PHARMACOGENETIQUEImplications en pharmacologie

Evelyne Jacqz-AigrainPharmacologie Pédiatrique et pharmacogénétique

Hôpital Robert Debré – Paris

Médicament

EffetEfficacité - Toxicité

Pharmacocinétique

Pharmacodynamique

AGEPathologieInteractions

GENETIQUE

Facteurs de variabilité des effets pharmacologiques

des médicaments

Les polymorphismes pharmacogénétiques

Cibles des médicaments Récepteur béta-adrénergique et réponse aux

béta-agonistes dans l’asthme Enzyme de conversion et réponse aux IEC Récepteur à la 5-hydroxytryptamine et réponse

aux neuroleptiques

Métabolisme des médicaments

Polymorphisme pharmacogénétique du métabolisme des médicaments

Variants alléliques stables transmis selon le mode autosomique récessif (ou codominant)

Altérant la synthèse enzymatique « normale »

Responsables d’un phénotype « déficitaire - lent » atteignant au moins 1% de la population

Silencieux en l’absence de prise médicamenteuse

Groupe des métaboliseurs lents

Minoritaire

Homogène

Absence de métabolisme : surdosage - toxicité

Groupe des métaboliseurs rapides

Majoritaire

Inhomogène

Risques de métabolisme très rapide :

inefficacité thérapeutique,

déséquilibre métabolique et risque toxique, de cancer, de malformation

Mécanismes moléculaires d’inactivation

Réarrangements géniques délétion complète, duplication génique

Mutations : pax exemple

site de splicing, codon stop, changement d’acide aminé

Aboutissant à une absence d’enzyme ou à une enzyme modifiée (instable, non fonctionnelle..)

Caractérisation du métabolisme individuel

PHENOTYPEPrise d’un médicamentEn l’absence de toute

altération métabolique ou interaction médicamenteuse

Détermination du rapport médicament /métabolite

GENOTYPEPrise de sangRéalisé dans les

populations à risque (enfants..)

Simple si les modifications génotypiques sont connues

Conséquences thérapeutiques (1)

Fonction du médicamentmédicament ou prodrogue

Importance de la voie déficitaire dans le métabolisme du médicament et de déviations

de métabolisme

Index thérapeutique

Conséquences thérapeutiques (2)

Fonction de l’individu :

- métaboliseur lent

effet thérapeutique accru

toxicité

- métaboliseur rapide

effet insuffisant

interactions médicamenteuses, synthèse de métabolites

réactifs

LES CYTOCHROMES P450

Nomenclature

Plusieurs centaines de protéines

3 4 familles 1 à 4

3 6 sous-familles A à F

3 20 groupes 1 à 20

3 allèle variant * un numéro (éventuellement une capitale) : CYP 2D6*4

Super famille génique

Famille

Sous-famille

Isoenzyme

Variant allèlique

CYP les + impliqués dans le métabolisme des médicaments : 2D6, 3A4, 1A2, 2C9, 2C19

Cytochromes P450 dans le foie adulte

L’exemple du polymorphisme CYP2D6

Lié à une absence de protéine CYP2D6

atteignant 7% de la population caucasienne avec des variations ethniques importantes

Caractérisé du phénotype au génotype

Affectant le métabolisme de plus de 40 médicaments

Distribution phénotypique du polymorphisme CYP2D6

INVESTIGATION le phénotypage est un test fonctionnel

Pour tester une voie métabolique in vivo

administration d’une substance de référence dosage de la molécule mère et de son métabolite

calcul du rapport indice de métabolisation

résultat valable pour tous les médicaments métabolisés par cette voie

Inconvénients: présente un (faible) risque car administration d ’une molécule exogène

résultat influençable par une variabilité d’origine non génétique

Réalisation pratique du phénotype en pharmacogénétique

Médicamentfacile à obtenir spécifique du polymorphisme d ’intérêtsans risque à la dose utiliséefacilement dosable

Activité enzymatique « accessible »

Métabolisme du dextrométhorphane

INVESTIGATION : Génotypage

Recherche de mutations, délétion, duplication

Sur prélèvement sanguin (simple)

Techniques de génétique moléculaire PCR- RFLP, PCR + hybridation d’oligonucléotides, DNA chip ”

Inconvénient

Ne renseigne pas sur les conséquences fonctionnelles

Corrélation approximative avec le phénotype (« vérité statistique »)

Implications pour l’utilisation des antidépresseurs en thérapeutique

Détermination du phénotype / génotype individuelAvis de la conférence de consensus – 1990 en raison de l’amélioration de l’efficacité et de la réduction des dosages de monitoring – 2D6 et 2C19

Variations de la réponse thérapeutique – MR

Interactions médicamenteuses – effets indésirables

Information des médecins

Pharmacogénétique de la TPMT

Présentation du polymorphisme génétique de la TPMT

Implications : Conduite du traitement par azathioprine

/6mercaptopurine Traitement d’entretien des LAL

La thiopurine méthyltransférase

Exprimée dans de nombreux tissus et notamment les globules rouges

N’ayant pas de substrat endogène connu

D’activité très variable d’un individu à l’autre

Données disponibles :- Chez des sujets volontaires sains non traités (adultes

et enfants)- Chez des patients traités par les analogues puriques

Mercaptopurine metabolism

Incorporation into DNA

TIMP

TGN MeTIMP

De novo purinesynthesis inhibition

MP MeMP

TPMT

HPRT

TPMT

Pharmacogénétique de la TPMT Implications thérapeutiques

Les médicamentsAzathioprine (Imurel)6-mercaptopurine (Purinéthol6-thioguanine (Lanvis)

Les pathologies

LALMICITransplantation rénale

Les outilsGénotype – PhénotypeMétabolites actifs 6-TGNToxicité

Krynetski and EvansAm J Hum Gen 63(1):11-6, 1998

Mut /MutWt/MutWt/Wt

293 bp207 bp

86 bp

– + – + – +ACCI:

250

6MP Dosage

250

500

m/m wt/m wt/wt

TPMT Alleles

ATG*1

ATG*2

ATG*3

G238C

G460A A719G

[ >6 additional alleles ]• Molecular diagnosis

• Molecular mechanisms

• Dose adjustments to avoid toxicity

Genetic polymorphism of TPMT

50

40

30

20

10

0 5 15 20 25 30 40TPMT Activity

m/m

wt/m

wt/wt

Pat

ient

(%

)

Mechanism of TPMT deficiency

• Rates of protein synthesis are comparable

for Wt and mutants (same mRNA levels).

• Mechanism for TPMT deficiency is related

to an intrinsic instability of mutant protein

(Proteolysis via ATP-dependent proteasome-mediated pathway)

TPMT*3A

TPMT*2

TPMT*1

Degradation kinetics of recombinant human TPMT proteins in yeast

(Tai et al., 1995)

Corrélation entre génotype et phénotype TPMT chez les volontaires

La distribution phénotypique « de référence » est trimodale avec un antimode à 9 U/ml

MR : 89% - TPMT élevé (> 9 U/ml) MI : 11% - TPMT intermédiaire ( 5 – 8 U/ml)ML: 0.3% - TPMT indétectable (< 1 U/ml)

D’autres distributions ont été rapportéesAntimode plus élevé (13.7 U/ml)Distribution bimodale – MR et ML

Possibles facteurs :Techniques de déterminationVariabilités ethniquesPopulations insuffisantesAutres voies enzymatiques….

Polymorphismes génétiques Risques chez les métaboliseurs lents

CYP2D6

CYP2C19

NAT2

TPMT

Effet analgésique faible de la codéine (– morphine)

Différences pharmacocinétiques et d’efficacité de l’oméprazole – Mopral*

Hypersensibilité au Bactrim*

Aplasie médullaire à l’ azathioprine / 6-mercaptopurine

DESEQUILIBRE ENTRE LES REACTIONS DE PHASES I ET II

CyP450DETOXIFICATIONCONJUGAISON

PHASE I

PHASE II

AGE, ENVIRONNEMENT, GENETIQUE

Risques des intermédiaires réactifs:: Toxicité, cancérogénèse

PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE

En clinique

Mise à disposition du médecin de tests de dépistage du polymorphisme génétique, réalisables en routine, permettant de prédire la réponse ou de cerner le risque d’accident médicamenteux

PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE

La susceptibilité à certaines pathologies

Liée à des différences de métabolisation ou de susceptibilité à différents polluants de l’environnement

activation de procarcinogènes

maladies neurodégénératives

Et à l’avenir ? …..adapter le traitement à l’individu

Au cours de l’évaluation des médicaments (efficacité et de toxicité)Etudier la cartographie SNPs

(single nucleotide polymorphisms) Rechercher des SNPs-LD

(déséquilibre de liaison)

Pour le traitement d’un patient :Caractériser le profil pharmacogénomique DNA arrays