-HT Clozapine toxicité

* tumeurs

- mutations p53 Pt-5FU (ORL) mauvaise réponse

Génétique et expression dans la tumeur

• 30 patients traités cetuximab pour un cancer colorectal Grade IV

– 3 première ligne folfiri– 3 deuxième ligne – 24 troisième ligne

• 11 répondeurs (1 réponse complète )• séquençage KRAS (ex1), BRAF (ex11&15), PIK3CA

(ex1,ex2, ex9, ex11)• Mesure de l’amplifiaction de EGFR par Chromosome In Situ

Hybridation (CISH, F.Penault-Llorca)

Prévalence des altérations

• KRAS muté dans13 cas (48%)– 10 au codon 12– 3 au codon 13

• PIK3CA muté dans 2 cas (7%)– 2 cas exon 9– ces 2 tumeurs sont aussi mutées KRAS

• BRAF non muté• EGFR amplifié dans 3 cas

– >20 copies 1 cas– >10 copies 2 cas

A. Lievre et al. Cancer Res. 2006

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.Response au cétuximab

et Mutations KRAS

0%

20%

40%

60%

80%

100%

non répondeurs 6 13

répondeurs 11 0

non mutés mutés KRAS

P<0,0001

Survie en fonction des mutations KRAS

Non mutés

mutés

mois

% s

urvi

e

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Anticancéreux : 5FU, Irinotecan, Oxaliplatine

UGT1A1DPD TSGST

PharmacogénétiqueOncologie Moléculaire

BiochimieHEGP

Anticoagulants : warfarine,acenocoumarol

CYP2C9VKORC1

Immunosuppresseurs : azathioprine, ciclosporine, tacrolimus

TPMTCYP3A4/5MDR-1

Psychotropes

CYP2D6CYP2C19

RasEGFRMSI

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.Applications Cliniques

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Médicaments

réponse

Organi sme

FacteursExogènes

Environnementaux

FacteursEndogènes

Physiopathologiques

Génétiques

Enzymes du Métabolisme et du Transport des

Médicaments

Cible

Réaction de

l’organisme

Pharmacologiqueefficacité

Toxicologiquetoxicité

élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

Abacavir

Anti-HI, analogue non nucléosidique (Ziagen®)5% réaction d ’hypersensibilité quelques rares cas---> mort200 individus suivis

- HLA B5701, C4A6, -DR7, -DR3 67 % des intolérants ont cet haplotype0% des tolérants ont cet haplotypeOR 117

- HLA B570178 % des intolérants2,4 % des tolérants

Valeur prédictive positive 100% et négative 97%

Détermination haplotype avant traitement devrait permettre de réduire de 50%les réactions d’hypersensibilité.

Mellal et coll. Lancet 2002, Hetherington et coll. Lancet 2002

Conclusions

- Influence des variations génétiques sur la réponse aux médicaments

* réelle* cliniquement significative

- Impact clinique:

* validité de l’association* prévalence et sévérité de l ’ADE* possibilité de surveillance* prévalence des polymorphismes* phénotypage et/ou génotypage disponible et coût* interprétation clinico-biologique

- génétique- métabolisme

Response to chemotherapy in head and neck cancer

- Neo adjuvant chemotherapy (Cis-Pt and 5FU) in head and neck cancer is efficient in some cases:

- ~ 30 % good responders- ~ 30 % partial responders- ~ 30 % non responders

- Is it possible to predict the response by analyzing the genome of the tumor?

- p 53 mutations

Variability of the target

Response to chemotherapy in head and neck cancer

Logistic regression

Variable RR* CI 95%StadeI+II 1III 1,1 0,3-4IV 1,4 0,5-3,7p53 alterationsno 1yes 4,9* 1,5-15,6

*relative risk of non re sp on se

Cabelguenne et coll. 2001

Hepatitis Tienilic acid quinolonesDihydralazinecarbamazepineanticonvulsantsDiclofenacHalothaneIproniazid

Agranulocytosis sulfamides ClozapineBlood dyscrasias Procainamide

aminopyrineclozapinecarbamazepinepropylthiouracilehydralazine

Systemic lupus erythromatosus hydralazinesulfamides

Toxidermias sulfamides quinolonesanticonvulsants NSAIDspenicillins

Examples of drugs inducing adverse immune reactions

NO

NHSO2H3C

NH2

NO

NHSO2H3C

NHOH

NO

NHSO2H3C

N O

NAT2UGT

GSH

from Park et al. 1998

Detoxication

CYP 2C9

Toxidermias in AIDS patients treated with sulfamides

N GSTM1-/NAT2- (%)

Patientswith Tx

41 46(OR=2.5)

Patientswithout Tx

79 25

Total 130 32Wolkenstein et al. 2000

Fixed drug eruption and sulfamides (trimethoprim/sulfoxasole)

- HLA A30B13Cw6 more frequent than in control population

Oszkaya-Bayazit, J. AM. Acad. Dermatol. 2001

Toxicity of sulfamides linked to

- metabolism- immune response

- multistep- each factor has influence

Autoantibodies against xenobiotic metabolizing enzymes

disease xenobiotic autoantibodies

hepatitis tienilic acid CYP2C9, LKM2dihydralazine CYP1A2, LManticonvulsants CYP?halothane CYP2E1iproniazide MAO B? CYP2D6, LKM1? UGT, LKM3? GST

agranulocytosis clozapine MPO

Addison or PGS ? CYP 17, 21, SccCYP 1A2CYP 2A6

DRUGImmune response

autoantibodies

Reactive metabolite: R*

R*-Pneoantigen

R*-E

Enzyme: E

P

1

2

3??

4

4

4

1 and 4Tienilic acid CYP2C9Dihydralazine CYP1A2Halothane… CYP2E1

R*

R*

R*R*

R*

R*

enzyme

xenobiotic

enzyme

xenobiotic R*

enzyme

R*

enzyme

+

Covalent binding

Xenobiotic: X

Reactive Metabolite: RM*

P-RM* EMR* Neoantigen

Presentation to the immune system

Immune responsedepends on many factorsvariable2nd exposurecontrol

exposure

Metabolism

Toxic response

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.

IDENTIFICATION de SOUS-POPULATIONS

Efficacité / Toxicité

Non toxique

Toxique

Inefficace Efficace