Pharmacogénétique des antalgiques · Master 1 Santé Parcours PPT Pharmacogénétique des...

Master 1 Santé Parcours PPT

Pharmacogénétique des antalgiques

Xavier DeclèvesPharmacie-Pharmacologie-Toxicologie, Hôtel-Dieu

INSERM U705, CNRS UMR 7157Neuropsychopharmacologie des addictionsFaculté de Pharmacie Paris Descartes


Rappels de stratégie thérapeutique des antalgiques


Douleur Chronique….Question de santé publique

• Europe: 75 M douloureux chroniques• France: 7 M (15% de pop > 18 ans)• 4% traités par opioïdes forts• Douleur liée au cancer:3% des patients• Fort impact sur la qualité de vie

Etude européenne EFIC 2003


Douleur chronique et traitement

• 34% des douloureux sans traitement• 20% n’ont jamais pris de traitement• 50% ont des traitements ciblés

- 19% opioïdes faibles- 4% opioïdes forts

Etude européenne EFIC 2003


Prévalence

57% des patients atteints d’un cancer sont douloureux*

69% Douleurforte

30% Pas de

Traitement

* F.Larue, BMJ 1995

51%TraitementInadapté


Diagnostic

• Douleur neurogène• Altération partielle ou totale du système nerveux

périphérique ou central.

• Douleur nociceptive• Excès de stimulation des récepteurs périphériques (traumatismes, infections, agressions chimiques, ischémiques ou inflammatoires).


Caractéristiques de la douleur chronique

Intensité de la douleur

Temps

Douleur de fondstable dans la duréepersistante dans le temps

Pics algiquesprévisibles(non comptabilisés dans l’adaptation)imprévisibles (gérés par le patient)


Règles de l’OMS

• Voie la plus simple • Administration à heures fixes• Prescriptions personnalisées• Ne négligeant aucun détail• Respect des paliers


Paliers de l’OMS

si échec

Opioïdesfaibles

Douleurs modérées à sévères

CodéineDextropropoxyphène

Tramadolpoudre d’opium

Palier 2Palier1

Non opioïdesDouleurs légères à

modéréesSalicylésAINS

ParacétamolAcupan

si échec

Opioïdes forts

Douleurs sévèresMorphineFentanyl

Oxycodonehydromorphone

Palier 3


Morphiniques disponibles en France

• Date de mise sur le marché:1986 : Morphine LP1997 : Fentanyl transdermique1998 : Hydromorphone LP1999 : Morphine LI2000 : Oxycodone LP

• OMS 1997 : la morphine est le traitement de référence des douleurs modérées à sévèresliées au cancer


Palier 3: indications

• Douleur nociceptive modérée à intense

• Rotation des opioïdes

• Douleur neurogène


Pourquoi s’intéresser à la pharmacogénétique des opioïdes ?


EXPOSITION

VARIABILITES

PHARMACODYNAMIE(RECEPTEURS :nombre, affinité)

PHARMACOCINETIQUE(A.D.M.E)

POLYMORPHISMEGENETIQUE

PHYSIOLOGIE(AGE, SEXE, POIDS, GROSSESSE)

PATHOLOGIES(Insuffisances Rénale, Hépatique, Cardiaque, Brûlés …)

CHRONOBIOLOGIE

ENVIRONNEMENTOBSERVANCE

ECART DES CONCENTRATIONS

ACTIVESET

DES EFFETS

SOURCES DE VARIABILITE


Expositionau

xénobiotique

Cp Ce Biosignal R

Kin

Kout

Disposition Distributiondans laBiophase

Biosenseur Transduction Réponse

Pharmacocinétique ou Toxicocinétique

Pharmacodynamiqueou Toxicodynamique

Keo

Flux duBiosignal

D’après DE. Mager, Drug Metab. Disp., 2003

DE L’ EXPOSITION AUX EFFETS


0 250 500 750 1000 1250

3

6

9

12

15

Phénomène de tolérance

Effets des co-ingestions

Concentration plasmatique du psychotrope

Relation toxicocinétique - toxicodynamique


LES PROTEINES EFFECTRICESA L’ ORIGINE DE LA VARIABILITE

PK (TK) PD (TD)

Enzymes du MétabolismeProtéines circulantes de transportProtéines membranaires de transport

≈ 40a

2a

≈ 30a

Récepteurs

Protéines de transduction du signal etautres cibles pharmacologiques

750(368 clonés)

10n

a) Nombre impliqué en chimiothérapie


Facteurs de variabilité d’ordre pharmacogénétique des opioïdes

PK

PD

SANG

INTESTIN SNC

Transport et Métabolisme Cible

SANG

CYP450

UGT2B7


Pourquoi s’intéresser également à la pharmacogénétique des cibles pharmacocinétiques des antalgiques opioïdes ?

NB: En rouge figurent les protéines présentant des SNP fonctionnels

Médicament Transport Métabolisme Métabolites Métabolite actif

Morphine P-glycoprotéine UGT2B7 M6G, M3G oui (M6G)

Codéine CYP2D6 Morphine oui

Méthadone P-glycoprotéine CYP3A4 EDDP non

Fentanyl P-glycoprotéine CYP3A4 Norfentanyl non

Tramadol P-glycoprotéine CYP2D6 M1, M2 oui (M1)

Oxycodone P-glycoprotéine CYP2D6 oxymorphone oui

Pharmacocogénétique des antalgiques de palier 2


Métabolisme de la codéine

Master 1 Santé Parcours PPTD’après F. P. Guengerich, mol. interv., 2003

Metabolic ratio (log)

POLYMORPHISME GENETIQUE CYP 2D6

METABOLISEURSRAPIDES

CAUCASIENS: 85-90 %

METABOLISEURSLENTS

CAUCASIENS: 7-10 %METABOLISEURSULTRA RAPIDES

CAUCASIENS: 1-7 %

Debrisoquine

4 OH-Debrisoquine


SUBSTRATS DU CYP 2D6

Antiarrythmics Antidepressants Beta-blockers Neuroleptics Miscellaneous

Amiodarone Imipramine Propranolol Perphenazine Codeine

Encainide Desipramine Timolol Thioridazine Debrisoquine

Flecainide Amitriptyline Bufuralol Indoramin

Mexilitine Nortriptyline Metoprolol Phenformin

N-propylamaline Clomipramine Ecstasy

Propafenone Tramadol

Sparteine Oxycodone


CONSEQUENCES CLINIQUES DU POLYMORPHISME CYP 2D6

CYP 2D6 (MR)

CODEINE CODEINE- 6- GLUCURONIDE

10%

MORPHINE

MORPHINE 3- et 6- GLUCURONIDES

NORCODEINE

CYP 3A4

UGT2B7

CODEINE CODEINE- 6-GLUCURONIDE

NORCODEINE

CYP 3A4

SI METABOLISEUR LENT

Phénotypesans

composanteanalgésique

CYP 2D6 (MR)

CODEINE CODEINE- 6-GLUCURONIDE

NORCODEINE

CYP 3A4

SI METABOLISEUR ULTRA-RAPIDE

Phénotypeavec

hyperproduction de morphine


• Histoire de la maladie– Homme 62 ans– LLC– Pneumonie bilatérale, fièvre, toux– J1: Ceftriaxone, voriconazole,

clarithromycine, codéine (25 mg x 3/j)– J4: détérioration conscience (glasgow 6),

myosis– Naloxone 0.4mg/h: conscience normale– Biologie

• Créatininémie: 182 µM– Dosage médicaments:

• Codéine 114 µg/L (N: 13-75)• Morphine 80 µg/L (N: 1-4)• M6G 136 µg/L (N: 1-13)

– Génotypage:• CYP2D6 ultra-rapide

Gasche et al, NEJM 2004


Histoire de la maladie– Grossesse normale, Nouveau né RAS, Allaitement de la mère– Douleur post partum :

• Codéine 120 mg/j• Paracétamol 500 mg/j

– J7 léthargie, diminution prise de lait– J11: hospitalisation réa pédiatrique– J13: cyanose, mort– Médecine légale:

• Aucune maladie congénitale• Analyse toxicologique:

– Sang» Morphine sang 70 µg/L (N: 10-12)» Paracetamol sang : 5.9 µg/L

– Mère• Génotypage

– Hétérozygote CYP2D6*2x2 (UR)– UGT2B7*2: UR

Koren et al, The Lancet 2007

Intoxication grave chez un nouveau né


Métabolisme du tramadol

CYP2D6,…. CYP3A4,….

Subrahmanyam et al, 2001

Activité opioïde +++

Activité sérotoninergique

+++


Pharmacogénétique du tramadol

•Stamer et al, Pain 2003

Modification du profil d’analgésie: rapport

M1/M2

Métabolisme de l’oxycodone

Actif +++Peu actif


CYP3A4/CYP3A5

N-demethylation

CYP2D6

O-demethylation

Actif +++Peu actif

Interaction médicamenteuse :Oxycodone et inhibiteurs puissants de CYP450

J1

Etude: 12 volontaires sains, pharmacocinétique plasmatique de l’oxycodone

J3

Placebo

Paroxétine, 20 mg, po

Kétoconazole, 200 mg, po

J2

J1 J3J2

J1 J3J2

Paroxétine: inhibiteur du CYP2D6

Kétoconazole: inhibiteur du CYP3A4

Oxycodone, 0.2 mg/kg, po

J5J4J3

Interaction médicamenteuse: Oxycodone et inhibiteurs puissants de CYP450

Con

cent

ratio

n pl

asm

atiq

ue o

xyco

done

(n

g/m

L)

Temps (h)

Oxycodone + placeboOxycodone + paroxétineOxycodone + kétoconazole

Association déconseillée33

t1/2 inchangée = pas d’effet sur l’élimination

Tmax inchangé = pas d’effet sur facteur vitesse

Cmax + 77%

AUC0-infini + 143%Facteur quantité F↑

Kummer et al, 2011

t1/2 ∼ 6h

Antalgiques de palier 3

Structure génomique chez l’homme du récepteur Mu des

opioïdes

Structure génomique chez l’homme

• 2002 :– Chr 6q24-25, 90kb – 4 exons et 3 introns (Xin et al. AAPS PharmSci. 2002)

C-Term

N-Term

Extracellulaire

Intracellulaire

Exon 1 : 290 bp97 AAs

Exon 2 : 353pb118 AAs

Exon 4

174 AAsExon 3

12 AAs

][

Intron 3 : 27kb

Intron 2 : 773pb

Intron 1 : 50kb

2005

2003, Exon 15, trouvé dans le cerveau

•Existerait un exon 18 donnant des récepteurs ressemblants à MOR1V de la souris?•Pas d’exon 8, 9 et 19

•Existerait un exon 18 donnant des récepteurs ressemblants à MOR1V de la souris?

•Protéine ressemble mMOR1G (6TM)

2003, Exon 7

(Pan et al. Biochem Biophys Res Commun. 2003)

(Pan et al. Neuroscience. 2005)

Cellules de neuroblastome

(Pan et al. DNA Cell Biology 2005)

Les polymorphismes

Le polymorphisme c.A118G• Asn40Asp : suppression d’un site de N-

glycosylation dans la partie extracellulaire du récepteur (conformation permettant transport du récepteur vers la membrane) mais pas de changement dans la structure tertiaire(Bond et al. PNAS 1998; Bergen et al. Mol. Psychiatry 1997)

• Pas de différence d’affinité mais expression réduite de l’ARNm et de la protéine issue de l’allèle muté dans les cellules HEK293 ou CHO mais pas problème de stabilité de l’ARNm (Beyer et al. J. Neurochem. 2004, Zhang et al. J. Biol. Chem. 2005)


Le RÉCEPTEUR µ DES OPIOIDES

4Gène OPRM1

4SNP: A118G

4Fréquence allélique: 10-15%

4Asn40Asp4Suppression d’un site de N-glycosylation

4118GG : efficacité (expression ?) moindre du récepteur


Le SNP A118G du gène OPRM1 (récepteur µ) influence la dose efficace de morphine

(Reyes et al, Pain 2006)

• Cohorte de 207 patients– Morphine 3 jours dose stable, soins palliatifs

cancer• Génotypage A118G du récepteur Mu

– AA (n = 166) 112– AG (n = 36) 132– GG (n = 5) 216

Dose de morphine (mg)


Reyes et al, Pain 2006• 207 patients

– Morphine 3 jours dose stable, soins palliatifs cancer

• SNP récepteur Mu (A118G)dose morphine

– AA (n = 166) 112 96; 128 3 3.60 (2.6)

– AG (n = 36) 132 76; 187 4 4.10 (1.8)

– GG (n = 5) 216 60; 371 2 2.0 (1.2)


Janicki et al, Anesth Analg 2006

• Patients– Douleur chronique cancer : n=121

– Douleur aigue post op : n=101

– SNP récepteur Mu (A118G)• Pas association génotype et douleur post op ou

dose morphine


Chou et al, Acta anaesthesiol Scand 2006

• Patients– Post op douleur arthroplastie du genou :

n=147– SNP récepteur Mu (A118G)

• GG (n=13) : dose morphine 40.4 mg pendant 48h post op

• AA (n= 74) : dose morphine 25.3 mg• AG (n= 33) : dose morphine 25.6 mg


Chou et al, anesthesiology 2006• Patients

– Femme hystérectomie : n=80


Coulbault et al, Clin Pharmacol Ther 2006

• Patients– Chirurgie colorectale : n=74

• SNP récepteur Mu (A118G)• GG (n=2) : dose morphine 58.5 mg/24h• AA (n= 57) : dose morphine 49.9 mh/24h (NS)

• SNP P-glycoprotéine (C3435T)– Pas d’association avec dose morphine


Lotsch et al, Anesthesiology 2002

• 2 patients âgés, douleur chronique, IR• Patient 1:

– M6G: 1735 nM– Tolérance morphine excellente– SNP 118AA

• Patient 2:– M6G: 941 nM– Tolérance morphine mauvaise (somnolence,

engourdissement)– SNP 118GG


La COMT: Catechol-O-MethylTransferase

4SNP: Val158Met

4Activité enzymatique Met/Met 3 fois plus faible que Val/Val

4Fréquence allélique : 45 %


Au niveau central: Emotions, douleur et génétique

Etat basal

Réponse à la douleur

Forme active de COMT: val158.

Réduit l’activité de la dopamine, augmente l’activité des µ, moins de douleur et de comportement douloureux

Zubieta et coll, Science 2003

Les homozygotes pour l’allèle met158 montrent:• diminution de la réponse opioïde µ à la douleur vs homozygotes val158.

• taux plus élevés de composante sensorielle, affective et un état négatif plus élevé.

met158 val158


La mutation Met158Val influence la dose efficace de morphine

(Rakvag et al, Pain 2007)

Val/Val (n =44) Val/Met (n =96) Met/Met (n =67)

Morphine dose (mg/24 h) 155 (160) 117 (100) 95 (99)

Morphine serum (nmol/l) 119 (199) 86 (88) 78 (72)

M6G serum (nmol/l) 711 (992) 506 (493) 410 (484)

M3G serum (nmol/l) 3809 (4436) 2812 (2209) 2536 (2707)

Genotype

207 patients caucasiens présentant une douleur cancéreuse


LES PROTEINES MEMBRANAIRES DE TRANSPORT« 15% des gènes humains codent 4500 protéines de transport »

Paulsen, FEBS Lett., 1998 ; J. Mol. Biol., 1998

ATP-Binding Cassette(ABC)

Major Facilitator Superfamilly(MFS)

Solute Carrier

(SLC) 50 %

50 %


INTESTINE(enterocyte)

FECESORALEXPOSURE SecretionAbsorption

LIVER(hepatocyte)

BILE

Efflux

Uptake

Excretion

BBB(brain microcapillary

endothelial cell)

Efflux Uptake

BRAIN

KIDNEY(tubule proximal cell)

URINE

Secretion

Reabsorption

Filtration

From JM SCHERRMANN-Comprehensive Med.Chem, 2007

TRANSPORT IN PHARMACOKINETICS


Noms ABC1 MDRP-gp

MRP ALD OABP GCN20 WhiteBCRP

Sous-familles

ABCA ABCB ABCC ABCD ABCE ABCF ABCG

Membres 12 11 13 4 1 3 5 (+1?)

49 transporteurs ATP – Binding Cassette chez l’Homme

1ère époque : cancérologie (1970 - )Phénomène MDR (Multi Drug Resistance) MDR1, P-glycoprotéine, ABCB1 Mdr1a et Mdr1b chez les rongeurs

cavéoline2 ème époque : pharmacologie (1990-)Expression tissus sains (Protection et Détoxication)

La super famille des protéines ABC


La P-GLYCOPROTÉINE

4Transporteur d’efflux: ABC transporteurs

4Gène MDR1 (ABCB1)

4SNP: C3435T

4Fréquence allélique 45%

4 Ü expression P-gp (Hoffmeyer et al, PNAS 2000)

INTESTIN

SANG

CERVEAU


From Romsicki and Sharom, 1999

Flippase activity

D

DD

D

D

3 mécanismes :

-Pore aqueux

- Aspirateur (Vacuum cleaner)

-Translocation (Flippase)

Mécanismes d' efflux de la P-gp


Anti-cancéreuxDoxorubicine, taxoïdesVincristine, vinblastineCardio-vasculaireDigoxineQuinidineAnti-protéasesIndinavirNelfinavirSaquinavirAnti-diarrhéiquesLopéramideAntibiotiquesErythromycineImmunosuppresseursCyclosporine

StéroïdesDexaméthasoneInhibiteurs calciquesVérapamilAntagonistes adrénergiquesTalinololAnti-histaminiques H1fexofénadineAnti-histaminiques H2CimétidineAnti-dépresseursAmitriptylineAntalgiquesMorphineOxycodoneMéthadone

Quelques substrats de la P-glycoprotéine


Les SNP 3435T (ABCB1) ou 118A (OPRM1) prédisposent à une meilleure activité analgésique de la morphine

(Campa et al, CPT 2008)

• ABCB1 3435T: Expression (ou activité?) de la P-gp plus faible donc plus de morphine dans le sang et le cerveau

• OPRM1 118A: récepteur Mu plus efficace donc activité morphine plus forte

• Hypothèse:Analgésie plus forte pour les 3435TT et 118AA ?


L’haplotype 3435T (ABCB1) et 118A (OPRM1) prédisposent à une meilleure activité analgésique de la

morphine (Campa et al, CPT 2008)


Méthodologie recherche SNP

• Prélèvement: 5ml de sang EDTA• Extraction ADNg et dosage ADN• PCR: amplification région spécifique

– Séquençage direct– Digestion enzymatique : PCR-RFLP– PCR quantitative et courbe de fusion


PCR


Amplification par PCR


Méthodologie Hôtel Dieu(ROCHE, Light Cylcler)

Sondes pour la détection de mutation

Sonde d‘ancrage Sonde de mutation

Le Tm de la sonde de mutation est environ 5 °C plus bas que le Tm de la sonde d‘ancrage

perfect match

mismatch


Mismatch

Perfect match

Températurebasse moyenne élevée

Application: détection de mutation


Génotypage par courbe de fusionMutation ponctuelle (Facteur V Leiden)

Homozygote sauvageHomozygote mutantHétérozygote muté


Courbe de fusion

SNP C3435T Light Cycler

CC

CTTT

génétique & antalgiquesCONCLUSIONS POUR LE CLINICIEN :

• Intérêt dans la physiopathologie de la douleur :– dans la prédisposition à développer un syndrome douloureux

chronique• Intérêt en clinique:

– Efficacité thérapeutique– Interactions médicamenteuses : +++ le plus avancé– Développement d’effets secondaires– Développement d’abus médicamenteux voire d’addictions

Ø Un domaine en plein essorØ Pour une pratique courante en antalgie ? Ø Limites de prédictivité

Conclusions• Développement des tests de pharmacogénétique

des antalgiques au sein de METHEO– Validés:

• CYP2D6• MDR1: C3435T, G2677T/A• OPRM1: A118G• COMT: Met158Val

– En cours : UGT2B7, MRP2, Kappa, Delta…

• Nécessité de mettre en place des études depharmacogénétique pour les antalgiques– Oxycodone, tramadol, méthadone– Effets antalgiques et secondaires

• Ne pas oublier la pharmacocinétique…

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