PHARMACOGENETIQUE Dani le Bentu -Ferrer 2005-2006

1. PHARMACOGENETIQUEDani�le Bentu�-Ferrer2005-2006 ? Introduction - D�finitions ? Les moyens d�investigation ? Les cytochromes P450 ? Un exemple de polymorphisme g�n�tique du m�tabolisme d��oxydation ? Un exemple de polymorphisme g�n�tique du m�tabolisme de m�thylation ? Int�r�t et place de la pharmacog�n�tique

2. PHARMACOGENETIQUE - PHARMACOGENOMIQUE ? La pharmacog�n�tique permet d��tablir un lien entre le polymorphisme de la structure g�nique et la variabilit� de la r�ponse � l�effet d�un m�dicament (ou plus g�n�ralement de l�effet des x�nobiotiques) Variabilit� interindividuelle de la r�ponse � un m�dicament ? Objectifs => Am�liorer la ma�trise de la variabilit� interindividuelle Individualiser le traitement m�dicamenteux : choix de la mol�cule mais aussi posologie et rythme d�administration M�decine pr�dictive

4. CONS�QUENCES DE LA VARIABILIT� G�N�TIQUE

6. EXEMPLES DE POLYMORPHISME GENETIQUE ? Modifiant des param�tres pharmacocin�tiques ? Polymorphisme des enzymes de m�tabolisation des m�dicaments +++ Phase I (modification des groupements fonctionnels, m�tabolisme oxydatif) cytochromes P450 +++ alcool et ald�hyde d�shydrog�nases Phase II (conjugaison) Uridine 5�-diphosphate glucuronosyl transf�rase (UGT) N-ac�tyl transf�rase (NAT) Thiopurine m�thyltransf�rase (TPMT) Glutathion S transf�rase (Par exemple)

7. EXEMPLES DE POLYMORPHISME GENETIQUE ? Modifiant des caract�ristiques pharmacodynamiques Encore peu d�exemples, mais en d�veloppement rapide ? cible enzyme d�ficit en glucose-6-phosphate-d�shydrog�nase (crise h�molytique en pr�sence d�un x�nobiotique oxydant, nombreux m�dicaments concern�s) d�ficit en pseudocholinest�rases (prolonge l'effet des curarisants) enzyme de conversion de l�angiotensine et inhibiteurs ? cible r�cepteur ou transporteur r�cepteurs � la ryanodine (r�gulation du [Ca++] intracellulaire) et hyperthermie maligne apr�s anesth�sie g�n�rale polymorphisme du r�cepteur ?2 et r�ponse aux ?-stimulants (asthme) polymorphisme du transporteur de la s�rotonine et r�ponse aux antid�presseurs inhibiteurs de la recapture de la s�rotonine

9. CONSEQUENCES NEGATIVES DE LA VARIABILITE INTERINDIVIDUELLE ? Absence de r�ponse au traitement ? Polymorphisme g�n�tique => modification de la cible => modification du m�tabolisme notion de non r�pondeur ? Apparition d�effets ind�sirables Deux m�canismes principaux ? Cons�quence directe, pr�visible, des propri�t�s pharmacologiques du m�dicament, inh�rent ou non � l�effet th�rapeutique recherch� ? ��Sensibilit� anormale�� => non pr�visible, idiosyncrasie polymorphisme g�n�tique par ex. ? Compr�hension des m�canismes biologiques sous-jacents => Pr�diction => Pr�vention

10. MOYENS D�INVESTIGATION ? Ph�notypage Test fonctionnel in vivo Pour tester une voie m�tabolique d�un patient administration d�une substance de r�f�rence dosage de la mol�cule m�re et �ventuellement de son m�tabolite analyse de la cin�tique ou calcul du rapport ? indice de m�tabolisation r�sultat valable pour tous les m�dicaments m�tabolis�s par cette voie Test fonctionnel in vitro sur pr�l�vement sanguin ou biopsie mesure d�activit� enzymatique (enzymologie) moins d�applications Inconv�nients : pr�sente un (faible) risque (administration d�une mol�cule exog�ne) r�sultat influen�able par une variabilit� d�origine non g�n�tique

11. MOYENS D�INVESTIGATION ? G�notypage Recherche de mutations, SNPs, d�l�tion, duplication Sur pr�l�vement sanguin (simple) Diff�rentes techniques de g�n�tique mol�culaire (Polymerase Chain Reaction + Restriction Fragment Lenght Polymorphisme, PCR + hybridation d�oligonucl�otides) �Puces � ADN� Inconv�nient : ne renseigne pas sur les cons�quences fonctionnelles corr�lation approximative avec le ph�notype (�v�rit� statistique�)

12. LES CYTOCHROMES P450 Fonctions H�moprot�ines enzymatiques impliqu�es dans le m�tabolisme oxydatif (mono-oxyg�nases), localis�es majoritairement au niveau h�patique, mais aussi au niveau intestinal

13. M�canisme d�action

14. Nomenclature Plusieurs centaines de prot�ines ? 4 familles 1 � 4 ? 6 sous-familles A � F ? 20 groupes 1 � 20 ? all�le variant * un num�ro  (�ventuellement une capitale) CYP 2D6*4 Super famille g�nique Famille Sous-famille Isoenzyme Variant all�lique

15.  ? La voie d�brisoquine/spart�ine/dextrom�thorphan interroge le CYP2D6, concerne ? 40 m�dicaments pas de substrats endog�nes connus ? D�termination du ph�notype administration d�une mol�cule test, posologie standardis�e Exemple : la d�brisoquine (antihypertenseur, jamais commercialis� en France, induisantune r�ponse sur la tension tr�s variable) recueil urinaire pendant une p�riode d�finie selon protocole valid� dosage de la d�brisoquine et de son m�tabolite hydroxyl� calcul d�un indice de m�tabolisation

16. Distribution fr�quences variables selon les populations LE POLYMORPHISME GENETIQUE DU METABOLISME 

17. Distribution de fr�quence d�allure grossi�rement trimodale 3 ph�notypes ? m�taboliseurs lents (PM) : indice de m�tabolisation (MR) > 12,6 - 5 % population �caucasienne� ? interm�diaires (EM) : 0,2 < MR < 12,6 ? ultrarapides (UM) : MR < 0,2

19. ? Cons�quences cliniques D�pendent de la voie m�tabolique, �ventuellement complexes - M�taboliseurs lents accumulation de la mol�cule, plus sujets aux effets ind�sirables pas d�effet th�rapeutique des prodrogues exemple : absence d�effet analg�sique de la cod�ine cod�ine ? morphine CYP2D6 7-10 % de la population - M�taboliseurs ultra rapides : absence de r�ponse th�rapeutique Ou intoxication par accumulation d�un m�tabolite actif

21. Cas clinique (1) Femme 59 ans imipramine d�pression d�marrage du traitement posologie : 75 mg/j puis augmentation 150 mg/j apr�s 7 semaines : r�sultat clinique non satisfaisant, suspicion de toxicit� dosage : imipramine (m�tabolis�e par le CYP2C19) : 125 ng/ml, normal d�sipramine, m�tabolite actif (substrat du CYP2D6) 1730 ng/ml, seuil de toxicit� 1000 ng/ml risque l�tal arr�t du traitement 4 semaines, reprise 25 mg/j am�lioration th�rapeutique sans signe de toxicit� dosage imipramine 25 ng/ml, d�sipramine 135 ng/ml imipramine + d�sipramine = 160 ng/ml fourchette 180-350 ng/ml Ph�notype PM ? 3 mois de traitement inad�quat ? exposition � un risque toxique grave Posologie adapt�e : 3 � 6 fois plus faible que la posologie standard

22. Cas clinique (2) Femme 41 ans nortriptyline d�pression 3 - 5 fois la posologie standard ? mais pas d�am�lioration clinique d�pression r�sistante ? dosage m�tabolite hydroxyl� (inactif) : concentration tr�s �lev�e ph�notypage UM g�notypage duplication CYP2D6 changement de traitement antid�presseur, administration d�une mol�cule qui suit une autre voie m�tabolique

23. Thiopurine m�thyltransf�rase (TPMT) --> S m�thylation M�dicaments concern�s : thiopurines (immunosuppresseurs, antileuc�miques) Applications en canc�rologie et transplantation d'organes Pas de substrats endog�nes connus M�tabolisme simplifi� de l�azathioprine et de la 6-mercaptopurine (prodrogues --> mol�cules actives : TGN)

24. ? Cons�quences cliniques du polymorphisme de la TPMT d�ficit en TPMT : TGN ?? my�lotoxicit� +++ ? posologie standard divis�e par 15 hyperactivit� : TGN ?? r�sistance au traitement ? Ph�notypage test fonctionnel sur globules rouges, mesure de l'activit� enzymatique in vitro de la TPMT ou dosage sanguin des TGN ? G�notypage

25. G�NOTYPAGE DE LA TPMT

26. Distribution 1 g�ne, 2 all�les (? 10 variants d�crits), distribution trimodale 1/300 d�ficitaire

28. PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE LE D�VELOPPEMENT DU M�DICAMENT Recherche in vitro tissu humain enzymes humaines recombinantes risque d�interactions m�dicamenteuses Essais cliniques recherche des effets cliniques de l�administration d�une mol�cule chez des sujets porteurs d�un polymorphisme g�n�tique connu Evolution conceptuelle ? Essais cliniques : m�dicaments efficaces et s�rs pour le plus grand nombre ? Pharmacog�nomique : d�veloppement de mol�cules d�di�es � des sous groupes g�n�tiquement d�finis

29. PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE ? En clinique Mise � disposition du m�decin de tests de d�pistage du polymorphisme g�n�tique, r�alisables au laboratoire en routine, permettant de pr�dire la r�ponse ou de cerner le risque d�accident m�dicamenteux exemple tumeur du sein surexpression du g�ne HER2 et r�ponse aux anticorps monoclonaux (Herceptine)

30. PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUEPr�vention des effets ind�sirables

31. Diagnostic pharmacog�nomique appliqu� aux leuc�mies lymphoblastiques aigu�s (exemple fictif)

32. PLACE DE LA PHARMACOGENETIQUE ? La susceptibilit� � certaines pathologies Li�e � des diff�rences de m�tabolisation ou de susceptibilit� � diff�rents polluants de l�environnement ? activation de procarcinog�nes ? maladies neurod�g�n�ratives  ? La susceptibilit� � l�addiction