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Ph. Beaune
Biochimie B HEGP, INSERM U 490
Qu ’est-ce que la Pharmacogénétique?
Facteurs génétiques / effets des médicaments
Effets: pharmacologiques, secondaires, toxiques;
Réponse: Répondeurs / non Répondeurs
Médicaments
réponse
Organi sme
FacteursExogènes
Environnementaux
FacteursEndogènes
Physiopathologiques
Génétiques
Enzymes du Métabolisme et du Transport des
Médicaments
Cible
Réaction de
l’organisme
Pharmacologiqueefficacité
Toxicologiquetoxicité
élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Coûts et incidence des effets délétères des médicaments
ADE: « Adverse drug events », gravité?
2,7 milliards de prescriptions annuelles aux USA(coût 100 milliards $) Incidence, fragmentaire, variable:- 0,6 à 0,7 ADE / 100 patients admis à l’hôpital (Colorado, Utah, NY);- 2 à 30 ADE / 100 si définition plus large; - FDA 1 à 10%.- fatal 0,13 à 0, 32 %(Lazarou 1998)
Coûts humains:USA: 106 000 décès / an 4ème à 6ème cause de mort (1994, Lazarou 1998).
Coûts financiers: - 1,6 à 50 milliards $ en coûts hospitaliers (5,2);- jusqu ’à 76,6 milliards $ en incluant les autres coûts de santé (12,2).
50% due à mauvaise utilisation des médicaments
Lazarou et coll. 1998, JAMA 279:1200-05. Report on Adverse drug events, general accouting office, 2000
Médicaments
réponse
Organi sme
FacteursExogènes
Environnementaux
FacteursEndogènes
Physiopathologiques
Génétiques
Enzymes du Métabolisme et du Transport des
Médicaments
Cible
Réaction de
l’organisme
Pharmacologiqueefficacité
Toxicologiquetoxicité
élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Caractéristiques générales des Enzymes du métabolisme et du transport des médicaments
- nombreux enzymes, nombreux isoenzymes ( redondance)
- spécificité de substrats relative et chevauchante (redondance)
- grande variabilité d’expression:
- génétique- environnementale- tissulaire- physiopathologique
Médicament
Enzyme de transport et de métabolisme (ETMM)
Elimination Effet Toxicité
* L ’efficacité et la toxicité des médicaments dépend de leur métabolisme (Quantité et qualité des ETMM)
* L ’expression des ETMM est très variable
* Cette expression dépend de facteurs: Génétiques Environnementaux Physiopathologiques
- Deux phénotypes reproductibles au moins:
* métaboliseurs rapides, (intermédiaires, ultra-rapides), lents
- Phénotype le moins fréquent:
* 1% < fréquence < 50%
- Origine génétique :
* ADN, analyse de familles
- ! variabilité aussi due aussi à d’autres facteurs
Polymorphismes génétiques
N C NH
NH2
CYP ??? OH
Débrisoquine
4-OH-Débrisoquine
Spartéine: même type de résultats
Pharmacogénétique: Substrats
N C NH
NH2
....
0
20
40
60
80
100
120
10
rapidesmetaboliseurs
ultra-rapidesmetaboliseurs
lentsmetaboliseurs
Log Debrisoquine / 4OH debrisoquine: RM0.1 1 100
Bertilsson and Dahl 1996
12.6No
mb
re d
’in
div
idu
s
( )n
Déficits génétiques en enzymes du métabolisme des médicaments
CYP 1A1(induction ~ 10%)CYP1B1 (%)CYP 2A6* (5%)CYP 2C9 (3%)CYP 2C18 (?) CYP 2C19 (5-20%)CYP 2D6* (5-7%)CYP 2E1(>1%)CYP3A4/5 (?)DPD (<<1 %)
GSTM1* (50%)GSTT1 (10-20%)GSTP1 (10%)UGT1A1 (5-10%)UGT1A7NAT1 NAT2 (50%)EH (<5%)TPMT(<1%)Mdr1 (25%)
* : gènes pour lesquels une duplication est connue
*Les variations du métabolisme /transport ont des conséquences:
- pharmacocinétiques- pharmacodynamiques- toxiques
* Le rôle du métabolisme / transport est important quand:- la fenêtre thérapeutique est étroite- l’efficacité est difficile à évaluer rapidement
* Il est possible de prédire la capacité métabolique- génotypage- phénotypage
INTERET DE LA PHARMACOGENETIQUE
Phénotype:
- activité réelle- quantifiable- mise en oeuvre plus difficile- variations (xénobiotiques,
pathologies)- pas permanent
Génotype:
- facile- permanent- pas quantifiable- pas activité réelle
Enzyme CYP1A1 CYP1A2 CYP1B1 CYP2A6 CYP2B6 CYP2C8 CYP2C9 CYP2C18 CYP2C19 CYP2D6 CYP2E1 CYP3A4
Phénotypage induction caféine taxol diclofenac ? Méphénytoïne, debrisoquine chlorzoxazone 6-ß-OH Cortisollymphocytes oméprazole spartéine erythromycine
proguanil dextrométhorphane midazolam
Génotypage oui ± oui oui oui oui oui oui oui oui ± ±duplication duplication
Conséquences Glaucome taxol AINS oméprazole antidépresseurs 50 à 60 % cliniques AA anti vitK proguanil antipsychotiques des médicaments
tolbutamide diazepam codéinephenytoin ß-bloquantsglicipideLosartan
Enzyme GSTM1 GSTT1 GSTP1 UGT1A1 UGT1A7 NAT1 NAT2 TPMT EH mdr DPD Succinyl CE
Phénotypage GR ± caféine GR dosage lympho dosagetest fonctionnels
Génotypage oui délétion oui oui oui oui oui oui oui oui oui ouiduplication (Gilbert)
Conséquences Irinotecan Sulfamides Azathioprine irinotecan 5FU succinyl- cliniques amonafide 6MP anti-HIV choline
Procainamide thioguanineisoniazide
Conséquences de la variabilité génétique
Phénotype Effet sur [médicament] Conséquence clinique
tps[m
édi]
Indexthérapeutique
tps
[méd
i]
Indexthérapeutique
tps
[méd
i]
Indexthérapeutique.
métaboliseurlent
métaboliseurrapide
métaboliseurultrarapide
• toxicité
• efficacitéthérapeutique
• inefficacitéthérapeutique
Déficits génétiques en enzymes du métabolisme des
xénobiotiques
CYP 1A1(induction ~ 10%)CYP 2A6* (5%)CYP 2C9 (3%)CYP 2C18 (?) CYP 2C19(5-20%)CYP 2D6* (5-7%)CYP 2E1(>1%)CYP3A4/5 (?)
GSTM1* (50%)GSTT1 (10-20%)GSTP1 (10%)UGT1A1 (5-10%)NAT2 (50%)EH (<5%)TPMT(<1%)
* : gènes pour lesquels une duplication est connue
Les fréquences varient selon les populations: ethnopharmacogénétique
Phénotype:
- activité réelle- quantifiable- mise en oeuvre plus difficile- variations (xénobiotiques, pathologies)- pas permanent
Génotype:
- facile- permanent- pas quantifiable- pas activité réelle
Conséquences cliniques ??
ou
THIOPURINE METHYL-TRANSFERASE (TPMT) :METABOLISME DE L’AZATHIOPRINE
AZATHIOPRINE
6-MERCAPTOPURINETPMT
HGPRT XO
6-MMP
6-THIOGUANINES
ACIDE THIOURIQUE
ACTIFSTOXIQUES
ACTIVITE TPMT : DISTRIBUTION TRIMODALE
5 10 15 20
Activité TPMT, Unités/ml GR
Nb
d’in
divi
dus,
%
M/M
M/Wt
Wt/Wt
PHENOTYPAGE TPMT
Cytosols érythrocytaires
Activité érythrocytaire = reflet de la TPMT hépatique
Réaction enzymatique: 6-MP 6-MMP
Mesure radiométrique ouSéparation par HPLC
Principales mutations
ATG Stop
5 ’ 3 ’
Structure du gène
POLYMORPHISME DE LA TPMTPOLYMORPHISME DE LA TPMT
TPMT* 2 : G238C Ala Pro
TPMT*3A : G460A Ala Thr
A719G Tyr Cys
TPMT*3B : G460A Ala Thr
TPMT*3C : A419G Tyr Cys
7 %
78 %
< 1 %
5%
Répartition des allèles variants:
GénotypageCorrélation phénotype
CORRELATION PHENOTYPE / GENOTYPE: dépistage du déficit en TPMT
* Corrélation > 90% : prédiction du phénotype par le génotype==> Il existe d’autres mutations qui ne sont pas recherchées
* Prédiction de la toxicité hématologique: phénotypage confirmation par génotypage
* Conséquences cliniques:
- contre-indication de l’Aza chez les sujets déficients- diminution des doses chez les individus intermédiaires- augmentation des doses chez les sujets très rapides?
THIOPURINE METHYL-TRANSFERASE (TPMT) :METABOLISME DE L’AZATHIOPRINE
AZATHIOPRINE
6-MERCAPTOPURINETPMT
HGPRT XO
6-MMP
6-THIOGUANINES
ACIDE THIOURIQUE
ACTIFSTOXIQUES
6-MMPR
NitroimidazoleGST?
Maladies inflammatoires intestinales
- AZA / 6MP: 55% à 67 % répondent à la thérapeutique
- Remplacement par 6MP:
* 77 % non répondeurs répondent quand changement AZA ---> 6MP.
- Augmentation des doses:
* 27 % répondeurs augmentation 6-TGN* non-répondeurs
pas d ’augmentation 6MP augmentation 6MMPR
Gene UGT1A1
Irinotecan (CPT-11):Prédiction de la toxicité
20 pts treated with CPT11 (phase 1)
Genotype and SN38G/SN38 ratio
Iyer, Pharmacogenomics J 2002
Pharmacokinetics Parameters of lrinotecan and polymorphisms in UGT1A1 promoter
75
20 14
0
20
40
60
80
7/7 6/7 6/6
Neutropénie grade3/4
% (6/8)*
(8/39)
Neutropenia (5FU / Irinotecan) and UGT1A1 genotype
p = 0,001
*: toxic death in a pt with a 7/7 génotype
(4/29)
0 10 20 300.00
0.25
0.50
0.75
1.00
7/7
6/7
6/6
Nb of cures
p = 0,0001
N = 76 patients (HEGP)
Nb of cures median (7/7) : 4
no severe neutropenia
NeutropeniaGrade 3/4
Métabolisme du 5-Fluorouracile (5-FU)
HN
NHF
O
O
DPDProduits peu actifs ou inactifs
5-dFUMP
5-dFUTP
dUMP
dTMPPrésence de métabolites fluorésinhibant la synthèse de l’ADN
ThymidylateSynthase (TS)
Défaut de synthèse de l’ADN par manque de thymidine
TP
DPD= dihydropyrimidine deshydrogénase; TP=thymidine phosphorylase
Inhibition de la synthèse de l’ARN
Polymorphismes génétiques et prédiction de la réponse au 5-FU
Défaut d’élimination
Polymorphisme du promoteur du gène de TS
R Gène TS
Allèle 2R
R R Gène TS
Allèle 3R
RR ADN germinal
TS TS
TS TS
TSTSTS
Traduction
R = séquence répétée de 28 paires de bases
Transcription
36
15
00
5
10
15
20
25
30
35
40
2R/2R 2R/3R 3R/3R
Diarrhéegrade 3/4
% (4/11)
(0/19)
(5/33)
p = 0,02
Toxicité de l’association 5-FU / irinotécan et polymorphismes du promoteur de la thymidylate
synthase (TS)
Lecomte, 2004
Génotype TS
RESULTATS : toxicité du 5-FU relation gène-dose dépendante
Génotype TS Toxicité Odds Ratio
grade 3/4 (IC 95%)
3R/3R (n=29) 1 1
2R/3R (n=43) 8 6 (0,7–58)
2R/2R (n=14) 6 21 (1,5–294)
p <0,002
T Lecomte, et al, HEGP et INSERMU490
49
25
00
10
20
30
40
50
A/A A/G G/G
Neuropathie chroniquegrade 3
%(19/39)
(5/20)
p = 0,04
Neurotoxicité chronique à l’Oxaliplatine et polymorphisme de GST-P1
64 pts inclus et génotypés pour le polymorphisme de GSTP1(Ile105Val) Dose cumulée min. de 500 mg/m2
(0/5)
Génotype GSTP1
49
25
00
10
20
30
40
50
A/A A/G G/G
Neuropathie chroniquegrade 3
%(19/39)
(5/20)
p = 0,04
Neurotoxicité chronique à l’Oxaliplatine et polymorphisme de GST-P1
64 pts inclus et génotypés pour le polymorphisme de GSTP1(Ile105Val) Dose cumulée min. de 500 mg/m2
(0/5)
Génotype GSTP1
Impact des polymorphismes génétiquesdes EMX en cancérologie
Gènes Médicament Effets Secondaires
DPD,TS myélotoxicité et neurotoxicité
TPMT hématotoxicité
GST
UGT1A1
5-fluorouracile
6-mercaptopurine
oxaliplatine
irinotécan toxicité hématologique et intestinale
MTHFR hématotoxicitéméthotrexate
NAT1/2 amonafide
neurotoxicité
myélotoxicité
ORAL ANTICOAGULANT THERAPY
Problems during Vit K-
antagonist
therapy
17 000 hospitalisations per
year
First cause of iatrogenic accidents
480 000 to 580 000 treated patients
3000 deaths per year
O
O
R
O
O H
O
R
State of hypocoagulability
Vitamin K
Cycle
functional coagulation factors
X
II
IX
VII
THE VITAMIN K ANTAGONISTS
Coumarin derivates :
Acenocoumarol Warfarin Phenprocoumon
Indane-dione derivates :
Fluindione Phenindione
Drug compliance
Foods (vitamin K)
Physiopathologic status
Drug Interactions
Genetic factors
BLEEDING RISK
VARIABILITY IN ANTICOAGULANT THERAPY VARIABILITY IN ANTICOAGULANT THERAPY
THROMBOTIC RISK
Numberof patients
Doses of warfarin (mg/week)
HYPERSENSITIVITY RESISTANCE
Oxidative metabolism
O
O
R
O
O
R
In the liver :
6 and 7 hydroxylation by CYP2C9
ELIMINATION (BILE and URINE)
hydrophile
PATHWAYS OF ANTICOAGULANT METABOLISM
Major role of CYP2C9
The super-family of cytochrome P450 enzymes has a crucial role in the metabolism of drugs.
So far, 17 families of CYPs with 57 isoforms have been characterized in the human genome.
classification: CYP 2 C 9
family>40% sequence-
homology sub-family>55% sequence-
homology
isoenzyme
*1
allele
Environnemental Variations : inhibition/induction
Genetic Polymorphisms
FACTORS AFFECTING THE CYP 2C9 ACTIVITY
Allelic variants
CYP2C9*1
CYP2C9*2 (Cys144Arg)
CYP2C9*3 (Leu359Ileu)
Allelic frequency
0,79-0,86
0,08-0,19
0,06-0,1
Activity
100 %
12 %
5 %
24 allelic variantshttp://www.imm.ki.se/CYPalleles/cyp2c9.htm
Caucasian populations
CLINICAL IMPLICATIONS OF CYP2C9 POLYMORPHISMS FOR ANTICOAGULANT TREATMENT
(1) Bleeding risk
Higashi et al. , JAMA 2002
HR : Hazard ratio, established during the initiation phase (90 days)
Retrospective study including 185 patients with long term warfarin therapy
HR of bleeding = 3.94; CI 95%,1.29-12.04
Among the carriers of at least one CYP2C9 variant allele (CYP2C9*2 or *3 )
nd :not detected ; nr : not researched
(2) Mean daily dose of warfarin (mg/day)
StudyNumber
(n)CYP2C9*1/*1 CYP2C9*1/2 CYP2C9*2/*2 CYP2C9*1/*3 CYP2C9*2/*3 CYP2C9*3/*3
Furuya 944,7 mg 3,8 mg
(ÿ 19%)nd nr nr nr
Aithal 524,25 mg 3,5 mg
(ÿ 18 %)
3,5 mg
(ÿ18%)
2,5 mg
(ÿ 40%)nd nd
Margaglione 1806,7 mg 5,2 mg
(ÿ 22%)
5,2 mg
(ÿ 22%)
3,8 mg
(ÿ 43%)
1,8 mg
(ÿ 73%)nd
Taube 5615,01 mg 4,31 mg
(ÿ 14%)
3,04 mg
(ÿ 40%)
3,97 mg
(ÿ21%)
4,09 mg
(ÿ 18%)nd
Higashi 1855,6 mg 4,9 mg
(ÿ 13%)
4,07 mg
(ÿ 27%)
3,3 mg
(ÿ 41%)
2,03 mg
(ÿ 59%)
1,06 mg
(ÿ 71%)
Loebstein 1566,5 mg 5,2 mg
(ÿ 20%)nd
3,3 mg
(ÿ 49%)
3,3 mg
(ÿ 49%)nd
A study including healthy volunteers (n=230) taking a single oral dose of acenocoumarol
To explore the contribution of genetic factors in the variability of pharmacological response (% Factor VII )
Collaborations:
Clinical Investigation Center of St Antoine Hospital, Paris, Pr L. BecquemontINSERM Unit 525, Paris, Dr DA Trégouët
*1/*1 *1/*2 *1/*3 *2/*2 *2/*3 *3/*3
n 143 44 30 4 8 1
Data allèle*2-Rapport
*1/*1 *1/*2 *2/*20
25
50
75
100
CYP2C9 genotype
FVII ratio (%)
Data allèle*3-Rapport
*1/*1 *1/*3 *3/*30
25
50
75
100
CYP2C9 genotype
FVII ratio (%)
Effect of the CYP 2C9*2 and *3 alleles on the AC response
(factor VII ratio = D0/D24 x100 )
CYP 2C9 polymorphisms (coding region) and response to acenocoumarol
CYP 2C9 *2 CYP 2C9 *3
Genotype distribution in our population :
NS 14% of the variability
P< 0.001
genotype
From Daly and King, 2003
Relationship between CYP 2C9 genotype and warfarin dose among 200 Caucasian individuals
Wide interindividual variability in warfarin dose requirement within the *1/*1 group
Mechanism of action of oral anticoagulants: VKORC1 as the pharmacological target
drug
CYP2C9VKOR
complex
VKORC1 = Vitamin K epoxide reductase sub-unit 1
inactivemetabolite
Vitamin K-dependent coagulation factors
inactive
Vitamin K-dependent coagulation factors
active
Vitamin K epoxide
Vitamin K
hydroquinone
GGC GGC=-glutamyl carboxylase
vitamin Kcycle
CYP2C9 explains 21% of the variabilityVKORC1 explains 13% of the variability
VKORC1 DOSE 95% CI p n PATIENTSCC 6,2 5-7,3 Ref 54CT 4,8 3,8-5,9 0,002 69TT 3,5 2,2-4,8 0,001 24
Relation between VKORC1 SNP 1173C>T (intron 1) and
the warfarin maintenance dose
« A polymorphism in VKORC1 gene is associated with an inter-individual variability in the dose-anticoagulant effect of
warfarin »
D'Andrea et al., Blood 2004
-4931 T>C -4451 C>A -2659 G>C -1877 A>G -1639 G>A 497 T>G 1173 C>T
Selected «Tag » SNPs
in silico
6 Tag SNPs (5 in the 5’ flanking region, 1 in intron 1)
95 % of the haplotypic diversity
STRATEGY FOR HAPLOTYPIC STUDY OF VKORC1
VKORC1 HAPLOTYPE EFFECT ON PHARMACOLOGICAL RESPONSE TO ACENOCOUMAROL
7 haplotypes in our population: SNP -1639G>A =« haplotype TAG »
SNPs Haplotypic Effect
-4931T> C -4451C>A -2659G>C -1639G>A 497T>G FrequencyFactor VII ratio* (%) (95% CI)
C C G A G 0.27 18.9 (16.7-21.1)
C C G A T 0.12 18.6 (14.0-23.2)
T C G A G 0.019 19.2 (7.5-30.9)
18.9 (16.9-20.9)
T C G G T 0.23 34.3 (32.4-37.2)
T A C G T 0.21 36.8 (33.6-39.9)
T A G G T 0.11 37.6 (32.8-42.3)
C C G G T 0.017 41.5 (22.3-60.7)
36.0 (34.2-37.8)
*: Factor VII ratio corresponds to the remaining factor VII, expressed as a percentageCompared with baseline value , before acenocoumarol intake
EFFECT OF VKORC1 –1639G>A SNP ON THE RESPONSE TO ACENOCOUMAROL
GG GA AA
0
50
100*** **yyy****
*** ***
-1639G>A
Factor VII ratio (%)
Factor VIIratio (%)
VKORC1 genotype
37% of the variability
P<0.001
Bodin et al, Blood 2005
ADDITIVE EFFECT OF VKORC1 –1639G>A AND CYP2C9*3 ON THE RESPONSE TO ACENOCOUMAROL
G/GG/A
A/A *1/*1 *1/*30
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
VKORC1CYP2C9
Factor VIIratio (%)
A
G/GG/A
A/A *1/*1 *1/*30
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
VKORC1CYP2C9
Factor VIIratio (%)
A
Factor VIIratio (%)
CYP2C9*3 + VKORC1 G-1639A = 50% of the variability
5%20%
High risk for overanticoagulation
Average maintenance
dose for homozygous
patients (95% IC)
P value
N° sequence proportion N of subject mg/d
H1 CCGATCTCTG 0.12 43 2.9 (2.2-3.7) <0.0001H2 CCGAGCTCTG 0.24 88 3.0 (2.5-3.6) <0.001H7 TCGGTCCGCA 0.35 132 6.0 (5.2-6.9) <0.001H9 TACGTTCGCG 0.21 77 5.5 (4.5-6.7) 0.05
Haplotype VKORC1 Haplotypic frequency
25% variance in dose explained
From Rieder et al. New England J Med 2005
-1639G>A
Low dosesHigh doses
VKORC1 polymorphisms and warfarin dose requirement
Proposal for a novel individualized dosing regimen
From Sconce et al, Blood 2005
Model, x variables Regression equation
(D= dose)
p R2 for model, %
Age D = 2.85 - 0.0137 (Age) .001 16.7
CYP2C9 genotype
(*2 and *3)
D= 2.01- 0.252 (*2) - 0.454 (*3) .001 17.5
VKORC1 genotype
(-1639G>A)
D= 2.41- 0.297 (VKORC1) .001 15.0
Height D= 2.12+ 0.0237 (Height) .001 16.0
All the variables D= 0.628 - 0.0135 (age) - 0.240 (*2) - 0.0370 (*3) - 0.241 (VKORC1) + 0.0162 (height)
.001 54.2
Regression equation for modeling warfarin daily dose requirements
incorporating CYP2C9 and VKORC1 genetic polymorphism and patient characteristics
Input: age (yr); genotype (nb variant alleles: 0,1,2); height (cm)
4 Rare non-synonymous heterozygous mutations in VKORC1 causative for warfarin resistance (15-35 mg/d)
RESISTANCE TO ANTICOAGULANT TREATMENT
« Mutation in VKORC1 cause warfarin resistance and multiple coagulation deficiency type 2 » Rost et al. , Nature 2004
Val29LeuVal45AlaArg58Gly
Leu128Arg
Expression studies and VKOR activity measurements in HEK293 cells
Lower VKOR activitythan
the wild type
Lower sensitivity to warfarin
than the wild type
---> resistance
4/15 subjects mutated for VKORC1:
• 1 patient (50 mg warfarin/d) =383T>G (Leu128 Arg) exon 3*
• 1 patient (20 mg warfarin/d) =196G>A (Val66Met) exon 1
• 1 patient (60 mg fluindione/d)= 160G>C (Val54Leu) exon 1
• 1 patient (14 mg warfarin/d)= 106C>T (Asp36Tyr ) exon 1
Analysis of VKORC1 among 15 « resistant » subjects
heterozygous
homozygous
• Selection criteria: Food interview, drug interaction
• Target INR achieved or not achieved with doses at least 2-fold standard dose
* Bodin et al, J Thromb Haemost 2005
father mother
casesister
Homozygous G106T (D36Y) (exon 1)
Heterozygous for G106T or D36Y
Wild type homozygous
DNA not available
VKORC1 genotype of the family
?
?
CALUMENIN
PERSPECTIVES
VKORC1
GGC
Vit K-dependent Factorsinactive
Vit K-dependent Factorsactive
vitamin KCycle
or…. in the search of new gene candidates
GST
EH
Le déficit en UGT1A1 augmente le risque de toxicité de l ’irinotecan.
A tester: CE, MDR, CYP3A4.
Risque de toxicité sévère avec l’irinotecan
Risque OR
UGT1A1*28 7,23
Mode d ’administration 4,52
Sexe (femmes) 2,45
Ando et coll. Cancer res. 2000, 60:6921.
Absorption orale
Espacevasculaire
Intestin
I.V.
Excrétion fécale
Excrétion uninaire
Le transporteur mdr (P-gp, ABCB1) affecte la distribution des médicaments dans l ’organisme
Espace intersticiel
Anti-protéases métabolisées par CYP3A4, UGT?, et transportées par mdr
- Traitement anti-HIV (Nelfinavir ou efavirenz + …)
- Analyse multivariée augmentation du nb de CD4+
* à 6 mois TT= 250/µl, CT = 180/µl, CC = 110/µl* RR (>200/µl): mdr1 TT = 3, 0, charge virale initiale = 7,1
Fellay et coll. Lancet 2002, 359: 30-36
Médicaments
réponse
Organi sme
FacteursExogènes
Environnementaux
FacteursEndogènes
Physiopathologiques
Génétiques
Enzymes du Métabolisme et du Transport des
Médicaments
Cible
Réaction de
l’organisme
Pharmacologiqueefficacité
Toxicologiquetoxicité
élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Pharmacogénétique de la cible
Cible médicaments réponse
* récepteurs
- canaux ioniques cardiaques antiarythnmiques, Long QT syndrometerfenadine torsades de pointes
- 5-HT Clozapine toxicité
* tumeurs
- mutations p53 Pt-5FU (ORL) mauvaise réponse
Génétique et expression dans la tumeur
• 30 patients traités cetuximab pour un cancer colorectal Grade IV
– 3 première ligne folfiri– 3 deuxième ligne – 24 troisième ligne
• 11 répondeurs (1 réponse complète )• séquençage KRAS (ex1), BRAF (ex11&15), PIK3CA
(ex1,ex2, ex9, ex11)• Mesure de l’amplifiaction de EGFR par Chromosome In Situ
Hybridation (CISH, F.Penault-Llorca)
Prévalence des altérations
• KRAS muté dans13 cas (48%)– 10 au codon 12– 3 au codon 13
• PIK3CA muté dans 2 cas (7%)– 2 cas exon 9– ces 2 tumeurs sont aussi mutées KRAS
• BRAF non muté• EGFR amplifié dans 3 cas
– >20 copies 1 cas– >10 copies 2 cas
A. Lievre et al. Cancer Res. 2006
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.Response au cétuximab
et Mutations KRAS
0%
20%
40%
60%
80%
100%
non répondeurs 6 13
répondeurs 11 0
non mutés mutés KRAS
P<0,0001
Survie en fonction des mutations KRAS
Non mutés
mutés
mois
% s
urvi
e
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Anticancéreux : 5FU, Irinotecan, Oxaliplatine
UGT1A1DPD TSGST
PharmacogénétiqueOncologie Moléculaire
BiochimieHEGP
Anticoagulants : warfarine,acenocoumarol
CYP2C9VKORC1
Immunosuppresseurs : azathioprine, ciclosporine, tacrolimus
TPMTCYP3A4/5MDR-1
Psychotropes
CYP2D6CYP2C19
RasEGFRMSI
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.Applications Cliniques
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Médicaments
réponse
Organi sme
FacteursExogènes
Environnementaux
FacteursEndogènes
Physiopathologiques
Génétiques
Enzymes du Métabolisme et du Transport des
Médicaments
Cible
Réaction de
l’organisme
Pharmacologiqueefficacité
Toxicologiquetoxicité
élimination QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
Abacavir
Anti-HI, analogue non nucléosidique (Ziagen®)5% réaction d ’hypersensibilité quelques rares cas---> mort200 individus suivis
- HLA B5701, C4A6, -DR7, -DR3 67 % des intolérants ont cet haplotype0% des tolérants ont cet haplotypeOR 117
- HLA B570178 % des intolérants2,4 % des tolérants
Valeur prédictive positive 100% et négative 97%
Détermination haplotype avant traitement devrait permettre de réduire de 50%les réactions d’hypersensibilité.
Mellal et coll. Lancet 2002, Hetherington et coll. Lancet 2002
Conclusions
- Influence des variations génétiques sur la réponse aux médicaments
* réelle* cliniquement significative
- Impact clinique:
* validité de l’association* prévalence et sévérité de l ’ADE* possibilité de surveillance* prévalence des polymorphismes* phénotypage et/ou génotypage disponible et coût* interprétation clinico-biologique
- génétique- métabolisme
Response to chemotherapy in head and neck cancer
- Neo adjuvant chemotherapy (Cis-Pt and 5FU) in head and neck cancer is efficient in some cases:
- ~ 30 % good responders- ~ 30 % partial responders- ~ 30 % non responders
- Is it possible to predict the response by analyzing the genome of the tumor?
- p 53 mutations
Variability of the target
Response to chemotherapy in head and neck cancer
Logistic regression
Variable RR* CI 95%StadeI+II 1III 1,1 0,3-4IV 1,4 0,5-3,7p53 alterationsno 1yes 4,9* 1,5-15,6
*relative risk of non re sp on se
Cabelguenne et coll. 2001
Hepatitis Tienilic acid quinolonesDihydralazinecarbamazepineanticonvulsantsDiclofenacHalothaneIproniazid
Agranulocytosis sulfamides ClozapineBlood dyscrasias Procainamide
aminopyrineclozapinecarbamazepinepropylthiouracilehydralazine
Systemic lupus erythromatosus hydralazinesulfamides
Toxidermias sulfamides quinolonesanticonvulsants NSAIDspenicillins
Examples of drugs inducing adverse immune reactions
NO
NHSO2H3C
NH2
NO
NHSO2H3C
NHOH
NO
NHSO2H3C
N O
NAT2UGT
GSH
from Park et al. 1998
Detoxication
CYP 2C9
Toxidermias in AIDS patients treated with sulfamides
N GSTM1-/NAT2- (%)
Patientswith Tx
41 46(OR=2.5)
Patientswithout Tx
79 25
Total 130 32Wolkenstein et al. 2000
Fixed drug eruption and sulfamides (trimethoprim/sulfoxasole)
- HLA A30B13Cw6 more frequent than in control population
Oszkaya-Bayazit, J. AM. Acad. Dermatol. 2001
Toxicity of sulfamides linked to
- metabolism- immune response
- multistep- each factor has influence
Autoantibodies against xenobiotic metabolizing enzymes
disease xenobiotic autoantibodies
hepatitis tienilic acid CYP2C9, LKM2dihydralazine CYP1A2, LManticonvulsants CYP?halothane CYP2E1iproniazide MAO B? CYP2D6, LKM1? UGT, LKM3? GST
agranulocytosis clozapine MPO
Addison or PGS ? CYP 17, 21, SccCYP 1A2CYP 2A6
DRUGImmune response
autoantibodies
Reactive metabolite: R*
R*-Pneoantigen
R*-E
Enzyme: E
P
1
2
3??
4
4
4
1 and 4Tienilic acid CYP2C9Dihydralazine CYP1A2Halothane… CYP2E1
R*
R*
R*R*
R*
R*
enzyme
xenobiotic
enzyme
xenobiotic R*
enzyme
R*
enzyme
+
Covalent binding
Xenobiotic: X
Reactive Metabolite: RM*
P-RM* EMR* Neoantigen
Presentation to the immune system
Immune responsedepends on many factorsvariable2nd exposurecontrol
exposure
Metabolism
Toxic response
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)sont requis pour visionner cette image.
IDENTIFICATION de SOUS-POPULATIONS
Efficacité / Toxicité
Non toxique
Toxique
Inefficace Efficace