17 11 16 10h15 Toxicologie Allorge 62 61

2016-2017

Iatrogénèse médicamenteuse

– UE II C : Toxicologie –
Iatrogénèse médicamenteuse : introduction à la pharmacogénétique
Indiquer ici, dans cette police s'il y a une annexe en fin d'heure
Semaine : n°11 (du 14/11/16 au
18/11/16)
Date : 17/11/16

Heure : de 10h15 à
12h15

Binôme : n°62

Professeur : Pr. Allorge
Correcteur : n°61

Remarques du professeur :

PLAN DU COURS

I)

Introduction
A)

Définitions

B)

Problématique

C)

Variations interindividuelles de la réponse aux médicaments

D)

Objectif

E)

Moyen mis en œuvre

F)

Origine des variations interindividuelles

II)

Un peu de sémantique et d'histoire

A)

Histoire de la pharmacogénétique

B)

Histoire de la toxicogénétique

C)

Du favisme à la pharmacogénétique

D)

De nos jours... les gènes d’intérêts pharmacogénétiques

III)

Rappel général sur le métabolisme

IV)

Rappel sur la nature des polymorphismes génétiques

A)

Microlésions ou single nucléotide polymorphism (SNP)

B)

Macrolésions ou copy number variation (CNV)

C)

Mécanismes moléculaires exemple d'une enzyme du métabolisme des
xénobiotiques

D)

Polymorphisme génétique d'une EMX : conséquence phénotypique

E)

Index thérapeutique du médicament

V)

Méthodes utilisées en pharmacogénétique
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Iatrogénèse médicamenteuse

A)

Méthode de phénotypage

B)

Méthode de génotypage

C)

Complémentarité du STP et de la PG

VI)

Pharmacogénétique du CYP450 2D6

A)

Fréquence des phénotypes et variations interethniques

B)

Corrélation entre le nombre d'llèles fonctionnelles et l'activité du
CYP 2D6

C)
VII)

Quelques exemples d'intérêts ou d'application médicale
Conclusion

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I)

Iatrogénèse médicamenteuse

Introduction
A)

Définitions

Iatrogénèse (iatrogénie) :
• Du grec « iatos » = médecin et génès = qui est engendré.
• Il existe de très nombreuses définitions prenant en compte ou non les erreurs, fautes ou négligences du
personnel de santé. Prise en compte car peut être évitable.
• On définie une iatrogénie comme : une conséquence néfaste sur la santé d'un individu, occasionnée
par un acte pratiqué ou prescrit par un professionnel de santé.
Iatrogénèse médicamenteuse :
• Concerne les effets indésirables / toxiques provoqués par un médicament
• De causes variées : erreur de prise, interactions médicamenteuses, susceptibilité individuelle face à un
traitement thérapeutique... (On décrira dans ce cours la susceptibilité individuelle d'origine génétique).
• Elle est prévisible ou non et donc elle est évitable ou non !
La pharmacogénétique essaie de rendre cette iatrogénie médicamenteuse prévisible, de manière à pouvoir l'éviter,
en s'appuyant sur la base du statut génétique des individus.

B)

Problématique
◦ Un médicament est rarement efficace et sans danger pour les patient traiter à la même dose.
◦ Un médicament est rarement efficace et sans danger pour tous les patients traités avec une même dose.
◦ On observe d'importantes variations inter individuelles dans la réponse aux médicaments.

C)

Variations interindividuelles de réponse aux médicaments

Une étude américaine publique en 1998 (Lazarou J ; JAMA) basée sur l'hospitalisation des individus suite aux
effets indésirables des médicaments. Sur une année, aux USA, on a observé :
• Plus de 2 millions d'hospitalisations suite à des effets indésirables sévères (6,7 %).
• Pour 106 000 cas, ces effets indésirables avaient entraîné le décès des patients (0,32 %). Ce qui classait les
effets indésirables sévères des médicaments à la 4 ème place des causes de mortalité.
En France, deux études ont été publiées en 2000 et 2007 (enquêtes des CRPV).
• En 2000, on a observé 3,2 % d'hospitalisations dues à des effets indésirables provoqués par des
médicaments.
• En 2007, on a observé 3,6 % d'hospitalisations provoquées par une prise médicamenteuse.
Dans 9 cas sur 100, les patients présentaient des lésions irréversibles. Et dans 9 cas sur 100, les effets indésirables
conduisaient au décès.
•
•
•
•

D)

35 % de non répondeurs aux bêta-bloquants à posologie standard.
40 % de non répondeurs aux inhibiteur sélectif à la recapture de la sérotonine (ISRS) à posologie
standard.
50 % de non répondeurs aux ADT posologie standard.
Doses journalières de warfarine : peuvent varier d'un facteur 1 à 20 selon les patients.

Objectif

On recherche à individualiser les traitements médicamenteux pour garantir leur efficacité thérapeutique en
minimisant / évitant leur toxicité.
C'est la règle des 3 R : « Right drug at the Right dose to the Right person ».
On parle de « médecine personnalisée ».
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E)
•
•

Iatrogénèse médicamenteuse

Moyen mis en œuvre
Identification des différents facteurs responsables des variations inter-individuelles de réponse (efficacité
et tolérance) aux médicaments.
Dans la mesure du possible, être capable d'identifier les individus / patients « à risque » avant
l'administration du médicament.

On parle de « médecine prédictive ».

F)

Origine des variations interindividuelles

En cas d'erreurs, il y a également des variations de réponse aux médicaments. Parmi ces erreurs, on retrouve
notamment :
• les erreurs d'indication,
• de posologie,
• d'utilisation,
• ainsi que la compliance (= précision avec laquelle un patient suit un plan de traitement convenu /
observance des prescriptions thérapeutiques).
Les facteurs physiopathologiques (intrinsèque) peuvent être à l'origine de variations interindividuelles,
notamment :
• L'âge et le sexe
• Une grossesse qui peut modifier la pharmacocinétique
• La sévérité de la pathologie
• L'état des fonctions rénales et hépatiques qui modifie la pharmacocinétique
Les facteurs environnementaux (extrinsèque) constituent une autre source de variations interindividuelles :
• Alimentation : certains médicaments doivent être pris en dehors des repas (par exemple pour éviter qu'ils
ne se lient aux graisses). D'autres médicaments nécessitent un régime particulier (comme ne pas
consommer de jus de pamplemousse qui interférerait avec certains cytochromes, et risquerait d'inhiber le
métabolisme de certaines mol.cules …)
• Le tabac et l'alcool peuvent modifier la pharmacocinétique des médicaments.
• Les co-administrations de médicaments peuvent aussi modifier la réponse aux molécules (interactions
médicamenteuses).
Enfin, ce qui nous intéresse dans ce cours sont les facteurs génétiques. Différentes études ont montré le poids de
ces facteurs génétiques :
• Fin des années 1990 : l'étude Kalow (1998) démontre que, en fonction des médicaments, il y a 20 à 95 %
de variabilité de réponse chez les individus qui sont dus à des facteurs génétiques.
• Toujours fin des années 1990 : l'étude Lazarou (1998) montre que 60 % des médicaments qui avaient
entraîné des effets indésirables et qui avaient nécessité une hospitalisation sont métabolisés par une
enzyme génétiquement polymorphe.
C'est ce polymorphisme qui est responsable des effets indésirables.
De très nombreux polymorphismes génétiques ont été identifiés, impliquant : des enzymes du métabolisme, des
transporteurs, ou des cibles (récepteurs ...). Ce sont ces différents acteurs qui sont responsables de la iatrogénique
médicamenteuse.
Peut-on comprendre, prévoir et prévenir l'apparition d'effets indésirables ou d’inefficacité thérapeutique
survenant chez certains individus lors de la prise de doses standards de médicaments ?
→ Oui c'est la pharmacogénétique qui tente de répondre à ces questions.

II)

Un peu de sémantique et d'histoire

A)
•

Histoire de la pharmacogénétique
1° définition en 1959 par F. Vogel :
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Iatrogénèse médicamenteuse

The hereditary basis of variability in drug effects ..
•

actuellement selon EMEA et FDA :
The study of variations in DNA sequence as related to drug response ..

•

« drug » : signifie produits médicinaux, médicaments et autres produits pharmaceutiques (attention : ce
n'est pas le strict équivalent du mot français : drogue)
« response » = d'ordre pharmacocinétique (ADME et biodisponibilité.) et d'ordre pharmacodynamique
(effets pharmacologiques, mais aussi adverses).

•

B)

Histoire de la toxicogénétique

La toxicogénétique est considérée comme une sous-catégorie de la pharmacogénétique, restreinte au champ de
la toxicité aiguë ou chronique. Elle concerne tous les xénobiotiques, aussi bien des médicaments, des pesticides
ou des additifs alimentaires …
La toxicogénétique est un concept très ancien, il fut décrit par Pythagore (510 av JC), qui parlait de danger
représenté par l'ingestion de fèves par certaines personnes ,plus tard appelé « favisme » , c'est le premier exemple
de prise en compte d'une variabilité de réponse aux xénobiotiques entre différents individus.
Aujourd'hui nous savons que ce favisme est lié à un déficit d'origine génétique en G6PD responsable d'anémies
hémolytiques aiguës (plus fréquemment retrouvées sur les populations du pourtour méditerranéen).

C)

Du favisme à la pharmacogénétique

L'un des premiers exemples de pharmacogénétique à été décrit lors de la seconde guerre mondiale, suite à des
anémies hémolytiques aiguës survenues chez certains soldats américains, notamment d'origine africaine, prenant
de la Primaquine (antipaludéen). D'autres soldats qui prenaient les mêmes doses n'avaient pas les effets
indésirables.
La Primaquine est un médicament oxydant, qui est capable de déclencher du stress oxydant. Les soldats
américains d'origine africaine avait un déficit en G6PD qui les rendait sensibles aux molécules oxydantes.
Conséquences → crises d'anémies hémolytiques.
Pourquoi ce lien entre déficit en G6PD et stress oxydant ?
La G6PD transforme le Glucose-6-P en 6-phospho-gluconate, ce qui permet de régénérer du NADPH 2.
Cette étape est très importante surtout au niveau du globule rouge, car c'est pour lui la seule voie qui est capable de
générer du NADPH2, co-facteur de la glutathion réductase, et nécessaire pour restaurer les stocks de glutathion
réduit, à l'action antioxydante nécessaire au globule rouge.
Il faut maintenir les taux de glutathion réduit pour que le
globule rouge ne subisse pas de stress oxydant entraînant sont
hémolyse.
Quand des personnes ont un déficit en G6PD et qu'ils sont en
présence de médicaments (ou d'autres xénobiotiques
oxydants), on a une diminution des stocks de glutathion réduits
par défaut de NADPH2. Au delà d'un certain seuil,
les activités anti-oxydantes ne sont plus assurées.
On a donc un stress oxydant qui entraîne la destruction de la
membrane du globule rouge, c'est ce qu'on appelle une hémolyse.
Quand cette anémie est importante on parle d'anémie hémolytiques aiguës.

D)

Et de nos jours... les gènes d'intérêts pharmacogénétiques

Les gènes d'intérêt sont très nombreux, ils sont impliqués dans la pharmacocinétique et la pharmacodynamique :
Ces gènes peuvent coder pour des transporteurs de médicaments (ou de leurs métabolites) :
• Albumine
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•
•

•

Iatrogénèse médicamenteuse

Lipoprotéines
Les transporteurs ABC (ATP Binding Cassette) sont une superfamille de transporteurs
transmembranaires qui permettent l'entrée des médicaments dans les cellules ou leur sortie (protéines
d'influx ou d’afflux).
Les SLC (Solute Carrier Family) sont des transporteurs transmembranaires impliques dans
l'absorption et la distribution des médicaments.

D'autres gènes d’intérêt peuvent également être polymorphes, et coder pour des enzymes du métabolisme des
xénobiotiques :
• Enzymes de phase I de fonctionnalisation, il s'agit principalement de la famille des CYP450
• Enzymes de phase II de conjugaison (UGT, GST, NAT ...)
Il y aussi toutes les molécules impliqués dans la pharmacodynamique, que sont les cibles protéiques : récepteurs,
canaux ioniques, enzymes ...
Plus récemment, on a trouvé d'autres protéines, les xénosensors : ils sont là pour réguler l'ensemble du
fonctionnement des autres protéines. Ce sont des récepteurs nucléaires et facteurs de transcription, qui stimulent ou
inhibent la transcription des transporteurs des médicaments.

III)

Rappel général sur le métabolisme

D'une manière générale, les médicaments sont souvent des substances hydrophobes, et l'organisme essayera, pour
les éliminer, de les rendre plus solubles.
Prenons l'exemple d'une cellule hépatique (le foie est l'organe principal de métabolisation des xénobiotiques).
• Soit le médicament entre dans la cellule par diffusion passive, soit par des transporteurs.
• Une fois dans la cellule il peut être expulsé immédiatement via les glycoprotéines P.
• Si ce n'est pas le cas, la molécule subit des étapes de biotransformation : les enzymes de phase I catalysent
les réactions de fonctionnalisation, de manière à rendre la molécule plus polaire (hydroxylation,
désalkylation ...).
• S'ensuivent les réactions de phase II (de conjugaison), qui peuvent intervenir sur la molécule mère ou
sur la molécule qui vient de subir une fonctionnalisation. Ces réactions viennent greffer un radical de
manière à rendre la molécule encore plus polaire pour faciliter son élimination dans l'urine ou la bile. Les
enzymes impliquées sont des transférases.

• Dans la grande majorité des cas, cela aboutit à la désactivation des xénobiotiques. Cela permet son
élimination hors de l'organisme dans les urines ou dans la bile.
• Cependant ces étapes peuvent mener à la bioactivation du xénobiotique, entraînant la formation de
métabolites plus réactifs, plus toxiques, ce qui augmente le risque de développer des effets indésirables.
Toutes les protéines qui interviennent dans ce métabolisme sont codées par des gènes (comprenant des exons,
introns, régions régulatrices, promoteurs ...). Si une mutation de ces gènes apparaît, cela entraîne une altération
qualitative ou quantitative. On peut donc avoir une absence d’activité enzymatique (molécule inactive) ou un
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Iatrogénèse médicamenteuse

défaut d'activité (sur-expression ou sous-expression).

IV)
A)

Rappel sur la nature des polymorphismes génétiques
Microlésions ou Single Nucléotide Polymorphism (SNP)

C'est la principale source de variabilité interindividuelle à l'échelon moléculaire :
• La fréquence est de 1 SNP tous les 1000 pdb.
• Ces SNP correspondent à des substitutions, délétions, insertions d'une paire de bases
• Elles sont majoritairement sans impact sur la structure ou la fonction des protéines.
• On compte de 50 à 250 000 SNP fonctionnels par noyau.

B)

Macrolésions ou Copy Number Variation (CNV)

C'est un polymorphisme « quantitatif » avec une perte ou un gain d'information g.n.tique.
• Représente 12 % du génome humain, ce n'est plus considéré comme rare au sein du génome.
• Correspond à des amplifications géniques (duplication) ou des délétions.

C)

Mécanismes moléculaires : exemple d'une enzyme du métabolisme des
xénobiotiques

•

Gène normal ou possédant une mutation silencieuse (l'AA reste le même), nous aurons donc une
transcription normale puis une traduction en protéine. Il n'y a pas eu de modification de la protéine, le
métabolisme est normal.
Mais, nous pouvons avoir des mutations qui entraînent des modifications de la protéine (et donc agissent
sur le métabolisme) :

•

Si la mutation (SNP) entraîne la formation d'un codon stop (dite mutation non-sens), nous obtiendrons une
enzyme tronquée avec un risque important qu'elle soit inactive. Nous obtenons dans ce cas un
métabolisme déficitaire.

•

Si la mutation (SNP) entraîne le remplacement d'un AA par un autre (dite mutation faux-sens), et que ce
changement agit sur la conformation tridimensionnelle de la protéine. Nous obtiendrons une enzyme
potentiellement instable, avec une durée de vie réduite (elle sera reconnu comme anormale). Nous
parlerons d'un métabolisme réduit.

D)

•

En cas de délétion de gène : il n'y a pas de transcription en ARNm, donc il
n'y aura pas d'enzyme. C'est un métabolisme déficitaire.

•

En cas de duplication ou d'amplification de gènes. Si tous les gènes sont
fonctionnels, on formera plus d'ARNm, donc plus d'enzymes. On parlera de
métabolisme augmenté ou « ultrarapide ».

Polymorphisme génétique d'une EMX : conséquence phénotypique

Les conséquences phénotypiques du polymorphisme génétique se traduisent par l'existence de différents types de
métaboliseurs :
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•
•

Iatrogénèse médicamenteuse

Les métaboliseurs limités ou lents, qui présentent une absence d'une ou plusieurs protéines du fait d'un
génotype déficitaire, ils sont homozygotes pour un gène non fonctionnel.
Les métaboliseurs extensifs ou rapides qui ont une protéine active parce qu'ils ont un génotype normal
homozygote.

Parfois, on distingue même des sous phénotypes pour certaines protéines :
• Les métaboliseurs intermédiaires, qui se se retrouvent entre les extensifs et les limites : ils sont en
général hétérozygotes. Ils produisent moins de protéines que les extensifs.
• Les métaboliseurs ultra rapides, qui produisent plus d'enzymes que les autres.
Il y a un certain nombres de facteurs qui démontrent l'importance médicale et clinique des polymorphismes
génétiques, pour cela nous allons prendre l'exemple de deux médicaments qui ont des schémas métaboliques
différents :
•

Le premier médicament donne 3 métabolites, et est métabolisé par 3 enzymes. Si des individus ont un
déficit pour l'enzyme numéro 1, les autres voies métaboliques pourront prendre en charge le médicament,
ce déficit n'impactera pas la clairance globale. Nous aurons de ce fait une répartition unimodale des
patients.
Le second médicament est métabolisé par une seule
enzyme. Si des individus ne possèdent pas cette enzyme,
leur clairance sera différente des sujets normaux, nous
aurons une répartition bimodale des patients. Dans un tel
cas, il y a un intérêt médical à repérer le déficit en
enzyme (à la différence du premier
médicament).

Cas spécifique des pro-drogues: Il est inutile de donner une pro-drogue à un patient qui ne possède pas l'enzyme
nécessaire à son métabolisme. Le patient se retrouverait avec les effets indésirables de la pro-drogue non
métabolisme, sans avoir les effets pharmacologiques attendus.

E)

Index thérapeutique du médicament

Un index thérapeutique étroit correspond à un intervalle de concentration du médicament étroit.
Pour avoir un traitement efficace, il faut rester dans cet intervalle. Au dessus il peut y avoir une toxicité. Du
médicament, au dessous : une inefficacité thérapeutique.
Nous allons prendre l'exemple d'un médicament à index thérapeutique étroit administré sous une forme active à
dose standard, et comparer les différentes réactions en fonction du type de métaboliseurs :
• Pour un métaboliseur extensif, on a une concentration qui reste dans l'index thérapeutique, on assure
donc l’efficacité du traitement sans effets indésirables toxiques.
• Pour un métaboliseur limité, le médicament n'est pas métabolisé Assez rapidement, et sa concentration
dépasse très vite la borne supérieure de l'index thérapeutique. L'individu est en permanence en surdosage
et le médicament devient toxique.
• Pour un métaboliseur ultrarapide : l’individu est rapidement en sous dosage. Ici les enzymes ont une
activités augmentée qui rend le traitement inefficace.
Avant d'administrer ce genre de médicament, il est important connaître le profil métabolique du patient afin
d'éviter le surdosage (s'il est métaboliseur lent) ou le sous-dosage (s'il est métaboliseur ultrarapide).

V)

Méthodes utilisées en pharmacogénétique

Le but de ces méthodes est de prévoir et de prévenir un risque individuel d'effets indésirables ou
d’inefficacité thérapeutique, par la détermination du profil métabolique du patient avant d'administrer un
traitement. Cela permet également d'expliquer une anomalie de réponse à un médicament déjà administré.

•

Les méthodes sont :
le phénotypage : s'intéresse à l'activité de la protéine codée par ce gène.
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Iatrogénèse médicamenteuse

le génotypage : s’intéresse aux gènes.

•

Le génotypage est l'étude des mutations qui entraînent un défaut ou une augmentation d’activité
métabolique. On va donc pouvoir mettre en évidence des altérations génétiques grâce aux techniques modernes de
biologie moléculaire. Ainsi, on va chercher à prédire le phénotype.
/!\ Attention, il ne s'agit que d'une prédiction du phénotype. Chacune des méthodes de génotypage aura un taux
d’efficacité de prédiction et ce sont les tests de phénotypage qui confirmeront les prédictions.
Le phénotypage va mettre en évidence un défaut d’activité des protéines du métabolisme (exemple
d'une CYPP450). Avec le phénotypage, on ne prédit plus, on obtient avec certitude l’activité de l'enzyme testée.
On aura 2 types de tests :
• Test fonctionnel in vivo chez l'individu.
• Test ex vivo à partir d'un prélèvement sanguin de l'individu (dans le cas où le substrat test est toxique, il
n'est pas question de l'administrer au patient)

A)
1)

Méthode de phénotypage
Phénotypage in vivo

On administre un substrat-test à dose sub-thérapeutique, pour éviter un potentiel surdosage (si le patient
est métaboliseur limité). Ce substrat est spécifique de l'enzyme test. On a ensuite 2 étapes :
• Recueil d'un échantillon biologique (sang ou urines) et dosage par chromatographie
• Calcul du Rapport Métabolique : RM = [substrat] retrouvé dans sang ou urine /[métabolite(s)]
La détermination du phénotype se fait par comparaison du rapport métabolique avec l'antimode
(l'antimode est le rapport métabolique qui sépare les deux populations en métaboliseurs limités et métaboliseurs
extensifs).
• Si RM > antimode → métaboliseur limité.
• Si RM < antimode → métaboliseur rapide

Exemple d'application : Phénotypage in vivo de l’activité du CYP2D6 (tr.s polymorphe) : Le Dextrométorphane est
métabolisé par CYP2D6 (O-déméthylation) en Dextrophane (DOR).
On administre 30 mg de DEX sous forme de sirop, puis on analyse les urines pendant 8 heures après
administration. On obtient les concentrations de substrat et de métabolite qui nous permettent de calculer le RM.
Dans la population générale, on a déterminé à 0,3 la valeur de l'antimode. Ainsi au dessus de cette valeur, le
patient est métaboliseur lent (il reste beaucoup de substrat et peu de métabolite), et en dessous de cette valeur on a
un métaboliseur rapide ( il reste peu de substrat mais beaucoup de métabolite s'est formé).

2)

Phénotypage ex vivo

Cette méthode est indispensable lorsque les substrats-tests sont des composés toxiques, que l'on ne pourra
évidement pas administrer aux patients. Par ailleurs, si l'enzyme est exprimée dans un tissu accessible (exemple :
le sang), on utilisera cette méthode plus simple et moins contraignante pour le patient.
Explication de la méthode pour une enzyme exprimée au niveau du sang dans le globule rouge.
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Iatrogénèse médicamenteuse

On recueille le sang, puis on fait un lysat érythrocytaire, pour récupérer l'enzyme . Tester
On ajoute ensuite le substrat-test et après incubation dans les conditions physiologiques
On extrait le surnageant dans lequel on va doser le substrat et son métabolite
On calcule ensuite l'activité enzymatique (le RM) et toujours par comparaison avec l'antimode, on
détermine le profil métabolique du patient

•
•
•
•

C 'est le cas de la TPNT : enzyme impliquée dans le métabolisme de médicaments thiopuriniques.
Le substrat test est la 6-Mercaptopurine qui est toxique pour les cellules. Par la même méthode que celle décrite
au dessus, on obtient les concentrations en substrat restant et en métabolite formé. On calcule le RM et on arrive
aux données suivantes :
• Si l’activité est > 8,5 → méthyleur rapide
• Si l’activité est comprise entre 5 et 8,5 → méthyleur intermédiaire
• Si l'activit. est < 5 → méthyleur lent

3)

Avantages et inconvénients

Ces méthodes traduisent et quantifient l’activité enzymatique réelle de l'enzyme testée.
Cependant, il faut faire face à la complexité du protocole (par exemple, lors du recueil des urines, il faut
que le patient récupère la totalité des urines parfois sur de longues durées).
De plus il existe toujours un risque d'effets indésirables avec le substrat ou le métabolite (m.me en
concentration sub-thérapeutique).
Il existe aussi un problème de phénocopie, on classerait mal un individu car un autre facteur confondant
modifierait le phénotype (ce peut être le cas si le médicament testé emprunte une voie métabolique commune à un
autre médicament déjà administré).
De plus ces méthodes ne sont pas (ou peu) adaptées pour étudier l'activité des transporteurs et des cibles
autres que les enzymes solubles.

B)

Méthode de génotypage

Ici nous avons une identification directe des polymorphismes génétiques. Nous allons déterminer
précisément les allèles codant pour des protéines du métabolisme. On utilise diverses méthodes de biologie
moléculaire (surtout des amplifications de l'ADN).
Le résultat est cependant prédictif, même si un patient possède un allèle de métaboliseur rapide, il n'est
pas forcement exprimé dans la cellule. Le taux de prédiction est strictement inférieur à100 %.
L'ADN génomique est prélevé à partir de sang (ADN des leucocytes), des cheveux ou d'autres tissus, de
sédiments urinaires (cellules épithéliales desquames dans l'urine) ou de cellules épithéliales buccales. On
fractionne les noyaux des cellules pour récupérer l'ADN que l'on étudie avec les méthodes ci-après.
1)
•
•
•
•
•

Nombreuses méthodes disponibles

PCR-RFLP
PCR allèle spécifique
Technologie « Taqman »
Séquençage complet ou partiel d'un gène
Puces à ADN (ou DNA chips)
Ces différentes méthodes permettent :

•
•
•

Identification des SNP
Identification de macrolésions
Analyse complète de gènes
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2)

Iatrogénèse médicamenteuse
Avantages et inconvénients

Cette méthode est applicable à tous les gènes d'intérêt pharmacogénétique. Aussi bien ceux qui
agissent sur la pharmacocinétique (enzymes du métabolisme, transporteurs cellulaires ...) mais aussi ceux qui
agissent sur la pharmacodynamie (cible du médicament, Récepteur, ...). C'est un test « unique » sur matrice, facile
d’accès et stable. L'ADN du patient ne changera pas au cours de sa vie. Une fois le test réalisé, nous connaissons
les allèles du patient.
Ces méthodes ne quantifient pas réellement l'activité de l'enzyme (un gène peut être présent mais non
transcrit). De plus leur taux de prédiction du phénotype est inférieur à 100 %. Il est nécessaire de prendre en
compte les variations interethniques (la nature et la fréquence des polymorphismes différent selon les origines).
Si il y a de nombreux polymorphismes à identifier : la recherche sera longue et coûteuse. Si de nouveaux
polymorphismes sont identifiés : l'impact fonctionnel ne sera pas connu et on ne pourra pas conclure au profil
métabolique du sujet.

C)

Complémentarité du STP (suivi thérapeutique et pharmacologique) et de
la PG

On a une variabilité de réponse aux médicaments en fonction des personnes, qui oblige à moduler la
thérapeutique :
• Par des adaptations de posologie
• Parfois par le choix d'un autre traitement

•
•
•
•
•

•
•
•

VI)
A)

Amélioration du suivi thérapeutique pharmacologique « TDM » du patient avec la pharmacogénétique :
Permet de s'assurer de la compliance du patient (Nous pouvons savoir s'il prend bien son traitement
puisque la concentration circulante en médicament ne doit pas être égale à 0).
Nous pouvons observer l'influence des facteurs environnementaux et physiopathologiques.
Il peut y avoir un ajustement à posteriori du traitement : quand il y a confirmation d'un métabolisme
lent causant une toxicité où l'inverse en cas de métabolisme rapide.
Les concentrations plasmatiques ne sont pas toujours corrélées à l'efficacité/toxicité. Ce n'est pas
applicable pour tous les médicaments.
Il faut réitérer les dosages pour avoir un vrai suivi.
L'utilité des tests pharmacogénétiques réside dans :
Une adaptation avant l'administration. On propose une posologie individualisée sur la base du statut
génétique de notre patient.
Par contre le phénotypage est restreint aux EMX
Génotypage : test unique mais il n'est que prédictif (Pharmacocinétique et Pharmacodynamie)

Pharmacogénétique du CYP450 2D6
Fréquence
des
phénotypes et variations
interethniques

La CYP 2D6 ne représente que 5 % des P450
hépatiques, mais elle métabolise environ 25 %
des médicaments d'usage courant :
antidépresseurs, analgésiques (opiacés,
opioïdes), antiarythmiques, anti-nauséeux,
neuroleptiques ... Soit une large palette de
médicaments.
Le gène CYP2D6 est très polymorphe. On
recense plus de 60 allèles différents, associés à :
• Une activité normale
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Iatrogénèse médicamenteuse

Une diminution d’activité
Une perte totale d’activité
Une augmentation d’activité

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On a 4 phénotypes métaboliques:
• ML (métaboliseur Lent)
• MI (métaboliseur Intermédiaire)
• ME (métaboliseur Extensif)
• MU (métaboliseur Ultra-rapide)
Fréquence des métaboliseurs ultra-rapides (montre la grande variabilité interethnique) :
• Caucasiens 1 – 10 %
• Asiatiques 0,5 – 2,5 %
• Éthiopiens 29 %

B)

Corrélation entre nombre d’allèles fonctionnelles et activité CYP 2D6

Il existe une corrélation entre le nombre d’allèles possédé par un individu et l’activité du CYP2D6. On
a déterminé que plus ce nombre d’allèles est important, plus l’activité enzymatique sera importante.
Cette corrélation a été démontré par un test avec de la Nortriptyline.
Cette molécule transformée en 10-hydroxynortriptyline via le CYP 2D6. On a dosé la quantité de
médicament et de métabolite puis on a rapporté les concentrations aux nombres d’allèles possédés.
AUC relatives (en métabolite) : (Il faut savoir que plus l'AUC est grande plus le composé est présent)

Les risques sont toujours les mêmes :
Métaboliseur lent → effets indésirables par surdosage
Métaboliseur ultra-rapide → Échec thérapeutique par sous-dosage

•
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C)
1)

Quelques exemples d'intérêt ou application médicale
Différence entre les médicaments métabolisés par le CYP2D6

Il est mportant de prédire ou de déterminer le métabolisme du CYP2D6 chez les individus qui reçoivent de
la Nortriptyline ou d'autres médicaments métabolisé par cette enzyme. Par exemple pour les psychotropes, il y
aura une recommandation d'adaptation de posologie en fonction du phénotype.
Pour d'autres molécules, comme la Sertraline, dont le métabolisme passe par le CYP2D6, mais également
d'autres voies métaboliques : le fait d'être déficitaire en CYP 2D6 ou métaboliseur ultra rapide n'aura pas
d'incidence, nous pourrons utiliser la même posologie chez les 4 types de métaboliseurs.
Au contraire l'Imipramine qui n'utilise que cette CYP2D6 comme voie métabolique devra être adaptée en terme
de posologie :
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Iatrogénèse médicamenteuse

Les métaboliseurs lents n'ont que 28 % d’activité sur l'Imipramine
Les métaboliseurs intermédiaires n'ont que79 % d'activité sur l'Imipramine
Les métaboliseurs extensifs ont 131 % d'activité sur l'Imipramine
Les métaboliseurs ultra-rapides ont 183 % d'activité sur l'Imipramine

La pharmacogénétique permet actuellement d'expliquer les échecs thérapeutiques et/ou les effets
indésirables des antidépresseurs.

2)

Cas clinique

Cas clinique n°1 :
• Homme de 60 ans sans antécédents médico-psychiatriques. Quelques mois après son départ en retraite des
épisodes de dépression sévère apparaissent chez cet homme.
• Il est d'abord traité avec de la Paroxétine 20 mg/j pendant 24 semaines, puis 40 mg/j pendant 4 semaines
→ inefficacité du traitement et la dépression persiste
• Plus tard les syndromes s'aggravent et conduisent notre patient à une hospitalisation où on lui administre
de la Venlafaxine 225 mg/j pendant 6 semaines → le traitement n'est toujours pas efficace et le patient
développe une pharmacorésistance
• Il est ensuite mis sous Clomipramine jusqu'à 375 mg/j pendant 4 semaines. À ce dosage les concentrations
circulantes observées en Clomipramine et en Norclomipramine (son métabolite actif) sont largement
inférieures à celles attendues.
• L’hôpital décide enfin de faire un génotypage CYP2D6 de ce patient et découvre qu'il est un métaboliseur
ultra-rapide dû à une duplication du gène codant pour le CYP2D6. Il élimine presque tous les
antidépresseurs très vite et n'atteint jamais la concentration efficace (sous dosage).
• Après un échec thérapeutique avec différents anti dépresseurs pendant plus de 9 mois, une thérapie électro
convulsive lui a été proposé, ce qui a conduit à la rémission après 12 séances !
Ici, la pharmacogénétique a permis de changer la thérapeutique et de soigner le patient.
Cas clinique n°2 : avec un intérêt en toxicologie médico-légale :
• Un enfant hyperactif est traité avec de la Fluoxétine (Prozac*), de la Clonidine et de la Méthylphénidate
(Ritaline*) depuis 10 mois.
• Au cours du traitement, il souffre de beaucoup d'effets indésirables (gastro-intestinaux, fièvre peu intense,
désorientation) et commence à faire des crises épileptiques. Il est emmené aux urgences et décède d'un
arrêt cardiaque.
• Le décès est alors attribué aux parents adoptifs qui sont accusés d'avoir empoisonné l'enfant
volontairement (en lui donnant trop de médicament)
• Ils sont ensuite relaxés grâce à un test de pharmacogénétique réalisé post-mortem sur le jeune garçon qui a
montré qu'il était métaboliseur limité pour le CYP 2D6.
Les concentrations en fluoxétine avaient dépassé le seuil de toxicité et ont conduit au décès de l'enfant. Le
traitement avait été donné à dose standard. Le décès est attribué à une intoxication chronique (défaut de
métabolisme + interactions médicamenteuses).
Cas clinique n°3 : métabolisme des opiacés et codéine
La codéine est une prodrug quand elle est utilisée à visée antalgique. Si le but thérapeutique est antalgique, elle
doit être métabolisée en morphine (antagoniste sur les récepteur μ de la douleurs) via le CYP2D6 (à hauteur de 10
%). Sans cette transformation, la codéine n'a pas d'effet antalgique (ou tr.s peu).
• Chez les métaboliseurs limités, la codéine n'est pas transformée et on se trouve en inefficacité
thérapeutique.
• Pour les métaboliseurs ultra-rapide, on se trouve en surdosage accompagné d'effets indésirables car toute
la codéine est transformée en morphine rapidement.
Exemple d'un nourrisson allaité par sa mère qui prenait de la codéine suite à des complications opératoires :
• Cette mère allaite son enfant et se rend compte rapidement que l'enfant a des difficultés d'alimentation. Il
est en léthargie dès J+7 et s'endort au sein. Il présente des signes de cyanose à J+12, et est retrouvé Mort à
J+13 par dépression respiratoire.
• Une autopsie et un dosage sanguin ont montré des concentrations très élevées de morphine, de codéine et
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Iatrogénèse médicamenteuse

de morphine-6- glucuronide (métabolite ultime de la morphine lui aussi actif).
Nourrisson → 70 ng/mL de morphine dans sang [Normes : < 2ng/mL],
Lait à J+10 → 87 ng/mL de morphine dans le lait [Normes : 1,9-20 ng/mL pour 60 mg 4x/j].

Le génotypage de CYP2D6 et de UGT2B7 (enzyme formant le métabolite ultime de la morphine) a montré que la
mère, comme le nourrisson, était métaboliseurs ultra rapides. Elle formait donc beaucoup de morphine qu'elle
transférait à son enfant par le lait, enfant qui re-métabolisait la codéine. De plus la mère et l'enfant avait un
métabolisme UGT2B7 très actif ce qui augmentait encore la concentration en morphine-6- glucuronide et
aggravait encore la toxicité.

VII)
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•

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Conclusion
En pharmacogénétique :
On veut identifier les variations de réponse aux médicaments d'origine génétique (influence sur le
profil métabolique).
On étudie les mécanismes moléculaires responsables de ces variations et leur importance en clinique
(déplace t-il la concentration du médicament en dehors de sa zone d’efficacité).
On cherche à développer des méthodes simples et rapides d'identification des individus à risque
d'anomalies de réponse, applicables avant l'administration du médicament (les métaboliseur limites et
l'autre extrême les métaboliseurs ultra rapides).
On cherche de plus en plus à appliquer les méthodes avant de traiter le patient pour minimiser les
risques de toxicité vu dans les exemples précédents.

Enfin, le but ultime de la pharmacogénétique est de conduire à une individualisation des traitements
médicamenteux en fonction du statut génétique du patient. Chacun aura sa propre dose en corrélation avec son
propre métabolisme garantissant une efficacité thérapeutique optimale.

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