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Pharmacocinétique
J. MORAGNY
IFSI 1ère année
Conflit d’intérêt
Présentation élaborée sans conflit d’intérêt.
Les marques présentées le sont à seul titre d’exemple.
• Pour qu’un médicament agisse, il faut qu’il soit – Présent au site d’action
– Pendant une durée suffisante
– A la quantité (concentration) optimale
• La quantité (concentration) du médicament dans l’organisme – Varie selon les modalités d’administration
– Varie selon les sujets et les situations
– Conditionne fréquemment l’équilibre effets souhaités/effets indésirables
Pharmacocinétique Introduction
Pharmacocinétique Introduction
Dose (posologie)
Concentration Sang
Site d’action
Effets pharmacologiques
Pharmacocinétique
Relation Pharmacocinétique -- Pharmacodynamie
Pharmacodynamie
Pharmacocinétique Définition
• Devenir du médicament dans l’organisme depuis son administration jusqu’à son élimination
– Étude de l’évolution des concentrations du médicament dans l’organisme au cours du temps
– Étude des processus physiologiques impliqués
• Étude des situations (physiologiques, pathologiques ou environnementales) pouvant modifier les concentrations
• Objectif ultime = détermination des modalités d’administration du médicament chez le sujet traité
Pharmacocinétique Définition
• Discipline qui:
– Étudie les effets de l’organisme sur le médicament
– Est essentielle à la connaissance des médicaments et à leur utilisation en clinique
– Guide, en fonction de la pathologie à traiter et du patient concerné
• Le choix du médicament
• Le choix des modalités d’administration (voie d’administration, doses, intervalles,…)
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Partie 2: Aspect quantitatif de la pharmacocinétique
– Étude de la relation « dose-concentration »
– Définition des principaux paramètres pharmacocinétiques
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Partie 2: Aspect quantitatif de la pharmacocinétique
– Étude de la relation « dose-concentration »
– Définition des principaux paramètres pharmacocinétiques
Aspects qualitatifs Notions préalables
• Le médicament est une substance exogène (xénobiotique)
– elle pénètre dans l’organisme,
– Son devenir ultime est d’être éliminée
• Le devenir du médicament comprend 4 étapes, dites ADME
– Absorption (pénétration) dans l’organisme
– Distribution (diffusion) dans l’organisme
– Métabolisme (biotransformation)
– Élimination
Aspects qualitatifs Schéma simplifié
Compartiment sanguin
Tissus /organes
Site d’action (effet)
Réservoirs
Médicament
Aspects qualitatifs Notions préalables
• Les étapes d’ADME – Coexistent dans le temps
– Ne sont pas obligatoirement toutes impliquées pour un médicament donné
• L’absorption concerne toutes les voies d’administration, à l’exception des voies intravasculaires
• Les étapes A, D et E nécessitent le franchissement de barrières physiologiques – Passage de la molécule d’un site de l’organisme à l’autre
– Transfert à travers les membranes biologiques (transferts transmembranaires)
Notions préalables Transfert transmembranaires
Par Cell_membrane_detailed_diagram_en.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative work: Masur — Ce fichier est dérivé deCell membrane detailed diagram en.svg:, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19879915
Notions préalables Transfert transmembranaires
Par LadyofHats Mariana Ruiz — Own work. Image renamed from File:Cell membrane detailed diagram.svg, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6027169
Notions préalables Transfert transmembranaires
Diffusion passive à travers les lipides
Canal aqueux
Transporteur actif
Canaux hydriques ou aquaporines
Protéines transmembranaires formant un canal pour les molécules d’eau. Rôle très limité pour médicaments car sélectifs des molécules d’eau.
By OpenStax College [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons
Diffusion passive
Diffusion passive
By 2007-02-04 (English original); 2010-09-15 (French translation) [Public domain], via Wikimedia Commons
• Processus fréquent pour les médicaments
• Concerne les molécules
– De poids moléculaire inférieur à 600 daltons
– Sous forme liposoluble, non ionisée et libre • Coefficient de partage eau/huile
• pKa de la molécule et pH du milieu
• Non liée aux protéines plasmatiques
• Fonction de la surface d’échange
Diffusion passive
• Processus suivant la loi de Fick – Dépendant du poids moléculaire
– Dans le sens du gradient de concentration
– Non spécifique
– Non saturable
– Sans dépense d’énergie (pas besoin d’ATP)
– Sans compétition entre molécules
Diffusion passive
Transport actif
• Fait appel à un transporteur membranaire – Indépendamment du gradient de concentration
– Spécifique
– Saturable
– Énergie fournie par hydrolyse de l’ATP
– Compétition entre molécules
• Présents au niveau de très nombreux tissus – Limitent l’entrée ou favorisent l’extrusion des molécules
Transport actif
Transport actif
By LadyofHats Mariana Ruiz (English original); Vaderf (French translation) - Translation of Image:Scheme facilitated diffusion in cell membrane-en.svg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11495957
Cas particulier filtre poreux
• Libre passage des molécules à travers les pores de la membrane
• Phénomène passif similaire à la diffusion passive et suivant les mêmes lois physiques
• Ne dépend que de la taille des molécules – PM < 65000 Da
• Concerne en particulier le glomérule rénal
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Absorption
• Distribution
• Métabolisme
• Élimination
Absorption Définition
• Pénétration du médicament dans l’organisme
• Passage du principe actif de son site d’administration à la circulation sanguine
• Processus passif, actif,… selon caractéristiques de la membrane à traverser
• Absorption orale (digestive), cutanée, rectale, pulmonaire,…
Absorption Évolution des concentrations sanguines
Temps
Co
ncen
trati
on
san
gu
ine
Absorption +++
Elimination +
Absorption +
Elimination +++
Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
Voies entérales : orale, sub-linguale, rectale
Voie pulmonaire
Voie percutanée
Voies locales : oeil, oreille, peau...
Voies sans effraction
Voies avec effraction Voies parentérales : veineuse, musculaire, sous cutanée
Voies locales : articulaire, thécale,...
Voie orale
Médicament « par la bouche », dégluti,
Avantages:
pratique +++ (ambulatoire, répétable, mise en œuvre simple), économique, grandes quantités….
Limites: non résorption, instabilité du médicament, coopération du sujet (coma, enfant), troubles digestifs, compatibilité avec alimentation, latence d'action, effet de premier passage hépatique, …
Absorption digestive
• Pénétration du médicament dans l’organisme (circulation sanguine) après administration orale
• Peut avoir lieu à tous les niveaux du tube digestif
rectum
Absorption digestive
• Administration orale = per os
• Avant d’arriver dans la circulation sanguine, le médicament: – Peut être dégradé dans la lumière du tube digestif
– Doit franchir la barrière entérocytaire
– Doit traverser le foie (hépatocytes et sécrétion biliaire)
• Processus complexe impliquant: – Le franchissement de membranes
– Une dégradation éventuelle par les enzymes extra et intracellulaires
– Une possible activation par les enzymes
• Caractérisé par le paramètre de biodisponibilité orale
• Solubilisation du médicament
• Dégradation du principe actif – Insuline, pénicilline G,…
– Formes galéniques gastro-résistantes
• Propriétés physico-chimiques (pH, pKa,…) – Médicaments non absorbés
– (effet local)
Absorption digestive Phénomènes intraluminaux
Forme pharmaceutique solide
Agrégats
Particules
Principe actif en solution
Forme pharmaceutique solide
Agrégats
Particules
Principe actif en solution
Absorption digestive Effet de premier passage (EPP)
• Définition – Perte de médicament avant son arrivée dans la circulation générale,
dès son premier contact avec l’organe responsable de la biotransformation ou des processus de sécrétion (entérocytes, bile)
Clinical Pharmacology & Therapeutics (2007) 81, 631–633.
Absorption digestive Effet de premier passage (EPP)
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Absorption digestive Effet de premier passage (EPP)
• Maximal pour la voie orale / autres voies non orales
• Réduit par voie sublinguale – Accès direct veine cave supérieure, pas d’EPP
• Mécanisme pouvant être activateur
Absorption digestive Variabilité des concentrations sanguines
Absorption digestive Cycle entéro-hépatique
• Boucle de réabsorption du médicament après captation hépatique et sécrétion par la bile
Lumière intestinale
FOIE Circulation sanguine
Bile
Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
Voie sub-linguale
Médicament non dégluti,
résorbé par muqueuse buccale,
Sous la langue (richement vascularisée)
Avantages :
pas de destruction digestive, rapidité d’action, pas d’effet de premier passage hépatique
Inconvénients : médicaments tolérés uniquement, coopérativité du patient (enfant), quantités limitées,…
Voie sub-linguale
Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
Voie rectale
Avantages :
pas de destruction gastrique, relative rapidité d’ action, effet de premier passage limité,
pédiatrie: facilité d'emploi
Inconvénients : résorption aléatoire, inutile en cas de diarrhée, coopérativité du patient, …
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Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
Voie percutanée
Percutanée pour diffusion générale par opposition à « cutanée » = voie locale Le médicament est appliquée sur la peau et diffuse dans tous l’organisme.
Avantages :
Possibilité de diffusion en continue du médicament, pas de premier passage hépatique, pas de destruction digestive, forme pratique à utiliser
Inconvénients :
Peu de molécules adaptées, action lente, pas toujours bien tolérée, esthétique
Voies locales
Cutanée,
oculaire,
digestive ( lumière digestive)…
Risque de diffusion générale !!
Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
Voie pulmonaire
Produits volatils et gazeux,
action rapide,
Action à visée locale (bêta-mimétiques bronchodilatateurs), risque général
Action générale: anesthésiques volatils et gazeux
Voies d’administration des médicaments
"Diagram showing the circulatory system of the body CRUK 299" by Cancer Research UK - Original email from CRUK. Licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg#mediaviewer/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
Voie intraveineuse
Voies sous-cutanée, intramusculaire, transdermique
Voie pulmonaire
Voie sublinguale
Voie orale
Voie rectale
La voie intraveineuse
Avantages
– Effet très rapide, voie de l’urgence
– Pas de dégradation des principes actifs dans le système digestif, dans le foie (1er passage)
– Contrôle précis des quantités
Inconvénients
– difficulté d’administration (matériel, technique, conditions cliniques)
– risques techniques (extravasation, piqure artère,...),
– risques infectieux
– conditions: stérilité, apyrogènicité, miscibilité, compatibilité si injections successives
Voie sous-cutanée
Voie intramusculaire
Voie intra-dermique
Voie administration = acte médical
Intra-artérielle,
Intra-rachidienne (intra-thécale): dans le LCR,
Intra-cardiaque: dans les cavités cardiaques,
Intra-articulaire: épaule, genou…
Péri-durale: espace entre dure mère et paroi du canal rachidien
Absorption Autres voies d’administration des médicaments
• Toute voie d’administration non intravasculaire directe – Intramusculaire, sous-cutanée, péridurale
– Pulmonaire, nasale, auriculaire, oculaire
– Transcutanée
– Rectale, sub-linguale
– ….
• Est caractérisée par des paramètres de biodisponibilité propres : – La biodisponibilité est une caractéristique pour un médicament et une
voie d’administration donnés
– Un médicament sera absorbé différemment selon la voie (forme) d’administration
Absorption Biodisponibilité
• La biodisponibilité correspond à la fraction de la dose administrée qui va être absorbée par une voie d’administration donnée et parvenir dans la circulation générale • Biodisponibilité orale, rectale, transcutanée,…
• Elle peut varier (pour un médicament et une voie donnés) :
• de 0 (médicament non absorbé) • à 100% (médicament totalement absorbé)
Biodisponibilité orale
100%
Biodisponibilité
• On la détermine par comparaison à la voie intraveineuse (100% dans la circulation sanguine)
Biodisponibilité
• La biodisponibilité d’un médicament pourra varier chez un sujet donné. exemple pour une biodisponibilité orale : • Pathologies digestives,
femme enceinte, nouveau-né • Substance interférant avec
l’absorption : autre médicament ou nutriment
• Repas • …
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Absorption
• Distribution
• Métabolisme
• Élimination
Distribution Définition
• Répartition du médicament dans l’ensemble de tissus et organes
• A partir du compartiment vasculaire
• Donc, phénomène à deux niveaux: – Distribution sanguine ou plasmatique
– Diffusion dans les tissus
Distribution Distribution sanguine
• Dans la circulation sanguine, le médicament peut exister sous 2 formes: – Liée aux éléments figurés du sang ou aux protéines plasmatiques
– Non liée, libre, correspondant à la forme hydrosoluble
• La liaison aux protéines plasmatiques ne concerne pas tous les médicaments
• Lorsqu’elle existe, elle est (sauf exceptions) réversible – Équilibre dynamique
– Loi d’action de masse [médicament libre] + [Protéine] [Médicament-Protéine]
– La forme liée peut se dissocier dès que la forme libre a gagné les tissus ou a été éliminée
Distribution Distribution sanguine
Distribution Distribution sanguine
• Les protéines plasmatiques concernées:
– Albumine
– a-1 glycoprotéine acide, g globulines, lipoprotéines
• Caractéristiques de la liaison:
– Rapide (quelques secondes)
– Réversible
– Plus ou moins spécifique
– Parfois saturable et soumise à compétition
Distribution Distribution sanguine
[médicament libre] + [Protéine] [Médicament-Protéine]
• Saturable
• Non diffusible
• Libéré progressivement
• Non éliminable
• Pas d’effet pharmacologique
• Non saturable
• Diffusible
• Biotransformable
• Éliminable
• Supporte l’effet pharmacologique
Distribution Distribution sanguine
• Paramètres de la fixation: – Pourcentage de fixation
• Peut varier de 0 à 99.99%
– Affinité (ka) = solidité de la fixation
– Nombre de sites occupés (N) = capacité de fixation de la protéine
• N = nxP, avec n = nombre de sites présents sur une molécule de protéine et P = concentration molaire en protéine
• Variables selon le médicament et la protéine réceptrice
Distribution Distribution sanguine
Type de fixation Type 1 Type 2
Nature du PA Acide faible Base faible
Protéine fixatrice Albumine a1-glycoprotéine
Affinité Forte Faible
Nombre de sites petit < 4 Élevé > 30
Saturation oui non
Compétition oui non
Risque de déplacement possible peu probable
Distribution Distribution sanguine
• Conséquences de la fixation: – Diffusion tissulaire retardée, plus lente
• Sauf si affinité tissulaire supérieure
– Prolongation du temps de présence dans l’organisme • Sauf si affinité pour organe d’élimination supérieure
• Intérêt en pratique : – Variations physiologiques ou pathologiques des protéines
plasmatiques – Risque d’interactions médicamenteuses
• Très faible si c’est le seul processus concerné • Pertinence clinique si processus d’élimination altérés également
(par le médicament interférant lui-même ou altération physiologique ou pathologique)
Distribution Distribution tissulaire
• Le médicament doit atteindre son site d’action pour produire l’effet pharmacologique
• Il atteindra tous les tissus dans lequel il est capable de diffuser (effets colatéraux)
• La forme libre peut diffuser dans les tissus selon: – Affinité respective tissus - protéines plasmatiques
– Affinité particulière : accumulation tissulaire
– Caractéristiques du PA : poids moléculaire, ionisation, coefficient de partage,…
– Irrigation des organes
– Structure de la barrière tissulaire
Distribution Barrière tissulaire
Distribution Distribution tissulaire
• Certains tissus sont plus isolés que d’autres
– Protection des organes et tissus
– Relative !
– Difficulté d’accès des médicaments
Distribution
Paramètres quantitatifs
• Pourcentage de liaison aux protéines plasmatiques
• Rapport des concentrations tissus/sang
• Volume de distribution
Distribution
Paramètres quantitatifs
• Volume de distribution = volume dans lequel devrait être dissous le médicament pour être partout à la même concentration que dans le plasma
C = 2 mg/L C = 0.02 mg/L
10 mg 10 mg
Vd = 5 litres Vd = 500 litres
Interprétation :
• Vd faible (ex : 5L) => le médicament reste dans le compartiment vasculaire et ne diffuse pas
• Vd très important (ex : 500L) => le médicament diffuse hors du compartiment vasculaire et se concentre dans un ou plusieurs organes
Conséquences :
Très variables, par ex, Vd important = concentration = possibilité de stockage dans un organe et de relargage au fil du temps
Distribution
Paramètres quantitatifs
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Absorption
• Distribution
• Métabolisme
• Élimination
Métabolisme Définition
• Ensemble des biotransformations que va subir le médicament
• Ne concerne pas tous les médicaments
• Modifications de la structure chimique
• Transforme le PA en métabolite(s) plus hydrosolubles, éliminables dans les urines
• Réactions enzymatiques
• Foie principalement (intestin, poumons, rein,…)
• Concourt à l’élimination car le médicament en tant que tel disparaît de la circulation
Métabolisme Réactions mises en jeu
Métabolisme Vue d’ensemble
desmethyl
glucuronide
UD
P-g
lucu
ron
osyl
tran
sfe
rase
Métabolisme Il y a donc plusieurs espèces circulantes
0
50
100
150
0 6 12 18 24
Principe actif
métabolite 1
métabolite 2
métabolite 3
Métabolisme Caractéristiques du métabolisme
• Les métabolites peuvent être – Nombreux (réactions enzymatiques en cascade)
– Inactifs ou moins actifs que le médicament initial
– Aussi actifs ou plus actifs que le médicament initial
– Toxiques (ex. du paracétamol,…)
• Donc, ce processus – modifie l’activité des médicaments
– facilite leur élimination,
– permet la neutralisation de substances toxiques
• Mais – peut produire des substances toxiques
– peut être modifié par divers facteurs, avec des conséquences sur les effets du médicament
Métabolisme Réactions mises en jeu
• Deux grands types de réactions enzymatiques
– Réactions de fonctionnalisation
– Réactions de conjugaison
hydrosolubilité
M M-OH M-OR
O2 ROH
Métabolisme Réactions de fonctionnalisation
• oxydation par un cytochrome P450
• autres réactions d’oxydation
• réduction
• hydrolyse d’ester, d’amide, de liaison peptidique
oxydation aliphatique oxydation aromatique N-oxydation S-oxydation
Métabolisme Enzymes des réactions de fonctionnalisation
• Essentiellement représentées par la superfamille des cytochromes P450 (CYP450)
• Nombreuses isoenzymes – Grande homologie de structure
– Mais différences structurales et fonctionnelles
– Classification de Nebert
CYP2D6*4
Super famille génique Famille
Sous-famille Isoenzyme
Variant allélique
Métabolisme Enzymes des réactions de fonctionnalisation
• Cytochromes les plus souvent en jeu : 3A4/5, 2D6, 1A2, 2C9, 2C19
• Moins fréquemment : 2B6, 2C8, 2E1, 2J2
Métabolisme Enzymes des réactions de conjugaison
• UDP-glucuronyl-transférases – Classification similaire (ex.UGT1A1*28)
• Sulfo-transférases
• N-acetyl-transférases
• Glutathion-S-transférases
Métabolisme Vue d’ensemble, rappel et précision
desmethyl
glucuronide
UD
P-g
lucu
ron
osyl
tran
sfe
rase
Métabolisme Vue d’ensemble, rappel et précision
Métabolite toxique
Elimination
Métabolites
inactifs
Bromazépam
T½=8-20h Lorazépam
T½=10-20h
Oxazépam
T½= 8h
Clorazépate
T½= 2,3h
Prazépam
T½= qql min
Diazépam
T½= 32-47h
Chlordiazépoxide
T½= 10-20h
Nordazépam
T½= 30-150h
Demoxepam
T½=35-40h
Temazépam
T½= 3-13h
Lormetazépam
T½ = 10h
Desmethylchlordiazépoxyde
T½= 6-24 h
Métabolisme Informations utiles au professionnel de santé
• Intensité du métabolisme – Varie de 0 à 100%
– Sensible à l’état de fonctionnement du foie
• Nature des métabolites formés – Actifs, inactifs, toxiques
• Voies enzymatiques impliquées – Permettra d’anticiper les modifications du métabolisme
liées aux variations d’activité de ces voies • Interactions médicamenteuses
• Facteurs génétiques
Métabolisme Modification d’activité d’une voie enzymatique
• Inhibition enzymatique
– interaction avec un autre médicament qui entre en compétition avec, ou inactive, la même isoenzyme
Le substrat S (= médicament 1) s’accumule en présence de l’inhibiteur I (médicament 2) Le métabolite M (du médicament 1) est formé en moins grande quantité Les effets résultants dépendent des caractéristiques de chaque produit (actif, inactif, toxique)
M
M
Métabolisme Modification d’activité d’une voie enzymatique
• Induction enzymatique
– interaction avec un autre médicament qui augmente la quantité d’enzyme disponible
Le substrat S (médicament 1) est davantage consommé en présence de l’inducteur (médicament 2, non représenté) Le métabolite M (du médicament 1) est formé en plus grande quantité Les effets résultants dépendent des caractéristiques de chaque produit (actif, inactif, toxique)
M
M
M
M
Métabolisme Modification d’activité d’une voie enzymatique
• Polymorphismes génétiques
codéine morphine
CYP2D6
codéine morphine
CYP2D6
Les sujets déficients en CYP2D6 ne bénéficient pas des effets antalgiques de la codéine
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Absorption
• Distribution
• Métabolisme
• Élimination
Élimination Définition
• Disparition du médicament de l’organisme – (Métabolisme)
– Élimination proprement dite = sortie de l’organisme
• Voies d’élimination: – Rein : élimination urinaire +++
– Foie : excrétion biliaire ++
– Poumons : air exhalé
– Peau : sudation
– Tube digestif : sécrétions digestives
– ….
Élimination
Notion de Clairance
• Définition = Volume de sang totalement débarrassé d’une substance (médicament) par unité de temps
• Paramètre représentant la capacité d’épuration du sang :
– par un organe particulier (foie, rein, autres):
CLHEP = CLMETABOLISME + CL EXCRETION BILIAIRE
– ou par l’organisme entier CLTOTALE = CLHEP + CLREIN + CLAUTRES
Élimination Élimination rénale
• Rein = principal organe d’élimination des médicaments ou de leurs métabolites
• Sang => néphrons => urines
Élimination Élimination rénale
Élimination Filtration glomérulaire
• Glomérule : endothélium fenêtré
• Passage libre – PM < 65000 Da
– Médicaments non liés
• Clairance de filtration maximale = 120 ml/min
• Processus obligatoire pour tous les médicaments s’ils répondent aux critères de taille
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Élimination Réabsorption tubulaire
• Processus non obligatoire pour un médicament
• Concerne les molécules qui ont été filtrées
• Retour dans la circulation sanguine
• Diffusion passive
– Sensible au pH urinaire (degré ionisation)
• Ralentit/retarde l’élimination
– Modifiable par alcalinisation ou acidification des urines
Élimination Sécrétion tubulaire
• Processus non obligatoire pour un médicament
• Concerne les molécules qui n’ont pas (encore) été filtrées ou qui ont été réabsorbées, principalement des molécules polaires
• Transport actif via transporteurs – Saturation
– Compétition
– Risque d’interactions
médicamenteuses
Élimination Clairance rénale
Cart Cvein
CLRENALE = CLFG + CLSEC - CL REABS
Filtration Sécretion
Réabsorption
Élimination rénale Conséquences pour l’emploi des médicaments
• Importance relative de l’élimination rénale par rapport à l’élimination totale ?
CLTOTALE = CLRENALE + CLHEPATIQUE + CLAUTRES
• Si rôle du rein prépondérant: – État de fonctionnement du rein
• Âges extrêmes, maladies rénales,…
– Association à d’autres médicaments interférant / transporteurs
– Modification de fraction libre (augmente élimination)
Élimination Elimination hépatique
• Se fait par excrétion biliaire vers la lumière intestinale
• Médicament ou métabolites dans la circulation sanguine => Foie (canalicules biliaires) => passage dans la vésicule biliaire => tube digestif: – Réabsorption (Cycle entérohépatique)
– Élimination fécale
• Concerne surtout les grosses molécules et les métabolites conjugués
• Fait intervenir des transporteurs membranaires
Élimination Les autres voies
• Anecdotiques en terme de quantité éliminée
• Peuvent être impliquées dans des effets annexes :
– Coloration des larmes, sueurs, salive, etc.
– Haleine
– Mesure de concentration dans les phanères
Plan du cours
• Partie 1: Aspect qualitatif de la pharmacocinétique
– Description des processus physiologiques impliqués dans le devenir des médicaments dans l’organisme
• Partie 2: Aspect quantitatif de la pharmacocinétique – Étude de la relation « dose-concentration-effet »
– Définition des principaux paramètres pharmacocinétiques
Pharmacocinétique
Relation dose-concentration-effet
• Étude de la relation dose-concentration-effet – Relation entre la concentration dans un fluide
(généralement le plasma) et l’effet ou la toxicité du médicament
– Relation entre la dose administrée et la concentration dans le fluide
• En combinant les deux, relation entre la dose et l ’effet
Pharmacocinétique
Corrélation concentration sanguine / efficacité clinique
Pharmacocinétique
Corrélation concentration sanguine / toxicité
Pharmacocinétique
Relation dose-concentration
Une posologie concentrations différentes
Fortes variabilités interindividuelles
Les posologies ne permettent pas de présumer de l’efficacité du traitement
Pas de relation dose-concentration
Pharmacocinétique
Relation dose-concentration
Stefani LC, Muller S, Torres ILS, Razzolini B, Rozisky JR, Fregni F, et al. A Phase II, Randomized, Double-Blind, Placebo Controlled, Dose-Response Trial of the Melatonin Effect on the Pain Threshold of Healthy Subjects. PLoS One [Internet]. 2 oct 2013 ;8(10).
Pharmacocinétique
Relation dose-effet
Craig WA, Andes DR. In Vivo Activities of Ceftolozane, a New Cephalosporin, with and without Tazobactam against Pseudomonas aeruginosa and Enterobacteriaceae, Including Strains with Extended-Spectrum β-Lactamases, in the Thighs of Neutropenic Mice. Antimicrob Agents Chemother. avr 2013;57(4):1577-82.
Pharmacocinétique
Relation dose-effet
Delahoy P, Thompson S, Marschner IC. Pregabalin versus gabapentin in partial epilepsy: a meta-analysis of dose-response relationships. BMC Neurol. 1 nov 2010;10:104.
• Paramètres pharmacocinétiques = variables quantitatives reflétant le devenir des médicaments
• Déterminés expérimentalement après administration du médicament
– Administration d’une dose
– Mesure des concentrations sanguines du médicament au cours du temps
Pharmacocinétique Principaux paramètres
Pharmacocinétique Aspects des courbes expérimentales
Administration par voie IV
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temps
Co
nce
ntr
ati
on
sa
ng
uin
e
(Distribution)
Elimination
Pharmacocinétique Aspects des courbes expérimentales
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6 7
Temps
Co
nce
ntr
atio
n s
angu
ine
(Ln
C)
Administration par voie IV = courbe ne représentant que l’élimination
Pente : Ke
Constante d’élimination Ke
• Décroissance exponentielle
• Ke = constante d’élimination (temps-1), représentative d’une molécule dans un organisme « défini »
TKLnCLnC e 0
TCLn 73,01,5)( Ex :
TKeeCC 0soit
(de la forme Y=Ax+B)
Pharmacocinétique Aspects des courbes expérimentales
Administration par voie extravasculaire
Temps
Co
ncen
trati
on
san
gu
ine
Absorption +++
Elimination +
Absorption +
Elimination +++
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’absorption
SSC après injection intra veineuse (iv)
SSC après injection extravasculaire (ev)
temps
con
cen
trat
ion
pla
smat
iqu
e
Biodisponibilité absolue
Si F = 20%, la dose à administrer par voie orale sera 5 fois plus élevée que la dose IV
ev
iv
iv
ev
Dose
Dose
SSC
SSCF (%)
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’absorption
Temps
Co
ncen
trati
on
san
gu
ine
Cmax
Tmax
Cmax : concentration maximale (au pic) Tmax : temps pour atteindre la Cmax
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’absorption
T max : plus court pour A que B (1 heure contre 2.5 heures) C max : plus élevée pour B que A (2.5 ng/ml contre 1.7 ng/ml)
Médicament A Médicament B
Bioéquivalence = SSC, Cmax et Tmax identiques Application aux médicaments génériques
Pharmacocinétique Paramètres reflétant la distribution
• Volume de distribution (Vd, litres, L/kg)
• Facteur de proportionnalité entre la quantité de médicament présente dans l’organisme au temps t (Qt) et la concentration (Ct)
t
td
C
QV
Son calcul est simple en cas d’injection IV unique, plus complexe dans les autres situations :
0C
injectéeDoseVd
Pharmacocinétique Paramètres reflétant la distribution
• Interprétation
– Vd faible si inférieur à 20 L
– Vd moyen, autour de 40 L
– Vd élevé si > 100 L
Vd (L/kg) Vd (pour 70 kg)
Gentamicine 0.25 18
Diazépam 1.1 77
Chloroquine 235 43000
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
• Clairance = Volume totalement épuré du médicament par unité de temps (L/h, ml/min)
CL = Ke.Vd
• On a vu précédemment que :
• A l’échelle de l’organisme, la vitesse d’extraction correspond à la vitesse d’élimination (dQ/dt), soit en intégrant de t0 à l’infini, la dose sur la SSC :
entréeentrée
sortieentrée
C
ExtractionVitesseCL
C
CCdébitCL
)(
SSC
DoseCL
C
dtdQCL
/
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
• La clairance totale s’obtient donc à partir de la courbe des concentrations sanguines au cours du temps, en calculant la SSC :
– SSC = ∫C.dt
– Méthode des trapèzes
– Découpage et pesée du
papier millimétré
• On pourra calculer la clairance rénale en mesurant le médicament éliminé dans les urines
• La différence entre les deux donnera une approximation de la clairance hépatique car CLtotale = CLhep + CL renale
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
• Clairance de la créatinine :
– Marqueur de la fonction rénale
– Rarement mesurée, le plus souvent estimée à l’aide de formules mathématiques
)/(
)140()(
LµmolCréatinine
AâgeKgMasse Cockroft & Gault (A= 1,25 pour les
hommes ; 1 pour les femmes)
Modification of Diet in Renal Disease (MDRD)
Aagecréatinine 203,0154,1)0113,0(186
Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (CKD-EPI)
141 ×min𝑐𝑟é𝑎𝑡𝑖𝑛𝑖𝑛𝑒
𝑘, 1
𝑎
×max𝑐𝑟é𝑎𝑡𝑖𝑛𝑖𝑛𝑒
𝑘, 1
−1,209
× 0,993𝐴𝑔𝑒 × b
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
0.1
1
10
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temps
Co
nce
ntr
ati
on
sa
ng
uin
e
C0
T1/2
pente, ke
8
4
Demi-vie = délai pour que les concentrations diminuent de moitié
Ke
LnT
)2(2/1
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
Ke
LnTàamènenousquiCe
TKeLnouTKeLn
e
eCC
soitC
CTà
TKe
TKe
)2(:
)()2()()2/1(
2/1
22
2/1
2/12/1
)(
)(0
002/1
2/1
2/1
Pharmacocinétique Paramètres reflétant l’élimination
• La demi-vie va déterminer :
– le temps nécessaire pour éliminer le médicament
• Au bout de 5 demi-vies, 97% de la dose a été éliminée
• Au bout de 7 demi-vies, 99%
• C’est un paramètre composite, qui dépend:
– du Vd (plus le médicament est distribué, plus il faudra de temps pour l’éliminer)
– de la CL (plus les capacités d’épuration sont grandes, moins il faudra de temps pour éliminer)
CL
VdLnT 22/1
Pharmacocinétique Zone thérapeutique
Lors de perfusion ou de prises répétées, apparition d’un état d’équilibre entre absorption et métabolisme/élimination
Concentration relativement constante
Pharmacocinétique Etat d’équilibre, Steady State
Pharmacocinétique Etat d’équilibre, Steady State
• Entrée à débit constant R (mg/h)
• Élimination: dQ/dt=Cl.C
• À l’équilibre: R=Cl.Css soit Css=R/Cl
• Cperf = Css (1-e(-Ke.t))
Pharmacocinétique perfusion continue
Perfusion continue
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Cp
Pharmacocinétique perfusion continue
• Apparait après 5 demi-vies
Problématique si demi-vie longue
D’où la notion de dose de charge qui permet d’atteindre rapidement un concentration proche de la concentration visée.
Pharmacocinétique Etat d’équilibre, Steady State
Dose de charge
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5demi-vie
Co
nc
en
tra
tio
ns
Perf continue
P C + Dose Charge
Pharmacocinétique état d’équilibre, notion de dose de charge
Pharmacocinétique Administration en doses répétées
• Le plus souvent, les médicaments sont administrés de manière répétée
• La connaissance des paramètres pharmacocinétiques (déterminés par l’expérimentation chez l’homme) permet de définir le schéma posologique approprié
– Dose (pour une voie d’administration donnée)
– Intervalle d’administration
Pharmacocinétique
Administration en doses répétées
Pharmacocinétique état d’équilibre
Concentration minimale : Cmin = Crésiduelle concentration plasmatique au moment où elle est la plus faible. mesurée juste avant l’administration suivante du médicament (appelée aussi T0)
Concentration maximale : Cmax
État d’équilibre
Cmin et Cmax : évaluation de l’efficacité ou de la toxicité (selon les médicaments)
Pharmacocinétique Administration en doses répétées
Co
nce
ntr
atio
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40heures
Dose = 80 Dose = 40
Pharmacocinétique Administration en doses répétées, effet de la dose
Co
nce
ntr
atio
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40heures
Intervalle = 6h Intervalle = 12h
Pharmacocinétique Administration en doses répétées, effet de
l’intervalle entre les doses
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40heures
conc
entr
atio
n
Constante d'él imination Ke = 0,2
Constante d'él imination Ke = 0,1
Pharmacocinétique Administration en doses répétées, effet de la
vitesse d’élimination
Pharmacocinétique Synthèse
• Décrire l’évolution des concentrations du médicament • Comprendre les phénomènes sous-jacents (ADME) • Anticiper les modifications en fonction des caractéristiques
individuelles • Établir la posologie:
– Standard – Populations / situations particulières