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Pharmacogénétiquedes enzymes de phase I et II
Laurent ChouchanaPharmacologie, Hôpital Cochin, AP-HP
25 février 2015
UE PPT-7 Variabilité pharmacologique de la réponse aux médicaments
2
“Le remède est pire que la maladie”
Francis Bacon [1561-1626]
Philosophe anglais
3-7 %des hospitalisations
France - Canada
Iatrogénie médicamenteuse
Lazarou et al. JAMA. 1998Pouyanne et al. BMJ. 2000ANSM. Etude EMIR. 1997
Inefficacité thérapeutique
Nelson and Talbert. Pharmacotherapy. 1996
9 %des hospitalisations
USA
320 M€par an en France
144.000hospitalisationspar an en France
De la variabilité de la réponse aux médicaments…
3
Effets indésirables
Résistance thérapeutique
Efficacité thérapeutique
Métabolisme des xénobiotiques
1. Les xénobiotiques Définition Principales étapes du métabolisme (Phase I et II) Caractéristiques générales des EMX Exemple des cytochromes P450 Exemple des UGT
2. Variabilité de l’expression des EMX Variabilité Environnementale
• Inhibition• Induction
Variabilité physio-pathologique Variabilité génétique Epigénétique
3. Conséquences en pharmacologie et applications cliniques Prédiction du métabolisme Interactions médicamenteuses
• Susceptibilité aux toxiques environnementaux• Applications cliniques de la pharmacogénétique
4
Xénobiotiques :
substances étrangères à l'organisme
de faible poids moléculaire
Exposition inévitable
Médicaments
Polluants
Aliments
Xénobiotiques
Du grec xenos (étranger) et bios (vie)
5
Métabolisme des xénobiotiques :schéma général
6Lipophile Hydrophile
Xénobiotique
O2 OH
Phase I
ex:
cytochromes
P450 (CYP)
Phase I : fonctionnalisation
ex: GST
OH O
Phase II
Phase II : conjugaison
ELIMINATION
ex: P-gP
O
Phase III
Phase III : expulsion du xénobiotique inchangé ou du métabolite (transport)
ex: MRP
Métabolisme des xénobiotiques : principales étapes
7
EMXCaractéristiques générales
• Super-familles– nombreuses isoformes– spécificité relative et chevauchante– redondance
• Peu efficaces– Notamment les cytochromes
• Substrats exogènes et endogènes
• Variabilité d’expression extrême– environnementale– génétique : polymorphismes fonctionnels avec fréquence élevée
• Importance dans la susceptibilité individuelle aux xénobiotiques (médicaments)
8
Fonctionnalisation= création d’un groupement -OH, -NH2, -COOH, -SH rendre les molécules plus hydrophiles
Enzymes de phase I
• Les mono-oxygénases (hydroxylation)– Flavine Mono-oxygénases (FMO)– Cytochrome P450 (CYP)
• Les estérases et amidases(hydrolysation d’esters et d’amides)
• Les oxydo-réductases– Monoamines oxydases– S-oxydases– Nitro-réductases 9
D’après Wienkers and Heath, 2008
EMXRôle majeur des CYPs
10
P450 : « pigment 450 » (1958) Abs max=450 nm
Fonctions : mono-oxygénase
Co-enzyme : flavoprotéine du RE = NADPH-réductase (transfert d’électron)
Structure des Cytochromes P450
11RH + O2 + NADPH + H+ → ROH + H2O + NADP+
Hémoprotéines : apoprotéine (50kDa) + groupement prosthétique (hème liant un atome de fer)
Motif protéique : FxxGxxCxG = signature des CYPs (Cys lie l’hème)
Structure des Cytochromes P450
12Hème
CYP450
FAD / FMN
P450Réductase
NADPH/H+ + RH + O2 ROH + NADP+ + H2O
MembraneRE
Microsomes
O2
Cys
S
Fe
P450
RH
ROH
Cytochrome P450 Réductase (RE) : NADPH
Ferrédoxine Réductase (mitochondrie) : NADH
Mono-oxygénase à cytochrome P450
13
Fig. 4. Erythromycin binding to CYP3A4. Erythromycin is shown in orange stick representation. The
heme is shown in magenta. Secondary structure and stick representations of side chains within 4 Å from
the ligand are shown in green. A possible conformation for the disordered loop connecting helices F and
F' is shown in yellow. The mesh represents a Fo – Fc difference map contoured at 4.5 calculated in the
absence of ligands by using the program AutoBUSTER (19).
Modélisation du site actif et fixation du substrat
Ex. cas de l’érythromycine dans le site actif du CYP3A4 => positionnement
peu spécifique, possibilité de fixer de nombreux substrats avec structures
variables 14
d’après D. Mansuy
Réactions de mono-oxygénationcatalysées par les CYPs
15
Super-famille: > 500 gènes (chez tous les êtres vivants)
Chez l’Homme 57 isoformes réparties dans 18 familles
CYP 1, 2 et 3 Métabolisme des xénobiotiques
CYP 4, 5, 7, 8, 11, 17, 19, 20, 21, 24, 26, 27, 39, 46 et 51
Métabolisme des substrats endogènes
Super-famille des Cytochromes P450
FxxGxxCxG = PhenylAla-x-x-Glycine-x-x-Cystéine-x-Glycine16
CYPs impliqués dans le métabolisme des xénobiotiques
Familles (+de 40% de similitude)
1 2 3Sous-familles (+ de 55% de similitude)
A B A B C D E J A
1A1 1B1 2A6 2B6 2C8 2C9 2D6 2E1 2J2 3A41A2 2A7 2B7 2C18 2C19 2J4 3A5
2A13 3A7
Nombreux polymorphismes génétiques
en orange : principaux CYPs hépatiques humains nomenclature détaillée : http://drnelson.utmem.edu
Nomenclature des Cytochromes P450
17
D’après Wienkers and Heath, 2008
EMXRôle majeur des CYPs
18
CYP
Présence dans la plupart des tissus surtout ceux au contact des xénobiotiques
3A4(+5)
1A1 1A2
2C19
2D62E1
2B62C9
FOIE
Localisation tissulaire
19
Diversités des CYPs
• La diversité des réactions et des substrats des CYP peut être expliquée par :– la réactivité des différents états d’oxydation du Fer– la nature du site actif de ces enzymes
• Régulation indépendante de chaque CYP– état nutritionnel– exposition préalable à des xénobiotiques– génétique
• Beaucoup de substrats• Beaucoup de CYPs peu spécifiques
20
Réactions de mono-oxygénation par CYP
• Production de métabolites oxydés
– hydrosolubles et rapidement excrétés
– réactifs liaisons covalentes à ADN, ARN ou aux protéines
toxicités, cancérogenèse, mutagenèse
21
Xénobiotique
Métabolite réactif
Adduit ADN
Mutation
Elimination
Réparation
Echappement
Exposition
Activation/détoxication
DNA
Signature moléculaire
EMTX
Cancer
Exposition + métabolisme
22
Xénobiotique
O2 OH
Phase I
ex:
cytochromes
P450 (CYP)
Phase I : fonctionnalisation
ex: GST
OH O
Phase II
Phase II : conjugaison
ELIMINATION
ex: P-gP
O
Phase III
Phase III : expulsion du xénobiotique inchangé ou du métabolite (transport)
ex: MRP
Métabolisme des xénobiotiques : principales étapes
23
Enzymes de phase II
• Les transférases (T) catalysent une réaction de transfert
– ajout d’un composé endogène hydrophile
Conjugaisonmétabolites moins réactifs et hydrosolubles
24
Enzymes de phase II
R-OH + X-OH R-O-X
Radical Donneur Enzyme (transferase)
Ac. Glucuronique UDP-acide glucuronique Glucuronyl T (UGT)Glutathion Glutathion (GSH) Glutathion-S-T (GST)Acétyl Acétyl CoA N-acétyl T (NAT)Méthyl S-Adenosyl Méthionine Methyl T (MT)Sulfate Phospho Adénosine- Sulfo T (ST)
Phospho Sulfate (PAPS)
X-OH = xénobiotique fonctionnalisé (hydroxylé)
25
Glucurono-conjuguaison
• Réaction de phase II quantitativement la plus importante– enzyme : UDP-glucuronosyltransférase (UGT)– agent de conjugaison : acide glucuronique
– substrat :• xénobiotique fonctionnalisé• endobiotique (ex : bilirubine bilirubine conjuguée)
• formation d’une métabolite hydrosoluble éliminé dans les urines
26
Acide glucuronique(α-D-glucose oxydé en C6) UDP-acide glucuronique
Glucurono-conjuguaison
• UGT
– exprimées dans le foie, rein, intestin, peau…
– UGT1 et UGT2 majoritaires
– de nombreuses sous-familles(UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A5, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2A1, UGT2A2, UGT2A3, UGT2B4, UGT2B7, UGT2B10, UGT2B11, UGT2B15, UGT2B17, UGT2B28…)
– Déficit en UGT1A1 =syndrome de Gilbert(5-10% des caucasiens)
• défaut de conjugaison du la bilirubine
hyperbilirubinémie27
Métabolisme des xénobiotiques :schéma général
28Lipophile Hydrophile
Exemple :métabolisme du paracétamol
29
U
Situation thérapeutique
Exemple :métabolisme du paracétamol
30
Situation toxique
Saturation des UGT et ST
Traitement : acétylcystéine (régénération du glutathion)
Métabolisme des xénobiotiques
1. Les xénobiotiques Définition Principales étapes du métabolisme (Phase I et II) Caractéristiques générales des EMX Exemple des cytochromes P450 Exemple des UGT
2. Variabilité de l’expression des EMX Variabilité Environnementale
• Inhibition• Induction
Variabilité physio-pathologique Variabilité génétique Epigénétique
3. Conséquences en pharmacologie et applications cliniques Prédiction du métabolisme Interactions médicamenteuses
• Susceptibilité aux toxiques environnementaux• Applications cliniques de la pharmacogénétique
31
De la variabilité de la réponse aux médicaments…
32
Facteurs physiopathologiques
Facteurs environnementauxFacteurs
génétiques
EFFICACITE/TOLERANCEINEFFICACITE/TOXICITE
Facteurs
environnementaux
Alimentation
Médicaments
Polluants
Démographiques
Physio-pathologiques
Génétiques
Facteurs endogènes
Conséquences de la variabilité
en cas d’exposition à un xénobiotique
Variabilité d’expression des enzymes du métabolisme
• Grande variabilité inter-individuelle (1x à 20x)
• 0.4 à 8 pmol/mg protéines
• 90% individus expriment CYP2B6
1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
13
23
33
43
53
63
73
83
94
04
14
24
34
44
54
64
7 48
0
2
4
6
8
10
CY
P 2
B6
(p
mo
l/m
g p
rot)
Gervot et al.
Expression hépatique du CYP 2B6
34
Inhibition
- définition: diminution de l’activité enzymatique (quantité constante d’E)
- inhibition : réversible (compétitive, non compétitive)
irréversible
- spécificité et degré d’inhibition:[inhibiteur] et Ki
- conséquences: interactions médicamenteuses (notamment CYP 3A4)
- La répression de l’expression existe également (effet transcriptionnel)
Exemples:jus de pamplemousse/antiarythmiqueskétoconazole/ciclosporine
Variabilité environnementale (1)
35
I = inducteur
I
RIR
IR transcription
+
noyau
gène cible
Mécanisme moléculaire général de l’induction par les xénobiotiques
Élément de réponse
= récepteur
Induction Effet transcriptionnel
Variabilité environnementale (2)
36
voies communes de régulation entre enzymes et transporteurs des xénobiotiques facteurs de transcription activés par xénobiotiques et endobiotiques dialogue croisé entre métabolisme endogène et des xénobiotiques
Induction : facteurs de transcription
Variabilité environnementale (2)
37
* Sexe : peu de variations en fonction du sexe chez l ’homme mais variations importantes chez le rat
* Pathologies : insuffisance hépatique (), inflammation :cytokines (), diabète (), cancers (variations dans la tumeur)
* Age : fœtus (moins de CYP, autres isoformes, CYP3A7), vieillard ( Induction)
* Expression tissu-spécifique de certaines isoformes : exemple CYP1B1 dans le tissu mammaire
Variabilité physiopathologique
38
Variabilité génétique
39
* Présence de polymorphismes génétiques ou de mutations rares sur des EMX
* Polymorphismes également au niveau des transporteurs ou des cibles pharmacologiques des médicaments
* Fréquences des polymorphismes différents selon les populations ethniques (ex favisme et déficit en G6PD)
Polymorphismes génétiques des EMX
W E Evans, and M V Relling Science 1999;286:487-491
....
Bertilsson and Dahl 1996
0
20
40
60
80
100
120
10
métaboliseursrapides
ultra-rapidesmétaboliseurs
lents
métaboliseurs
Log Debrisoquine / 4-OH-debrisoquine
0.1 1 100
No
mb
re d
’in
div
idu
s
( ) n
métaboliseursintermédiaires
Débrisoquine = substrat du CYP2D6Métabolite 4-OH produit par le CYP2D6
Polymorphisme génétique du CYP2D6
41
Déficiten TPMT
TPMT cytosoliqueactive
ACTIVITEINTERMEDIAIRE
11 %
ACTIVITEINDETECTABLE
0,3 %
ACTIVITE NORMALE
89 %
Gène TPMT sauvage
Gène TPMT mutant
Expression
Phénotype
Génotype
10
5
0 10 20
% de sujetspar 0,5 U
d’activité
05 15
ActivitéTPMT (U/mL)
Accumulation des métabolites
Aplasie médullaire
Polymorphisme génétique de la TPMT
Weinshilboum et al. Am J Hum Genet. 198042
( )n
Allèle défectueux (délétion, mutation inactivatrice)
( )n
Allèle actif
Amplification du gène actif
Pas de allèle actif:
lents
1 allèle actif
Rapides ou
intermédiaires
2 allèles actifs
rapides
Plus de 2 allèles actifs
ultrarapides
Variabilité génétique : polymorphismes
43
Séquence non codante Séquence codante
Jonctionsexon/intron
5 ’NC
5 ’ 3 ’5 ’ 3 ’
5 ’ 3 ’
5 ’ 3 ’
5 ’ 3 ’
Modificationde la
quantitéd’enzyme
Enzymeabsente
ou inactive
Enzymeabsente
ARNm
Enzymeinstable
Altérationspécificité
de substrat
Quantitéd’enzyme
augmentée
Diminutionde l’activité
Effet surl’inductibilité
Métabolismeréduit
ou absent
Métabolismemodifié
Métabolismeaugmenté
Principaux mécanismes moléculaires des modifications de l’activité des EMX
44
CYP 1A1 (induction ~ 10%)
CYP 2A6* (5%)
CYP 1A2 (10%)
CYP 2C9 (2-3%)
CYP 2C19 (3-5%)
CYP 2D6* (5-7%)
CYP 3A5 (10%)
GSTM1* (50%)
GSTT1 (10-20%)
GSTP1 (10%)
UGT1A1 (10-15%)
NAT2 (50%)
TPMT(<1%)
ABCB1 (25%)
* : gènes pour lesquels une duplication est connue
Exemples de fréquence des homozygotes mutés chez les Caucasiens
!Variations inter-ethniques
(fréquence, nature des allèles variants)
Fréquence des polymorphismes génétiques
45
Pharmacogénomique
Etude des consequences des variations de l’ADN et de l’ARN sur la réponse aux médicaments
Pharmacogénétique
Influence des variations de la séquence de l’ADN sur la réponseaux médicaments
46
Pharmacogénomique
47
Identification de facteurs génétiques prédictifsde la réponse à un médicament
Individualized drug dosage
Modifications du phénotype sans altérations de la séquence ADN
Ingelman-Sundberg, Clin Pharmacol Ther 2010
Epigénétique
48
Métabolisme des xénobiotiques
1. Les xénobiotiques Définition Principales étapes du métabolisme (Phase I et II) Caractéristiques générales des EMX Exemple des cytochromes P450 Exemple des UGT
2. Variabilité de l’expression des EMX Variabilité Environnementale
• Inhibition• Induction
Variabilité physio-pathologique Variabilité génétique Epigénétique
3. Conséquences en pharmacologie et applications cliniques Prédiction du métabolisme Interactions médicamenteuses
• Susceptibilité aux toxiques environnementaux• Applications cliniques de la pharmacogénétique
49
Médicamentsinducteurs
Médicamentssubstrats
N Engl J Med, 2006
Interactions médicamenteuses
Induction du CYP3A4
50
biodisponibilité => effets thérapeutiques
Conséquences pharmacocinétiques de l’induction du CYP3A4
51
Inhibition du CYP3A4
52
[Lopinavir] inhibiteur de protéase du VIH (CYP3A4)
[Lopinavir/r]
[Ritonavir] inhibiteur de protéase du VIH
ET inhibiteur du CYP3A4
Interaction médicamenteuse thérapeutique
Phénotype Effet sur [médicament] Conséquence clinique
tps
[méd
i]
Indexthérapeutique
tps
[méd
i]
Indexthérapeutique
tps
[méd
i]
Indexthérapeutique
métaboliseur
lent
métaboliseur
rapide
métaboliseur
ultrarapide
Toxicité(s)
Efficacité
thérapeutique
Inefficacité
thérapeutique
Conséquences thérapeutiques de la variabilité génétique
53
- Etude in vitro des EMX* quel enzyme produit quel métabolite? * prédiction in vitro / in vivo * modèles moléculaires
- Etude in vivo des EMX* phénotypage* génotypage* biopsies* souris « humanisées » (CYP récepteurs
nucléaires)/ souris KO
OUTILSQUESTIONS
* Métabolites
* Pharmacocinétique
* Interactions médicamenteuses(métaboliques)
* Réponse individuelle
* Toxicité
Prédiction du métabolisme
Implications pharmacologiques et toxicologiques
54
Ce qu’il faut retenir :
- Les xénobiotiques (X) sont un terme général désignant notammentles médicaments
- Les X sont métabolisés et transportés dans l’organisme par les EMTX dont le but essentiel est de favoriser leur élimination (Phase I, II, III).
- Nombreuses isoformes: peu spécifiques, large spectre d’activité- Expression extrêmement variable : facteurs physio-pathologiques,
génétiques et environnementaux.
- Conséquences dans la réponse pharmaco-toxicologique :pharmacogénétique, interactions médicamenteuses (induction et inhibition), réactions indésirables aux médicaments…).
- La connaissance de ces variations permet une meilleure utilisation des médicaments et une thérapeutique personnalisée. - Les X peuvent être à l’origine de pathologies: le métabolisme et ses variations jouent le même rôle (interactions gènes /environnement)
EXEMPLE DE TESTS PHARMACOGÉNÉTIQUES EN PRATIQUE DE SOINS COURANTS
56
De la variabilité de la réponse aux médicaments…
57
Effets indésirables
Résistance thérapeutique
Efficacité thérapeutique
Thiopurines
58
6-mercaptopurine
Arrêt du traitement : 20% des patients
Efficacité
Propriétés immunosuppressives et anti-métabolitesIndications : maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI)
leucémies aigües lymphoblastiquesmaladies auto-immunes…
Toxicités
Toxicité hématologique : 10-20 %Toxicité hépatique : 10 %Toxicité pancréatique : 5 %
Inefficacité (MICI)
Résistance au traitement : 20-40 %
azathioprine
Sahasranaman et al. Eur J Clin Pharmacol. 2008
Dubinsky et al. Gastroenterology. 2002
Gisbert et al. Am J Gastroenterol. 2008Dubinsky et al. Gastroenterology. 2000
Chaparro et al. inflamm Bowel Dis. 2013
Thiopurines
4
6-mercaptopurine
Arrêt du traitement : 30-40% des patients
Efficacité
Propriétés immunosuppressives et anti-métabolitesIndications : maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI)
leucémies aigües lymphoblastiquesmaladies auto-immunes…
Toxicités
Toxicité hématologique : 10-20 %Toxicité hépatique : 10 %Toxicité pancréatique : 5 %
Inefficacité (MICI)
Résistance au traitement : 10-20 %
azathioprine
Sahasranaman et al. Eur J Clin Pharmacol. 2008
Dubinsky et al. Gastroenterology. 2002
Gisbert et al. Am J Gastroenterol. 2008Dubinsky et al. Gastroenterology. 2000
Dubinsky et al. Gastroenterology. 2002
Variabilité inter-individuelle importante dans la réponse
6-MP
AZA
GST
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 201260
XO
6-MP
AZA
6-TU acid
GST
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 201261
XO
TPMT
6-MP
AZA
6-TU acid
6-MMP
GST
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 201262
6-TGN
6-MMPN
XO
TPMT
HGPRT
TPMT
Kinase
Kinase Kinase
6-MP
AZA
6-TU acid
6-MMP
6-MeTIMP 6-MeTIDP 6-MeTITP
6-TIMP6-TGDP 6-TGTP
GST
Cytotoxicity
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Rac 1
6-TGMP
Kinase
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 201263
6-TGN
6-MMPN
XO
TPMT
HGPRT
TPMT
Kinase
Kinase Kinase
6-MP
AZA
6-TU acid
6-MMP
6-MeTIMP 6-MeTIDP 6-MeTITP
6-TIMP6-TGDP 6-TGTP
GST
Cytotoxicity
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Rac 1
6-TGMP
Kinase
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 2012
Rôle prépondérant dans la réponse pharmacologique Régulation via TPMT (polymorphisme génétique) 64
6-TGN
6-MMPN
XO
TPMT
HGPRT
TPMT
Kinase
Kinase Kinase
6-MP
AZA
6-TU acid
6-MMP
6-MeTIMP 6-MeTIDP 6-MeTITP
6-TIMP6-TGDP 6-TGTP
GST
Cytotoxicity
SLC28A3
SLC29A2
ABCC4
ABCC5
6-MP
Rac 1
6-TGMP
Kinase
Métabolisme des thiopurines
Chouchana et al. Aliment Pharmacol Ther. 2012
Rôle prépondérant dans la réponse pharmacologique Régulation via TPMT (polymorphisme génétique) 65
Déficiten TPMT
TPMT cytosoliqueactive
ACTIVITEINTERMEDIAIRE
11 %
ACTIVITEINDETECTABLE
0,3 %
ACTIVITE NORMALE
89 %
Gène TPMT sauvage
Gène TPMT mutant
Expression
Phénotype
Génotype
10
5
0 10 20
% de sujetspar 0,5 U
d’activité
05 15
ActivitéTPMT (U/mL)
Accumulation des 6-TGNAplasie médullaire
Distribution trimodale de la TPMT
Weinshilboum et al. Am J Hum Genet. 198066
Surveillance d’un traitement par thiopurines : intérêt de la TPMT
6
Recommandations AMM
suivi clinico-biologique régulier
hémogramme
bilan hépatique
Activité de la TPMT
PhénotypageActivité enzymatique in-vitro
GénotypageDépistage des 4 principaux
variants (*2, *3A, *3B, *3C)
Suivi thérapeutiquepharmacologique
6-TGN
6-MMPN
UF Pharmacogénétique et oncologie moléculaire
Posologie individualisée
Relling et al. Clin Pharmacol Ther. 2011
Cuffari et al. Gut. 1996Jourdil et al. Therapie. 2010
Variabilité inter-individuelle de l’activité TPMT Facteurs génétiques
68
Overall concordance rate between
TPMT genotype and phenotype: 93.4%
27%4.6%
1.7-fold
4.5-fold
Chouchana et al. Pharmacogenomics, 2014
Relations entre activité TPMT et 6-TGN
69
6-TGN
1.6-fold 2.5-fold
Chouchana et al. Pharmacogenomics, 2014
1) Doses utilisées et
concentrations
de métabolites 6-TGN
2) Modification des doses
Relling MV et al, JNCI, 1999
Conséquences des variations d’activité TPMT
70
71
Indication:Cancers colorectaux avancés
Toxicités:Toxicité digestive (diarrhées)Toxicité hématologique
Irinotécan
UGT1A1:Enzyme hépatiqueAjout d’acide glucuronique augmente la solubilité du composé et facilite sont élimination dans la bile
Métabolisme
CE = carboxylesterase
72
Polymorphisme de l’UGT1A1
UGT1A1*28 UGT1A1*1 (wt)
73
Essai phase I : 20 patients traité par irinotécan
Iyer, Pharmacogenomics J 2002
Conséquences pharmacocinétiquesdu polymorphisme génétique de l’UGT1A1
SN-38 = métabolite de l’irinotécan
*28 / *28
*1/*1 (wt)*1/*28
74
Valeur de référence :
(ANC) PNN > 2000 /mm3
Neutropénie grade 4 RR neutropénie
= 9,3 (95%CI, 2,4-36,4)
pour les patients 7/7.
Innocenti et al. 2004, JCO
Conséquences cliniquesdu polymorphisme génétique de l’UGT1A1
Recommandations cliniques
7575
Dose = 180 - 230 mg/m2
(FOLFIRI standard)
Dose ≥ 240 mg/m2
(XELIRI - FOLFIRI fort)
Génotypage
RECOMMANDÉ
Génotypage RECOMMANDE ++
pour intensification de dose
Homozygote muté
UGT1A1*28/*28
hétérozygote
UGT1A1*1/*28
Risque de toxicité
modérément
augmentéRisque de augmenté
Dose < 180 mg/m2
(FOLFOXIRI- FOLFIRINOX)
Pas d’indication au
génotypage
Risque de toxicité
similaire
quelque soit le génotype
du patient
Intensifier la surveillance biologique en particulier lorsque
d’autres facteurs de toxicité ont été identifiés chez le malade.
Chez les patietns *28/*28 une réduction de posologie de 30%
au premier cycle est préconisée
Homozygote
sauvage *1/*1
DOSE ?
TEST ?
RESULTAT ?
RISQUE ?
ACTIONIntensification
de dose
envisageable
Intensification de
dose contre-
indiquée
Homozygote muté
UGT1A1*28/*28
Bulletin du cancer, 2014,
hétérozygote
UGT1A1*1/*2
8
Risque de toxicité
très augmenté
76
Indications:
Cancer digestifs, sein, ovaire, ORL…
Toxicités:
Digestives,
Hématologique,
Mucite,
Syndrome mains-pieds
10-30% des patients
sous 5-FU développent
des toxicités
2 millions de patients traités par an dans le monde (5-FU, Capecitabine, Tegafur). (Amstutz,
2009 CCR)
5-FU
77
Métabolisation inactivatrice
DPD
FdUMP++
TS
Métabolisation activatriceEffet thérapeutique/Toxicités
5FU 20%
80%
Métabolisme du 5-FU
78
tps
[méd
i]
Index
thérapeutique
toxicité
On estime que 25- 40% des patients
faisant une toxicité grave au
5-FU ont un déficit en DPD
Conséquence d’un déficit en DPD
79
Mutations recherchées en routine:
Localisation Nomenclature ConséquencesMAF
(Caucasien)HAPMAP
Fréquence d'hétérozygote
HAPMAP
Exon 4 299_295TCAT del Protéine tronquée 0,0333,3%
homozygote
Exon 13 c.1679T>G I560S 0,008 1,70%
Intron 14 IVS 14+1 G>A Protéine tronquée 0,004 1%
Exon 22 c.2846 A>T D949V 0,025 5%
7-10% de la population porteur d’un allèle associé à un déficit en DPD
Structure du gène: 4399 pb, 23 exons
Polymorphisme génétique de la DPD
• 0 <UH2/U< 5 = Déficit total en DPD Contre Indication au 5-FU
• 5 <UH2/U< 10 = Déficit partiel en DPD
Adaptation posologique: 50% de la Dose i,
• >10 mais génotypage +
• > 13 Pas d’adaptation posologique
N=372
99ème percentile = 595ème percentile = 10
Moyenne UH2/U= 25 +/- 15. 4
Mediane = 22
Min = 0 et Max = 136
1% 5%
Phénotypage DPD
80
c 16
79 G
>T
IVS14
+1G>A
c.28
46A>T
NM
0
20
40
60
80
100
Data 2
Génotype
UH
2/U
81
Corrélation Génotype-Phénotype
Ph
énoty
pe
82
Phenotype (genotype) Implications for phenotypic
measures Dosing recommendations
Classification of recommendationsb
Homozygous wild- type or normal, high activity
Normal DPD activity and “normal” risk for fluoropyrimidine toxicity
Use label- recommended dosage and administration.
Moderate
Heterozygous or intermediate activity
Decreased DPD activity (leukocyte DPD activity at 30% to 70% that of the normal population) and increased risk for severe or even fatal drug toxicity when treated with fluoropyrimidine drugs
Start with at least a 50% reduction in starting dose followed by titration of dose based on toxicityc or pharmacokinetic test (if available).
Moderate
Homozygous or deficient activity
Complete DPD deficiency and increased risk for severe or even
fatal drug toxicity when treated
with fluoropyrimidine drugs.
Select alternative drug. Strong
a-5-fluorouracil, capecitabine, and tegafur b-Rating scheme described in Supplement.c-Increase the dose in patients experiencing no or clinically tolerable toxicity to maintain efficacy; decrease the dose in patients who do not tolerate the starting dose to minimize toxicities
Recommandations
Codéine
• Antalgique de palier II (dérivé morphinique)
83
Polymorphisme génétique du CYP2D6
D’après F. P. Guengerich, Mol. Interv., 2003
Metabolic ratio (log)
Metaboliseurs rapides 85-90 %
Metaboliseurs lents 7-10 %
Metaboliseurs ultra-rapides
1-7 %
Debrisoquine
4 OH-Debrisoquine84
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
Substrats du CYP2D6
85
Conséquences cliniquesdu polymorphisme du CY2D6
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
Phénotype sanscomposanteanalgésique
CYP 2D6 (MR)
CODEINE CODEINE- 6-GLUCURONIDE
NORCODEINE
CYP 3A4
SI METABOLISEUR ULTRA-RAPIDE
Phénotype avechyperproduction de
morphine
D’après X Declèves86
87
patient traités
population de patients avec une maladie
patients ayant une réponse efficace au traitement
Médecine personnaliséeMédecine de précision
88
THERAPEUTIQUE PERSONNALISEE
médicament/posologie adaptés selon le génotype et les
caractéristiques clinico-biologiques de chaque patient
réponse efficace au traitement pour la grande majorité des
patients
Médecine personnaliséeMédecine de précision