M2RToxMed octobre 2013 Paris · ECOGENETIQUE (Pharmaco/Toxicogénétique) Principes, applications...

ECOGENETIQUE (Pharmaco/Toxicogénétique)Principes, applications et perspectives

Vers une Médecine Prédictive du Risque Chimique

Pr Franck Broly, MD, PhDUnité de Génopathies, Pharmacogénétique et Toxicogénétique, Centre de Biologie et Pathologie, CHRU Lille.

EA4483: « Impact de l’environnement chimique sur la santé »Pôle Recherche, Faculté de Médecine, Lille.

ECOGENETIQUE

COMPRENDRE,PREVOIR et PREVENIR

Les effets de l’environnement chimique

Étude de l’influence de l’hérédité sur notre réponse aux composés chimiques de l’environnement

qui nous sont étrangers (xénobiotiques)

1 Identification des variations de réponse aux xénobiotiquesd'origine génétique

2 Compréhension de leur mécanisme moléculaire

3 Évaluation de leur importance clinique

4 Développement de méthodes d'identification des individusà risque Avant exposition ++++

Days after transplantation

0

300

200

100

Peripheral bloodleucocyte(106/ml)

Azathioprinedose

(mg/day)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pneumoniaeand septicemia

Death

0

2

4

6

8

10

12

14

16

XENOBIOTIQUESBiosphère: 3 106 substances chimiquesIndustrie: 3 104 nouvelles/anAbsorption quotidienne: 1 104

• Multitude• Naturels ou artificiels• Sources multiples et variées

• Additifs alimentaires• Combustibles industriels ou domestiques• Cosmétiques• Pesticides• Médicaments : 6 103

• Etc…

• 1930 à 2004 : 1M ⇒ 400 Millions de tonnes/an• Agents chimiques cancérogènes, mutagènes ou

toxiques pour la reproduction consommés enFrance: 4.5 Millions de tonnes/an

• Modification récente considérable (Ère industrielle)

• Propriétés et risques sanitaires ?

• 3 000 / 100 000 substances recensées dans l’UE

Inégalité face àl’environnement chimique



Conséquencesmédicales, sociales et économiques

considérables

Problème de santé publique


Overall incidence of ADRs: 6.70 %Incidence of fatal ADRs: 0.32 %

Incidence of Adverse Drug Reactions (ADRs) in Hospitalized Patients

1994 • 2 216 000 hospitalized patients for "serious ADRs"• 106 000 patients with fatal ADRs

ADRs

Leading cause of death in the US

ADRs

Economic burden resultingfrom drug-related morbidity

and mortality136.8 billion $US annually

Resistance to therapy

• 35 % of people do not respond to beta blockers• 50 % do not respond to tricyclic antidepressants• 30 % of schizophrenics do not respond to treatment by antipsychotics••

50-60% do not respond to 5-FU combined with irinotecan and oxaloplatine for colorectal K

...

1 Heart disease 743 4602 Cancer 529 9043 Stroke 150 1084 Pulmonary disease 101 0775 Accidents 90 5236 Pneumonia 75 7197 Diabetes 53 894

The response rates for gefinitib or erolitinib in non-small cell lung cancer patients is 10-20%

XENOBIOTIQUES

EFFETS

StatutGENETIQUE

ECOGENETIQUE(Pharmaco/Toxicogénétique)

ECOGENOMIQUE

. Facteurs physiologiques

. Facteurs pathologiques

. Facteurs environnementaux

• Nature• Concentration• Composition

EXPOSITIONUnique ou répétée

Seule ou Combinée

INHERENTS AU SUJET

Xénobiotiques

Absorption

Distribution

Métabolisme

Excrétion

XENOBIOTIQUES

EFFETS

Cinétique

Dynamie

Nature

Intensité

Durée

PROTEINES

GENES

ATG STOP

AATAAA

1-30-70-100

TATAbox

CAATbox

gènerégions flanquantes 5' régions flanquantes 3'

Transcription

Traduction

Maturation

zones decontrôle(différenciation, hormones...)

promoteurs

AAAA...

AUG STOP: UAAUAGUGA

début de latranscription

Fin de latranscription

m7 Gppp

AAAA....

AAUAAA

ARNprémessagernucléaire

Transcritsprimaires

ARNmessager

coupurenucléolytique,polyadénylation,capping,..

épissage

5' 3'

ARN transfert

Acide aminé

ARNmessager 5' 3'

Mb nucléaire

Maturation

Protéine

ADN

AAGUUC

UUG

AAC

AUC GGGUAGCCC

3'

T ACG

A T

GCT A

MICROLESIONS

. Délétion

. Duplication

. Amplification

Recombinaison (crossing-over)

. Fusion de gènes

. Inversion

. Insertions

Mutations ponctuelles

Chromosome A

Chromosome B

(Constitutional) Copy Number Variations (CNV)

MACROLESIONS

Very common phenomenon: 2447 CNV, 660 Mb, 22% of the human genome

.Absence d'épissage

.Site 3' alternatif d'épissage

.Site 5' alternatif d'épissage

.Absence d'épissage

. Mutation faux sens, ou non sens, site alternatif d'épissage,

mutation isosémantique

.Anomalie de l'initiation de la traduction

.Modification quantitative de l'expression

. Anomalie de la polyadénylation

.Protéine allongée

zones decontrôle(différenciation, hormones...)

ATG STOP

AATAAA

1-30-70-100

TATAbox

CAATbox

gènerégions flanquantes 5' régions flanquantes 3'

promoteurs

ADN

Site de début detranscriptionet de capping

Site de débutde traduction

Signal dereconnaissance pour

la coupure dutranscrit primaire

Site depolyadénylation

RégulationSite de fin

de traduction

Xénobiotiques Effets

ECOGENETIC PHENOMENA

1 Inherited variations independent of kinetic or dynamic

• Malignant hyperthermia (Ryanodine receptor)

• Hemolysis (X-linked G-6-PD deficiency)

• Neuropsychiatric attacks (Porphobilinogene deaminase deficiency)• Methemoglobinemia (Hemoglobin structure variations)

• ...

Inherited variations affecting the kinetic or dynamic of xenobiotics

• Genetic polymorphism of xenobiotic cellular disposition

2

G6PDH

NADPNADPH

H2O2

H2O

Glutathionperoxydase

• Fèves (vicine et convicine)• Teintures au Henné• Boules de naphtalène• Colorants alimentaires artificiels• Insecticides DDT• Nitrobenzène• Médicaments• …..

Glutathionréductase

Glucose-6-phosphate

Ribulose-5phosphate

2 GSH GSSGO2

peroxydes• Acide pipémidique (pipram®)• Acide nalidixique (négram ®)• Ciprofloxacine (ciflox ®)• Sulfaméthoxazole (bactrim ®)• Dapsone (disulone ®)• Doxorubicine (adriblastine ®)• Flumequine (apurone ®)• …..

AnémieHémolytique

Globule rouge

Glucose-6-PhosphateDéshydrogénase

Autosomal dominant

Ca 2 +

Influxnerveux

Acéthylcholine

Na+Ca 2 +

Récepteur del'acétylcholine

Réticulumsarcoplasmique

Cellulemusculairesquelettique

Terminaisonnerveuse

Canalcalcium

Régulé par lerecepteur dela ryanodine

HYPERSENSIBILITE AUXANESTHESIQUES VOLATILES

(type halothane)et/ou aux myorelaxants(type succinylcholine)

• Trouble du rythme cardiaque• Rigidité musculaire• Hyperthermie• Acidose respiratoire• Déséquilibre balance ionique

PHENOTYPAGE

GENOTYPAGE

RYR1

• Arg163Cys• Gly248Arg• Gly341Arg

• Chromosome 19q13.1

Chromosome 17q11.2-q24

• Ile403Met• Arg614Cys• Gly2433Arg• Arg2434His

• Chromosome 7q

•

sous-unité a2/d du recepteur dihydropyridine

Test de contracture àl'halothane et à la caféine

Chromosome 3q13.1•

.......•

ECOGENETIC PHENOMENA

1 Inherited variations independent of kinetic or dynamic

• Malignant hyperthermia (Ryanodine receptor)

• Hemolysis (X-linked G-6-PD deficiency)

• Neuropsychiatric attacks (Porphobilinogene deaminase deficiency)• Methemoglobinemia (Hemoglobin structure variations)

• ...

Inherited variations affecting the kinetic or dynamic of xenobiotics

• Genetic polymorphisms of xenobiotic cellular disposition +++

2

FACTEURS NUCLEAIRESRécepteurs et leurs cofacteurs

AhR, PXR, CAR…(50 gènes)

DETOXICATIONMétabolites • Actifs

• Toxiques • Réactifs

ACTIVATION

ELIMINATIONurine ou bile

XORhydrophile ++

XORX

ENZYMESCYP1A1, NAT2, GSTM…

(>200 gènes)TRANSPORTEURS

TRANSPORTEURS METALLOTHIONEINES

MT1F, MT1X, MT2A…(13 gènes)

TRANSPORTEURS

ABCB1, SLC22A1…(>100 gènes)

Métabolites inactifs

X

X

ConjugaisonXOH

hydrophileX Phase 2

FonctionnalisationPhase 1

• Foie• Arbre trachéo-bronchique• Tractus digestif• Peau• Rein• Vessie• Placenta• • • •

O2 ROH

TransférasesCytochromes P450

• Electrophiles • Radicaux libres

STRESS OXYDANT• Anions peroxydes• Peroxydes d'hydrogène• Radicaux hydroxyles

XENOBIOTIQUESPolluants atmosphériques, additifs alimentaires, …





ACTIVATION


XORhydrophile ++

XORX





TRANSPORTEURS



X

X

ConjugaisonXOH

hydrophileX Phase 2



O2 ROH




Gène

Mutation, CNV, etc…Polymorphisme génétique +++






ACTIVATION


XORhydrophile ++

XORX

• Réponses anormales aux xénobiotiques• Pathologies d’origine environnementale, Cancer





TRANSPORTEURS



X

X

ConjugaisonXOH

hydrophileX Phase 2



O2 ROH




Gène

Mutation, CNV, etc…Polymorphisme génétique +++


ECOGENETIQUEApplication: aide à la thérapeutique

PHARMACOGENETIQUE

Lille

Grenoble

Nimes

Montpellier

Paris

Bordeaux

Nancy

Tours

Limoges

CHU Lille, Institut de Biochimie et Biologie Moléculaire ,UF Génopathies et Pharmacogénétique, UF Neurobiologie

CHU de Tours,Laboratoire

d’Immunologie

Hôpital Michallon,Dpt de Biologie et

Pathologie de la Cellule,UF de Pharmacologie

CHU Caremeau,Service deBiochimie

Hôpital Arnaud deVilleneuve, Lab de Biologie

Cellulaire et Hormonale

CHU Pellegrin, Servicede Biochimie

Lyon

Hôpital Herriot, Fédération deBiologie, UF de

Pharmacologie Spécialisée

CHU Dupuytren, Service dePharmacologie et Toxicologie

CHU Nancy Brabois,Service de Biochimie

Hôpital EGP, Service de BiochimieHôpital Bicêtre, Lab de Génétique Moléculaire et PharmacogénétiqueHôpital Robert Debré, Lab de Pharmacologie PédiatriqueHôpital Henri Mondor, Lab de Génétique Moléculaire

AngersCRLCC Paul Papin,

Lab d’Oncopharmacologie etPharmacogénétique

Pharmacogénétique Constitutionnelle

• ABCC2 Diclofenac (OR: 5)• BCHE Succinylcholine, Mivacurium• CCR5 Maraviroc• CYP3A5 Tacrolimus• CYP2B6 Efavirenz, Méthadone• CYP2C9 Acenocoumarol, Celecoxib, Fluindione, Gibenclamide, Gliclazide, Glimepiride, Phenprocoumon,

Phenytoin, Tolbutamide, Warfarin (OR: 10)• CYP2C19 Citalopram, Diazepam, Escitalopram, Clopidogrel, Esomeprazole, Imipramine, Lansoprazole,

Moclobemide, Nelfinavir, Omeprazole, Pantoprazole, Prasugrel, Rabeprazole, Sertraline, Voriconazole• CYP2D6 Acetaminophen, Amitriptylline, Aripiprazole, Atomoxetine, Carvedilol, Cevimeline, Clomipramine,

Clozapine, Codeine, Doxepin, Duloxetine, Flecainide, Fluoxetine, Haloperidol, Imipramine, Metoprolol,Mirtazapine, Nortriptyline, Olanzapine, Oxycodone, Paroxetine, Propafenone, Propranolol, Protriptyline,Risperidone, Tamoxifen, Tetrabenzine, Terbinafine, Thioridazine, Timolol, Tiotropium, Tolterodine,Tramadol, Venlafaxine, Zuclopentixol

• DPYD Fluorouracil/Capecitabine, Tegafur/Uracil combination• Factor V Leiden Estrogen containing OC• G6PD Rasburicase, Dapsone, Primaquine, Chloroquine• GSTM1+ GSTT1 NSAID (OR: 9), Tacrine (OR: 3)• HLA-B*1502 Carbamazepine (OR: 1023), Phénytoine, Fosphenytoine• HLA-B*44 Ribavirine• HLA-B*5701 Abacavir (OR: 33), Allopurinol (OR: 580), Flucloxacilline (OR: 80)• HLA-DRB1 Nevirapine (*0101, OR: 15), Ximelagatran (*0701, OR: 4)• IL28B Interferon peg/Ribavirin, Boceprevir, Telaprevir• MTRNR1 Aminoglycoside• NAT2 Hydralazine, Isoniazide (OR:5), Pyrazinamide, Rifampin, Salazosulfapiridine• Protein C Warfarin• UGT1A1 Irinotecan (OR: 28), Nilotinib• UGT2B7 Diclofenac (OR: 5)• SLCO1B1 Simvastatin (OR: 17), Pitavastatin, Atorvastatin, Pravastatin, Rosuvastatin, Fuvastatin• TNF-alpha Flucloxacillin (OR:31)• TPMT Azathioprine (OR: 49), 6-Mercaptopurine (OR: 49), 6-Thioguanine• VKORC1 Acenocoumarol, Phenprocoumon, Warfarin

PHARMACOGENETIQUE CONSTITUTIONNELLE: Applications actuellesDonnées Pharmacogénétiques introduitesdans les AMM par la FDA ou l’EMEATest obligatoire avant traitementDes recommandations (doses) thérapeutiques existent

Débrisoquine 4-Hydroxydébrisoquine

NH

N - C - NH2

OH

NH

N - C - NH2

POLYMORPHISME D'OXYDATION DE LA DEBRISOQUINE(CYP2D6)

( mécanismes moléculaires, interêts cliniques, identification phenotypique et genotypique)

HydroxylationDebrisoquine 4-Hydroxydebrisoquine

NH

N - C - NH2

OH

NH

N - C - NH2

Liver cytochromeP-450 isozyme,

CYP2D6

Genotype

Expression

Phenotype

EXTENSIVE METABOLISERS

POORMETABOLISERS

Microsomal CYP2D6protein Absence of microsomal

CYP2D6 protein

FunctionalCYP2D6 gene

NonfunctionalCYP2D6 gene

0.01

debrisoquine/4-hydroxydebrisoquine0.1 1 10 100 1000

Number ofindividuals

0

90

75

60

45

30

15 antimode

ULTRARAPID

INTERMEDIATE

0 - 2 %2 - 4 %5 - 10 %

5 - 20 %

Frequency of poor metabolisersof debrisoquine

Ulrarapid

Deb 7.1%Spart 0%

White 8.7%Black 3.8%

Finns: 3.2%Lapps: 8.6%

Sri Lanka0%

Filippins 0%

MaoriHmong 8.9%Khmer 2.1%

Ngawbé Guaymi: 5.2%Cuna: 0 %

Venda 1%

0 - 2 %2 - 4 %5 - 10 %

5 - 20 %

Frequency of poor metabolisersof debrisoquine

Ultrarapid

Sub saharian AfricaNorth AfricaMiddle EastEuropeCentral / South AsiaEast AsiaOceaniaAmerica

80

60

40

20

0

Freq

uenc

y (%

)

Ultra rapid Extensive Intermediate Poor

PHENOTYPE CLASSES

North Africa

100Central / South Asia

America

East Asia

Europe

Europe and North America~ 7 % Poor~ 8 % Intermediate~ 81 % Extensive~ 4 % Ultra-rapid

Oceania

MEDICAMENTS DONT LE MÉTABOLISME EST AFFECTÉPAR LE POLYMORPHISME DE TYPE DÉBRISOQUINE

ß-bloqueursalprénololbufuralolbunitrololbupranololcarvédilolmétoprololpropranololtimolol

Antidépresseursamineptineamitriptylinecitalopramclomipraminedésipraminefluoxetinefluvoxamineimipraminelofepraminemaprotilinemiansérinenéfazodonenortriptylineparoxetinetomoxetinetrazodonetrimipraminevenlafaxine

Diverscinnarizinechloroquinedexfenfluramineflunarizinehalofantrine4-hydroxyamphét.lidocaïneloratadine4-méthoxyamph.minaprinenicergolineondansetronperhexilinephénacetinephenformineprométhazineritonavirsinvastatinetamoxifènethébaïnetropisetronzolpidem

AntiarythmiquesaprindineencainideflécainidemexilétinepropafénoneN-propylajmalinespartéine

Neuroleptiquesclopenthixolclozapinefluperlapinefluphénazinehalopéridollévomépromazineloxapineolanzapineperphénazineremoxipriderispéridonethioridazinetriflupéridolzuclopenthixol

Opiacés et dérivéscodéinedextrométorphanedihydrocodéineéthylmorphinedextrométhorphanehydrocodoneoxycodonetramadol

IMAOamiflaminebrofarominedeprenylméthoxyphénamine

Psychostimulantminaprine

Antihypertenseursdébrisoquinecaptoprilguanoxanindoramine

atomoxetine

METABOLISEUR LIMITE• Effet thérapeutique exagéré antidépresseurs,..• Réduction de l'effet thérapeutique codéine,..• Toxicité accrue du médicament perhexiline,..• Toxicité accrue d'un métabolite phénacétine,..• Réduction de la toxicité encaïnide,..

METABOLISEUR EXTENSIF/ULTRA-RAPIDE

• Inefficacité thérapeutique antidépresseurs,..• Toxicité accrue d'un métabolite métiamide,..• Intéractions médicamenteuses Inhibiteurs compétitifs • substrats

• non substrats quinidine,...Inhibiteurs non compétitifs cimetidine,...

METABOLISEUR EXTENSIF ou LIMITE• Voie métabolique accessoire propranolol,..• Précurseur et métabolite(s) actifs propafénone,..• Index thérapeutique large tropisetron,..

TRICYCLICANTIDEPRESSANTS

DRUG PM (%) IM (%) EM (%) UM (%)amitryptiline 73 92 111 130clomipramine 60 87 121 155desipramine 42 83 125 167doxepin 36 82 127 172imipramine 28 79 131 183nortriptyline 53 96 119 142trimipramine 32 76 141 206

SSRIS citalopram 98 100 101 102fluoxetine 78 94 107 120fluvoxamine 69 93 112 131paroxetine 66 90 114 138sertraline 99 100 100 100

OTHER ANTIDEPRESSANTS buproprion 90 97 104 111maprotiline 36 82 127 172mianserin 74 90 114 138mirtazapine 102 101 99 97moclobemide 121 107 92 77nefazadone 90 97 105 113trazadone 80 93 110 127venlafaxine 68 86 109 132

ANTIPSYCHOTICS aripiprazole 70 92 113 134flupentixol 74 86 116 146haloperidol 76 97 107 126olanzapine 61 105 122 139perazine 86 91 110 117perphenazine 31 80 129 178risperidone 87 96 106 116thioridazine 40 85 126 140zuclopenthixol 63 90 116 142

DOSING ADJUSTEMENT ACCORDING TO CYP2D6 PHENOTYPE

Doses are in mg/day

Dosing recommendations according to CYP2D6 phenotype

Dos

e in

mg/

day

INTERETS POUR LE POLYMORPHISME DU CYP2D6dans l'industrie pharmaceutique

Développement de nouveaux médicaments

- Etudes in vitroModélisationPréparation subcellulaireExpression de cDNA

- Essais cliniques

AUTRES INTERETS POUR LE POLYMORPHISME DUCYP2D6

• Association du phénotype et de :- Personnalité- Préférence alimentaire- Dépendance aux opiacés- Variables biologiques- Sensibilité à la douleur- Plaisir du tabac

• Anticorps anti LKM1

• CYP2D6 dans le cerveau

POLYMORPHISMEgénétique d'hydroxylation de la débrisoquine

(CYP2D6)

PHENOTYPES

- Phénotypage- Génotypage

Capacité métaboliquenombreux médicaments

. Surdosage

. Inefficacité thérapeutique

. Interactions médicamenteuses

Prévisions de risques

Associations pathologiques

Pathologies

POORMETABOLISERS

CALCUL DU RAPPORTMETABOLIQUE

Substancetest


0.01 0.1 1 10 100 1000


0

90

75

60

45

30

15 antimode

ULTRARAPID

INTERMEDIATE

[substrat][métabolite(s)]

MESURE DE LACONCENTRATION

[substrat] [métabolite(s)]HPLC, CPG, ...

- Protocol for testing- Risk of adverse drug reactions- Coadministration of drugs- Confounding effects of disease- Underlying genotype ?

LIMITATION OF PHENOTYPE DETERMINATION BY USING PROBE DRUGS

Number of subject ELIGIBLE for study:

Number of subject EXCLUDED from study for:

- Hazard with phenotyping- Schedule conflict

- Quinidine use

100 %

44 %

23.5 %19.6 %0.7 %

719

315

169141

5

Génotype

Expression

Phénotype

METABOLISEURSEXTENSIFS

METABOLISEURSLIMITES

Protéine CYP2D6Absence de la protéine

CYP2D6

gène CYP2D6fonctionnel

gène CYP2D6non fonctionnel

debrisoquine/4-hydroxydebrisoquine

Identification directe des anomalies génétiques responsables du polymorphisme d'activité du CYP2D6GENOTYPAGE

0.01 0.1 1 10 100 1000

Nombre desujets

0

90

75

60

45

30

15

ULTRARAPIDES

INTERMEDIAIRES

E 1 25 9

867

X X XX

E E1 2 4 6 83 5 7 9

1 2 4 6 83 5 7 9

43

CYP2D8P CYP2D6CYP2D7P

4.5 kb 29 kb4 kb

Humanchromosome 22

(22q13.1)X: XbaI siteE: Eco RI site

CYP LTRCYP-REP

E

8.8 kb 9.4 kb15.1 kb

X X

4.5 kb 4 kb

X

29 kb

2D7P 2D6X

2D8P PM ou EM0.79

X X

4.5 kb 4 kb

X

13 kb

2D8P 2D7PX

PM0.06

X X

4.5 kb 4 kb

X

11 kb

2D8P 2D7PX

PM0.01

X X

4.5 kb 4 kb

X

9 kb

2D8PX

2D7P 2D6

PM0.01

X: XbaI siteE: Eco RI site

X

4.5 kb 4 kb

X

29 kb

2D8P 2D7P 2D6LX

E E E E

8.8 kb 15.1 kb 9.4 kb

X

4.5 kb 4 kb

X

42 kb

2D8P 2D7P 2D6L 2D6LX

E E E E E

8.8 kb 15.1 kb 12.1 kb 9.4 kb

X

4.5 kb 4 kb 175 kb

2D8P 2D7P 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6L 2D6LX

E E E E E E E E E E E E E E E E

8.8 kb 15.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 12.1 kb 9.4 kb

X

4.5 kb 4 kb

X

55 kb


E E E E E

8.8 kb 15.1 kb 12.1 kb 12.1 kb

E

9.4 kb

2D6LX X

4.5 kb 4 kb

X

78 kb


E E E E E

8.8 kb 15.1 kb 12.1 kb 12.1 kb

2D6L 2D6L

E E

12.1 kb 12.1 kb

E

9.4 kb

2D6L

X X

4.5 kb 4 kb

X

66 kb


E E E E E

8.8 kb 15.1 kb 12.1 kb 12.1 kb

2D6L

E E

12.1 kb 9.4 kb

2D6L

Log10 MR: debrisoquine / 4-hydroxydebrisoquine

14

12

10

8

6

4

2

0

- 2 - 1 0 1 2

Number of active gene Frequency of the CYP2D6 amplification in different population

No amplificationDuplication

TriplicationMore

Frequency of carriersof multiple CYP2D6

HomozygoteHeterozygote

8020

4810

5.7%

2020

1500

7.0%

Genotype French Spanish

2560

1311

5.2%

Swedish

813

2632

29.5%

Ethiopian

G ins

G C G T

Frame shift

3023971

1934D6-B

CYP2D6 inactivatingmutations

1 4 6 7 8 92

2637D6-A

A del

5

Frame shiftT del

3

1795D6-T 1846

Stop codongeneration

Splice sitedisappearance

Splice sitedisappearance

C A

Missense

212

G A

Missense

2627-30

Frame shift

1943-51

G A

AACT del

9 bp rep3 AA repeat

2061

Frame shift

Genotype

Expression

normal geneCYP2D6

Defective mutantCYP2D6

Entire CYP2D6deletion

Mutant CYP2D6reduce activity

CYP2D6amplification

Phenotype


POORMETABOLISERS

CYP2D6protein Absence of microsomal

CYP2D6 protein

0.01

debrisoquine/4-hydroxydebrisoquine

0.1 1 10 100 1000


0

90

75

60

45

30

15 antimode

ULTRARAPID

INTERMEDIATE

• ABCC2 Diclofenac (OR: 5)• BCHE Succinylcholine, Mivacurium• CCR5 Maraviroc• CYP3A5 Tacrolimus• CYP2B6 Efavirenz, Méthadone• CYP2C9 Acenocoumarol, Celecoxib, Fluindione, Gibenclamide, Gliclazide, Glimepiride, Phenprocoumon,

Phenytoin, Tolbutamide, Warfarin (OR: 10)• CYP2C19 Citalopram, Diazepam, Escitalopram, Clopidogrel, Esomeprazole, Imipramine, Lansoprazole,

Moclobemide, Nelfinavir, Omeprazole, Pantoprazole, Prasugrel, Rabeprazole, Sertraline, Voriconazole• CYP2D6 Acetaminophen, Amitriptylline, Aripiprazole, Atomoxetine, Carvedilol, Cevimeline, Clomipramine,

Clozapine, Codeine, Doxepin, Duloxetine, Flecainide, Fluoxetine, Haloperidol, Imipramine, Metoprolol,Mirtazapine, Nortriptyline, Olanzapine, Oxycodone, Paroxetine, Propafenone, Propranolol, Protriptyline,Risperidone, Tamoxifen, Tetrabenzine, Terbinafine, Thioridazine, Timolol, Tiotropium, Tolterodine,Tramadol, Venlafaxine, Zuclopentixol

• DPYD Fluorouracil/Capecitabine, Tegafur/Uracil combination• Factor V Leiden Estrogen containing OC• G6PD Rasburicase, Dapsone, Primaquine, Chloroquine• GSTM1+ GSTT1 NSAID (OR: 9), Tacrine (OR: 3)• HLA-B*1502 Carbamazepine (OR: 1023), Phénytoine, Fosphenytoine• HLA-B*44 Ribavirine• HLA-B*5701 Abacavir (OR: 33), Allopurinol (OR: 580), Flucloxacilline (OR: 80)• HLA-DRB1 Nevirapine (*0101, OR: 15), Ximelagatran (*0701, OR: 4)• IL28B Interferon peg/Ribavirin, Boceprevir, Telaprevir• MTRNR1 Aminoglycoside• NAT2 Hydralazine, Isoniazide (OR:5), Pyrazinamide, Rifampin, Salazosulfapiridine• Protein C Warfarin• UGT1A1 Irinotecan (OR: 28), Nilotinib• UGT2B7 Diclofenac (OR: 5)• SLCO1B1 Simvastatin (OR: 17), Pitavastatin, Atorvastatin, Pravastatin, Rosuvastatin, Fuvastatin• TNF-alpha Flucloxacillin (OR:31)• TPMT Azathioprine (OR: 49), 6-Mercaptopurine (OR: 49), 6-Thioguanine• VKORC1 Acenocoumarol, Phenprocoumon, Warfarin

PHARMACOGENETIQUE CONSTITUTIONNELLE: Applications actuellesDonnées Pharmacogénétiques introduitesdans les AMM par la FDA ou l’EMEATest obligatoire avant traitementDes recommandations (doses) thérapeutiques existent

Génotype

Expression

Phénotype

Proportion desujet (%) par0.5 Unité/ml

d'activité TPMT

ACTIVITEINDETECTABLE

(1/300)

ACTIVITE ELEVEE(89 %)

TPMTcytoplasmique

déficitaire

TPMTcytoplasmiquefonctionnelle

Gène TPMT fonctionnel

Gène TPMT non fonctionnel

0

10

5

0 Activité TPMT(Unités/ml)

5 10 15 20

ThiopurineS-méthyltransférase

(TPMT)N

N NH

NSH

N

N NH

NS

CH3

S-adénosyl-L-méthionine

S-adénosyl-L-homocystéine

ACTIVITEINTERMEDIAIRE

(11 %)

6-mercaptopurine 6-méthylmercaptopurine

Polymorphisme génétique de la thiopurine S-methyl transferase (TPMT)

Azathioprine(Imurel® )

6-thioguanine(Lanvis®)

Voiesmétaboliques

Métabolites actifs(6-ThioGuanine Nucleotides,

6-TGNs)

Métabolitesinactifs


Hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase

(HGPRT)

Xanthine Oxidase(XO)

ThiopurineS-Methyltransferase

(TPMT)

6-mercaptopurine(Purinéthol® )

METHYLEURRAPIDE

METHYLEURLIMITE

Toxicité médullaire Cancer secondaire

Inefficacité thérapeutique

LeukopeniaGood responsePoor response

TPMT level (U/ml RBCs)10 15 20 25

Dose ofAzathioprine

(mg/kg per Day)

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

ECHAPPEMENT THERAPEUTIQUE CHEZ DES ENFANTS LEUCEMIQUESA ACTIVITE TPMT ELEVEE

Taux

de

rém

issi

on s

ans

rech

ute

(%)

Temps (mois)

0

50

100

0 50 100

Activité TPMTMédiane (U/ml GR)

14,1 (7-21,6)

20,9 (13-25,1)

N = 48

N = 47

Royal Dutch Association for the Advancement of Pharmacy, Pharmacogenetic Working Group

Pharmacogenetic Based Therapeutic (dose) Recommandations

Drug(Gene)

Azathioprine6-Mercaptopurine

(TPMT)

6-Thioguanine(TPMT)

Pharmacogenetics: From bench to byte. An update of guidelines. Nijenhuis JJ et al. Clin Pharmacol Ther. May 2011, 89 (5): 663-673.

Subjects(N)

2853

792

Genotypeor

Phenotype

Poor

Intermediate

Poor

Intermediate

Level ofevidence(0 → 4)

4

4

2

3

Clinicalrelevance(A → F)

F

E

F

D

Therapeutic (dose) recommendation

Select alternative drug or reduce dose by 90%.Increase dose in response to hematologic monitoring,TGNs monitoring and efficacy

Select alternative drug or reduce dose by 50%.Increase dose in response to hematologic monitoring,TGNs monitoring and efficacy

Select alternative drug.Insufficient data to allow calculation of dose adjustement.

Select alternative drug.Insufficient data to allow calculation of dose adjustement

Lysatérythrocytaire

Chelex 100

0

10

5

0 5 10 15 20

37°

6-mercaptopurineS-méthyl- adénosyl-L-méthionineAllopurinolDithiothréitolTampon phosphateExtraction

6-S-méthyl-mercaptopurine

QuantificationProportion desujet (%) par0.5 Unité/ml

d'activité TPMT

Activité TPMT(Unités/ml)

BHN 300 (81 euros) , Délai de rendu des résultats: 10 jours

G238C

Ala80→ Pro

A719G

Tyr240→ Cys

G460A

Ala154→ Thr

Chromosome 6(6p22.3)

MUTATIONS DU GENE TPMT

I II III IV V VI VII VIII IX X

5' 3'

G292T

Glu98→ Stop

G → AT146C

Leu49→ Ser

A539T

Tyr180→ Phe

C474T

Ile158→ Ile

C339T

Thr113→ Thr

T-30AcT114A

T35CC58TG96T

Génotypage prospectif des 3 mutations inactivatrices les plus fréquentes: 48 hrs, BHN 500 (135 euros)

Splice site

T681G

His227→ Gln

G644A

Arg215→ His

A356C

Lys119→ Tyr

G430C

Gly144→ Arg

C374T

Ser125→ Leu

A83T

Glu28→ Val

A1G

Met1→ Val

G → ASplice site

G488A

Arg163→ HisC124G

Gln42→ Glu

G211A

Gly71→ Arg

A365C

Lys122→ Thr

VNTRMotif de 17/18pb répété 4 à 8 fois

Séquençage rétrospectif des 10 exons du gène et de son extrémité 5’: 1 semaine, BHN 2500 (675 euros)

Days after transplantation

0

300

200

100

Peripheral bloodleucocyte(106/ml)

Azathioprinedose

(mg/day)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pneumoniaeand septicemia

Death

0

2

4

6

8

10

12

14

16

PRETREATMENT COUNSELLING AND TPMT SCREENING

In the context of the information presented, it is recommended that safety and efficacy issuesrelating to azathioprine are discussed fully with patients before treatment with azathioprine isstarted. The obvious concern is the one in 300 chance of an absolute deficiency in TPMT whichwould predispose a patient to a serious risk of early and severe pancytopenia. Both patients andtheir physicians will have different responses to such a risk which will be influenced by cultural,educational and emotional factors in addition to the medical indication for its usage. What iscertain is that it is no longer adequate for the physician to recommend azathioprine on the basisof their personal experience of the efficacy and safety of the drug without more detaileddiscussion concerning possible risks of therapy than has hitherto been the case. Patients in theUK will need to be informed that susceptibility to the risk of severe toxicity with azathioprinewhilst rare, is not yet detectable by pretreatment screening. Neither TPMT assay nor themeasurement of 6-TGNs is currently routinely available in the UK and until they are, safetymonitoring for azathioprine will continue to follow the manufacturer’s guidelines. These are beingamended to highlight concerns about the genetically determined susceptibility of someindividuals to azathioprine toxicity. The gold standard for TPMT assay is the radiochemicalassay of Weinshilboum et al., although work from several groups to assess an HPLC techniquehas recently been completed. The cDNA for TPMT has recently been cloned, sequenced andexpressed and this opens up the possibility of a genotyping test which, if successful, promises tohave the potential for usage in routine TPMT monitoring. Until such a test becomes widelyavailable in the UK an element of Russian roulette will continue to characterise azathioprineusage.

Anstey A. Journal of the Royal Society of Medicine, 1995, 88: 155-160.

IRINOTECAN(CPT11)

Transcription factor IID

ATG TAG

A(TA)TAA5, 6, 7 or 8 (TA) repeats

Promoter 1 2 3 4 5

OxidizedIRINOTECAN

(inactive)

SN-38(active)

SN-38-G (inactive)

Bile

Antitumouractivity

Liver

UGT1A1

Carboxylesterase

UGT1A1Chromosome 2q37

CYP3A4

A(TA)7TAA / A(TA)7TAA

Expression

Lowglucuronidation

Diarrhoea and/orLeucopenia

Expression

Normalglucuronidation

Tolerance

URIDINE DIPHOSPHATE GLUCURONOSYLTRANSFERASE 1A1(UGT1A1) GENETIC POLYMORPHISM AND IRINOTECAN THERAPY

0.5 – 15 %~ 14 % caucasian

Topoisomerase I inhibitionColon cancer

UDP-Gacid

UDP

Gilbert’syndromeHyperbilirubinemia

SN-38 TOXICITY ++

A(TA)6TAA / A(TA)6TAA

HétérozygoteIntermediate risk

~ 35 %caucasian

~ 51 %caucasian

Antivitamine K (AVK)WARFARIN

R-warfarin S-warfarin ++

CYP1A1CYP1A2CYP3A4Inactive alcohol

metabolites

6 and 7-hydroxywarfarin

Urine

Bile

Allele

2C9*12C9*22C9*32C9*42C9*52C9*62C9*82C9*112C9*122C9*132C9*142C9*152C9*162C9*172C9*19

cDNA Nucleotide change

Wt430C>T1075A>C1076T>C1080C>Gdel818A449G>A1003C>T1465C>T269T>C374G>A485C>A895A>G1144C>T1362G>C

AminoAcid change

WtArg144CysIle359LeuIle359ThrAsp360GluFrame shiftArg150HisArg335TrpPro489SerLeu90ProArg125HisSer162XThr299AlaPro382SerGln454His

Enzyme activity

Normal Null Null

Val26LeuVal45AlaAsp36Tyr

Résistance aux AVK

-1639G>A Caucasien A/A 15 %Asiatiques A/A 80 %

Hypersensibilité aux AVK

Arg58GlyVal66MetLeu128Arg

Variabilitéde la réponse aux AVK

30 à 50 %

VKORC1 genepolymorphism

VKORC1

Variabilitéde la réponse aux AVK

10 à 20 %

Facteurs de coagulation(II, VII, IX et X)

Non fonctionnels

Facteurs de coagulation(II, VII, IX et X) γ carboxylés

fonctionnels

CYP2C9 genepolymorphism

FOIE

Frequency of genotypes that may influence warfarin doses in

Caucasians and African-Americans10-20 %

Frequency of genotypes thatmay influence warfarin doses inCaucasians: 14-37 %African-Americans: 10-20 %Asian population: 89 %

Capecitabine (Xeloda® )(5’deoxy-5-fluorouridine)

ProdrugMutation

IVS14+1G>A5’splice site

consensus sequenceGT → AT

Exon 13

5-FU

Antitumour activityCytotoxic effect

Thymidinephosphorylase

DYPD950 kb 23 exons

Chromosome 1p22

AT / AT

DiarrhoeaLeucopenia

Functional protein

Normal 5-FUTolerance

DIHYDROPYRIMIDINE DEHYDROGENASE (DYPD) GENETICPOLYMORPHISM AND 5-FLUOROURACIL (5-FU) THERAPY

~ 4 %caucasian

Head, neack, cervix, breast andgastrointestinal tract cancers

Pyrimidine catabolismdeficiency

Uraciluria/ThyminuriaMental retardation

5-FU TOXICITY +++

~ 96 %caucasian

Dihydro 5-FU(inactive)

DYPD

GTAG

Exon 14

GTAG

Exon 15

GTAG

GT / GTAT / GT

13 14 15

13 14 15

13 14 15

13 Exon1415

13 Exon1415

13 Exon1415

Very rare

Normal DYPDactivity

NON functionalprotein

↓↓ DYPDactivityPaediatric patients

> 80%

Thymidylatesynthase

dTMP de novosynthesis

5-FdUMP

Complex withand inhibits

Liver

LiverBowel

Tumour

71-year-old non smoking caucasian womenSchizoaffective disorder, mania type diagnosisOverdose signs despite a standard dose

CLOZAPINE(300 mg/day)

CLOZAPINE NORCLOZAPINE

300 mg / day100 mg / day

→

→1296 ng / ml

406 ng / ml

CYP1A2

PHENOTYPING GENOTYPING

Caffeine testOral intake 200 mg caffeine

[Caffeine] / [paraxanthine] ratio0.21 = SLOW METABOLIZER

Gene sequencingATG ATG

Mutation 3534G>A5’splice site

consensus sequenceGT → AT

1 2 3 4 5 6 7

Plasma concentration400 mg / day → 374 ± 233 ng / mlControl population

100 mg / day + Fluvoxamine → 615 ng / ml

CYP1A2Chromosome

15q22-qter

Genetic polymorphism ofCytochrome P450 CYP1A2 in clozapine therapy

ECOGENETIQUEApplications en Médecine Légale

Genetic tests to prevent adversedrug reactions may save tens ofthousands of lives a year, but fora troubled boy named mickaelthey came too late

Forbes Magazine

…While recuperating from what seemed to be flu, Michael went into a prolonged grand mal seizure and died. His grievingparents, Jayne and Neil, soon got another shock: an autopsy showed a massive overdose of Prozac in Michael's blood andtissues, raising the specter of a murder charge against them …Thus began the Adams-Conroys' painful pilgrimage to a medical frontier known as pharmacogenetics, the study of howgenetic influences responses to drugs…”

A DNA tragedy FLUOXETINE: DEATH IN A CHILD WITHPOLYMORPHISME OF CYTOCHROMEP450 2D6

A 9-year-old died due to fluoxetinetoxicity. Genetic tests confirmed that hehad a gene defect at the CYP2D6 locus,which made him a poor metabolizer offluoxetine.

Sallee et al. J Child Adolesc Psychopharmacol. 2000;10:27-34The death of nine-year-old Michael Adams-Conroy didn'tseem at first like a signal event in medicine.It seemed like homicide.

Pharmacogenetics of morphine poisoning in a breastfed neonate of a codeine-prescribed mother.G Koren, J Cairns, D Chitayat, A Gaedigk, SJ Leeder; Lancet 2006; 368: 704.

Morphine poisoning in a breastfed neonateof a codeine-prescribed mother

Codeine30 mg daily

O-demethylationCYP2D6*2A/CYP2D6 2x2

metabolizerUltra-rapid

Morphine

Milk stored on day 10Morphine concentration: 87 ng/ml(normal: 1.9-20.5 ng/ml at codeine doses of 60 mg/6h)

Death on day 13 Opioid toxicityPost-mortem analysisMorphine concentration: 70 ng/ml(normal: 0-2 ng/ml)

X X


X X

2D8P 2D7P 2D6LX

Patient dépendant aux opiacésTraité par méthadone à doses standardMort subite

(R, S) -méthadone(60 mg/day)

S-METHADONE

S-EDDP(2-éthylidene-1,5-diméthyl-3,

3-diphénylpyrrolidine)inactif

821 ng / ml209 ng / ml612 ng / ml

CYP2B6

PHENOTYPING GENOTYPING

Gene sequencingATG ATG

Mutation 785A>G (Lys262Arg)Genotype *6/*6

METABOLISEUR LIMITE(~ 6 % Caucasiens)

1 2 3 4 5 6 7

Concentration plasmatique420 ng / ml210 ng / ml205 ng / ml

Control population(R, S)-methadone

(R)-methadone(S)-methadone

KCNH2Canal potassique

cardiaque

Anomalie duRythme cardiaqueRepolarisation et durée du

potentiel d’actionLong QT

Torsade de pointe etMort subite

R-METHADONE

R-EDDP(2-éthylidene-1,5-diméthyl-3,

3-diphénylpyrrolidine)inactif

CYP3A4

Recepteurs µaux opiacés

Inhibition

CYP2B6Chromosome

19q13.2

ECOGENETIQUEApplications en Nutrigénétique

We are Antiaging Group BarcelonaDr. Laura Salvador, responsible for the nutrigenetic/nutrigenomic studies will offer you to design a type of highlypersonalized diet, based on your genetic profile.The nutrigenetic study is carried out in a very simple way. After the first consultation with our specialist, when theindividual characteristics, the lifestyle and the pathological antecedents will be gauged, |he|she will take a sampleof saliva that will be sent to the laboratory. 13 polymorphisms associated with the nutrition are evaluated. With theobtained results we will carry out a series of recommendations highly personalized, indicating which foodsincrease or reduce the risk of developing certain illnesses related with the different diets; that will allow us toprevent different types of illnesses related with the environment.

• Fèves (vicine et convicine)• Teintures au Henné• Boules de naphtaline• Colorants alimentaires artificiels• Insecticides DDT• Nitrobenzène• Médicaments• …..

G6PDH

NADPNADPH

H2O2

H2O

Glutathionperoxydase

Glutathionréductase

Glucose-6-phosphate

Ribulose-5phosphate

2 GSH GSSGO2

peroxydes

AnémieHémolytique

Globule rougeGlobule rouge

Glucose-6-PhosphateDéshydrogénase

Aflatoxine B1

Mutation

Desactivation

Aflatoxine (G)-ADN adduit

EPOXYDE

GSTM1, EPHX1

In vivo, P53: 249

Adduits protéines:Témoin d’exposition

CYP3A4

HEPATOCARCINOME

GSTM1, EPHX1

Cruciferousvegetables

ChemopreventiveEffect

Desactivation

IsothiocyaniteConcentration

Isothiocyanites

GSTM1, GSTT1

HomozygousNull Genotype

GSTM1, GSTT1Homozygous

Wild-type Genotype

Lung cancer2141 patients, 2168 controlsHigh consumption of cruciferous vegetables+ null GSTM1 (RR = 0.7, CI 0.5-0.9)+ null GSTT1 (RR = 0.6, CI 0.4-1.0)+ null GSTM1 and GSTT1 (RR = 0.3, CI 0.1-0.7)

Protective effect of cruciferous vegetables wasabsent in individuals with active GSTM1 and GSTT1alleles

CANCER

William Shakespeare,The Tempest, Act 2. Scene 2. (Trinculo's monologue)"What have we here? a man or a fish? dead or alive? A fish: he smells like a fish; a very ancient and fish-like smell; a kind of not ofthe newest Poor-John. A strange fish! Were I in England now, as once I was, and had but this fish painted, not a holiday fool therebut would give a piece of silver: there would this monster make a man; any strange beast there makes a man: when they will notgive a doit to relieve a lame beggar, they will lazy out ten to see a dead Indian. Legged like a man and his fins like arms! Warm o'my troth! I do now let loose my opinion; hold it no longer: this is no fish, but an islander, that hath lately suffered by a thunderbolt.«

• Embarrassment,• Ridicule,• Low self-esteem,• Social exclusion,• Isolation,• Anxiety,• Depression

• and SUICIDE….

Sea products: Marine fish (deap-sea), cephalopods, crustaceans …Legumes: Soya, bean products, peas, peanuts….Offals: Liver, kidney…Eggs…..

TRIMETHYLAMINURIA(Fish odour syndrome)

GUT

Eggs

LIVERDIET

Liverand other offals

Legumes

Fish(Salt water or marine)

CholineHOCH2CH2N+(CH3)

3

Trimethylamine-N-oxide(CH3)3 N+ O-

Bacteria

Dimethylamine

Methylamine

CO2 + NH3

TRIMETHYLAMINEN-OXIDE

Sweat, UrineBreath, Saliva

FMO3FMO3 deficiency

(ODOURLESS)LecithinCarnitineOther bétaïnes

TRIMETHYLAMINEN-OXIDE

TRIMETHYLAMINE

TRIMETHYLAMINE

mm

oles

/mol

cre

atin

ine

MESURE DE LA CONCENTRATION[Trimethylamine][Trimethylamine-N-oxide]

6000500040003000200010000

6050403020100

-------

------- R

atio

TM

A/T

MA

O

0 12 24 36 48 60 72Time (hours)

6000500040003000200010000

0.060.050.040.030.020.010

-------

-------

0 12 24 36 48 60 72Time (hours)

Patient with FMO3 deficiency

Control

mm

oles

/mol

cre

atin

ine

Rat

io T

MA

/TM

AO

Trimethylamine Marine fish meal

Chromosome 1(1q24.3)

I II III IV V VI VII VIII IX

5' 3'

c.94G>AE32K

FMO3 GENE MUTATIONS

c.127T>CI37T

c.151A>G R51Gc.154G>A A52Tc.172G>A V58I (Mongoloid)c.182A>G N61Sc.191A>delc.188G>T M66Ic.245T>C M82T

c.428T>A V143Ec.442G>T G148Xc.458C>T P153L ++++

c.596T>C I199Tc.602C>A T201K (Mongoloid)c.613C>T R205C (Mongoloid)

c.668G>A R223Q (Japanese)c.713G>C R238Pc.778A>G M260V (Mongoloid)

c.913G>T E305X +++++c.940G>T E314Xc.1160G>T R387Lc.1182G>del M405X

C;1302G>A M434Ic.1424G>A G475Dc.1474C>T R492Wc.1498C>T R500X (Mongoloid)

12226 bp deletion

Haplotype 8 et 15 (4% Caucasien)-2106G>A perte d’activité promotriceHaplotype 2 (6% Afro-américain, 6% Caucasien)-2177G>C activité promotrice x 8

ECOGENETIQUEApplications en Médecine du travail

BerylliumIndustrie Spatiale et aéronautique

Nucléaire civil et militaireElectronique et TélécommunicationHorlogerie de précisionA p p a r e i l d e m e s u r e

(accéléromètre…)Céramique, prothèse dentaireAlliage cuivre, aluminium, nickel +++…..

BERYLLIOSE

Réaction immunologique à médiation cellulairespécifique d’antigène (classe IV)

Tomodensitométrie

Protéine MHC Classe 2HLA-DPβ1 mutée

En France: 12 000 salariés exposés ± 5% ont un Génotype HLA-DPβ1 *002/ *002

→ Risque x 50

Génotypage HLA-DPβ1

HLADPB1Glu69

Mutation Lys69GluRégion hypervariable du site deliaison de l’antigène (DPB1)Protéine MHC Classe 2

Test de Génotypage

Culture delymphocytes

+Beryllium

Prolifération

4 – 6Jours

Test de proliférationlymphocytaire

ECOGENETIQUEPerspectives

TOXICOGENETIC PHENOMENA

Genetic polymorphisms of xenobiotic metabolizing enzymes and transporters

• CYP1A2• CYP2A6• CYP2C9• CYP2C19• CYP2D6

• CYP2E1• CYP3A5• Alcohol dehydrogenase (ADH1B)• Alcohol dehydrogenase (ADH3)• Aldehyde dehydrogenase (ALDH2)• Arsenic methyltransferase (AS3MT)• Arylamine N-acetyltransferase 1 (NAT1)• Butyrylcholinesterase (Bche)• Catechol-O-methyltransferase (COMT)• Dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD)• DT-diaphorase (NQO1)• Glutathione S-transferase-M1 (GSTM1)• Mercaptopyruvate sulfurtransferase (MPST)• Myeloperoxidase (MPO)• N-acetyltransferase (NAT2)

• Paraoxonase (PON1)• Thiocyanate sulfurtransferase (TST)• Thiopurine S-methyltransferase (TPMT)• UDP-glucuronosyl transferase 1A1 (UGT1A1)• •••

Clozapine responseSmoking behaviors and nicotine dependenceAnticoagulant effect of warfarinPeptic ulcer cure rates with omeprazoleTardive diskinesia from antipsychotics, narcotic side effects, efficacy,and dependence, imipramine dose requirement, ß-blockers effectEffect on alcohol consumptionTacrolimus efficacyFetal alcohol spectrum disordersIncreased alcohol consumption and dependenceSCE frequency in lymphocytes (cyclophosphamide)Arsenic dependent carcinogenesisBladder cancer susceptibilitySuccinylcholine or mivacurium sensitivity, cocaine toxicityLevodopa response5-fluorouracil neurotoxicityMenadione-associated urolithiasisLung, laryngeal and urinary bladder cancerCyanide toxicityClozapine-induced agranulocytosisHypersensitivity to sulfonamides, amonafide toxicity, hydralazineinduce lupus, isoniazide neurotoxicity, bladder cancerPesticide sensitivityCyanide toxicityThiopurine toxicity and efficacy, risk of second cancersIrinotecan toxicity• •••

SEQUENCAGE COMPLET DU GENOME HUMAIN

3.5 109

23 00020 106

800 000150 000

60 000

NucléotidesGènesSNP (single nucleotide polymorphism)Fréquence significativeAffectent la séquence codante de gènesOnt une consequence fonctionnelle

Probablement beaucoup plus

(Constitutional) COPY NUMBER VARIATIONS (CNV)

• Very common phenomenon: 1447 CNV, 360 Mb, 12% of the human genome

• Enzyme involved in xenobiotic metabolism

Deletion: CYP2A6CYP2B6 (partial)CYP2D6GSTM1GSTT1SULT1A1SULT1A3UGT2B7UGT2B10UGT2B11UGT2B17

Amplification: CYP2A6CYP2D6SULT1A1SULT1A3

Kinases Phosphatases

Protein arginineMethyltransferases

PRMT1

Histoneacetyltransferases

HAT HDAC Histone Deacetylases

HistoneDemethylases

HDM

HistoneMethylTransferases

HMT

DNA methylases DNM

HistoneN-terminal tail

(25-40 AA)

Methylation Phosphorylation Methylation Acetylation Lys Ser/Thr Arg Cit Lys

PADI demethyliminates

DNA

nucleosome

DNA methylation

Histone modification

EPIGENETIC MECHANISMS • DNA Methylation• Histone modification• Micro RNA

CpG islands

MTHFR

Folates

Homocysteine SAM

S-adenosyl methionine

SAH

Methionine THF 5, 10 methylene THF

Methyl-THF

Diet

MAT

GHMT

BHMT

SAHH

methyl

Genes • Oncogenes• Tumor suppressor genes• Genes involved in cellular disposition of xenobiotics

Arsenic Cadmium

Nickel Chrome

Tabac, alcool Thè vert

Ac valproique

DNA

DNMT DNA methyltransferases Diethylstilbestrol

↓ Gene expression ↑ Gene expression

Gene

Gene

• Prolifération cellulaire• Apoptose• Différenciation cellulaire• Réparation ADN• Morphogenèse • • • •• Enzymes• Transporteurs• Xénosensors• • • •

Prise en chargecellulaire desxénobiotiques}

GENES

Micro ARN

Transgenerational Epigenetic Inheritance ofXenobiotic Effects

Aberrant methylation pattern of thepromoters of estrogen-responsive genes

associated with the development of reproductive organs

Reproductive tractabnormalities

XENOBIOTICEXPOSURE

Vaginal and cervical cancer at young age

Diethylstilbestrol

MOTHER DAUGHTERGRANDDAUGHTER

+

AberrantMethylationPattern Transfer

First 3 months of pregnancy

New Faster Illumina Sequencer HiSeq 2500HiSeq® 2500 is Illumina’s next-generation sequencing system that that can allow researchers sequence an entiregenome in approximately 24 hours, “Genome in a Day”.Feb 17, 2012 « Advances in Genome Biology and Technology conference” in FloridaOxford Nanopore Technologies Ltd. is entering the gene-sequencing race with a new portable device that willallow people to analyze DNA on the go. The product, called MinION, is about the size of a USB memory stick, theclosely held Oxford, England-based company said today. MinION will be ready for sale in the second half of theyear at a cost of less than $900.The equipment can be clustered to sequence an entire human genome in as littleas 15 minutes.

Life Technologies, based in Carlsbad, California, on Jan. 10, 2012 said it is taking orders for its benchtop IonProton Sequencer. The machine, available for $149,000, is designed to provide a full transcript of a person’s DNAin a day for $1,000.

ECOGENETIQUE MOLECULAIRE

Problèmes d’organisation au plan national

• Dispersée• Fractionnée• Manque de visibilité• Manque de coordination

Problèmes économiques

• Selon la région, l’hôpital • Hétérogénéité des modes de financement et de fonctionnement

Inégalités • d’accés aux tests• de prise en charge et de paiement• de qualité et fiabilité des analyses

Considérations éthiques, légales, sociales et économiques

Proposition du test• Connaissances • Médecin

• Patient• Informations scientifiques

• Recommandations • Autorités• Industriels

• Xénobiotique / pathologie / poste• Facilités à réaliser le test• Coût de l'analyse• Responsabilités • Médicales

• Autorités

Prospectif ou Rétrospectif

Consentement éclairé écrit du patient

• Dépend de l'information que transporte le test • Pharmacogénétique• Révélatrice d'une pathologie• Facteur de risque pathologique ou autre

• Contenu va dépendre • Capacité du patient à comprendre l'information et ses conséquences• Effet psychologique du résultat du test• Informations complémentaires devront être données

Au cas par cas

Fréquence des phénotypes, pénétrance•


Réalisation de l'analyse

Qui doit faire les tests et dans quels conditions ?

• Vide juridique• Professionnel de la santé agréés dans des structures autorisées

• Possibilité d'information touchant à la santé• Difficultés d'interprétation et de fiabilité des tests

Résultats et interprétation de l'analyse

Fournis au prescripteur

Interprétés par le labo et le prescripteur • Pharmacologue ?• Généticien ?• Conseil génétique ?Utilisation du résultat

• Dépend de nb facteurs • Maladie / emploi• Traitement / emploi alternatif ou non• Thérapeutique / exposition "off-label"• Balance bénéfice / risque

• Toxicologue ?


Propriété et confidentialité de l'information

Pour le sujet • Résultats inclus dans le dossier médical• Information disponible à l'ensemble du personnel médical directement

responsable de sa santé mais appréhende la possibilité d'un accès à cesinformations par d'autres groupes sociaux

Pour la famille• Conséquences possibles Information PG+++ ex: situation d'urgence

Susceptibilité à une pathologie ou autres

Informations donnés par le médecin aux patients avec ses conséquences

Il est évident que dans certaines circonstances le médecin doitencourager le patient à donner ces informations au reste de la famille.

Autres groupes sociaux

• Inconvénients • Patient "difficile à traiter " "cher à traiter" ou "maladie sérieuse intraitable "

• Informations associées (maladie, addictions)

• Avantages • Patient pourra être traité efficacement, mieux que la population générale

• Problème de l’information révélée indirectement

• Réponse ?

• Individu "inemployable"

• Seul capable d’occuper un emploi


Conséquencesmédicales, sociales et économiques

considérables

Problème de santé publique


M2RToxMed octobre 2013 Paris · ECOGENETIQUE (Pharmaco/Toxicogénétique) Principes, applications...

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