Pharmacogénétique des antalgiques

Xavier Declèves Pharmacie-Pharmacologie-Toxicologie, Hôtel-Dieu INSERM U705, CNRS UMR 7157 Neuropsychopharmacologie des addictions Faculté de Pharmacie Paris Descartes Master 1 Santé Parcours PPT

Rappels de stratégie thérapeutique des antalgiques

Master 1 Santé Parcours PPT

Douleur Chronique….

Question de santé publique

• • • • •

Europe:

75 M douloureux chroniques

France

: 7 M (15% de pop > 18 ans)

4%

traités par opioïdes forts Douleur liée au

cancer

:

3%

des patients Fort impact sur la qualité de vie Master 1 Santé Parcours PPT Etude européenne EFIC 2003

Douleur chronique et traitement

• • •

34%

des douloureux sans traitement

20%

n’ont jamais pris de traitement

50%

-

ont des traitements ciblés 19% opioïdes faibles

-

4% opioïdes forts Etude européenne EFIC 2003 Master 1 Santé Parcours PPT

Prévalence

57% des patients atteints d’un cancer sont douloureux* 69% Douleur forte Master 1 Santé Parcours PPT 30% Pas de Traitement 51% Traitement Inadapté

Diagnostic

•

Douleur neurogène

•

Altération partielle ou totale du système nerveux périphérique ou central.

• Douleur nociceptive • Excès de stimulation des récepteurs

périphériques (traumatismes, infections, agressions chimiques, ischémiques ou inflammatoires).

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Intensité de la douleur

Caractéristiques de la douleur chronique

Pics algiques prévisibles(non comptabilisés dans l’adaptation) imprévisibles (gérés par le patient) Master 1 Santé Parcours PPT Douleur de fond stable dans la durée persistante dans le temps Temps

Règles de l’OMS

• • • • •

Voie la plus simple Administration à heures fixes Prescriptions personnalisées Ne négligeant aucun détail Respect des paliers Master 1 Santé Parcours PPT

si échec Palier1 Non opioïdes Douleurs légères à modérées Salicylés AINS Paracétamol Acupan

Paliers de l’OMS

si échec Palier 2 Opioïdes faibles Douleurs modérées à sévères Codéine Dextropropoxyphène Tramadol poudre d’opium Palier 3 Opioïdes forts Douleurs sévères Morphine Fentanyl Oxycodone hydromorphone Master 1 Santé Parcours PPT

• •

Morphiniques disponibles en France

Date de mise sur le marché: 1986 : Morphine LP 1997 : Fentanyl transdermique 1998 : Hydromorphone LP 1999 : Morphine LI 2000 : Oxycodone LP OMS 1997 : la morphine est le traitement de référence des douleurs modérées à sévères liées au cancer Master 1 Santé Parcours PPT

Palier 3: indications

•

Douleur nociceptive modérée à intense

•

Rotation des opioïdes

•

Douleur neurogène

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Pourquoi s’intéresser à la pharmacogénétique des opioïdes ?

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Relation toxicocinétique - toxicodynamique

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Facteurs de variabilité d’ordre pharmacogénétique des opioïdes

INTESTIN SNC SANG

PK PD CYP450 UGT2B7

SANG Master 1 Santé Parcours PPT

Transport et Métabolisme Cible

Pourquoi s’intéresser également à la pharmacogénétique des cibles pharmacocinétiques des antalgiques opioïdes ?

Médicament Transport

Morphine P glycoprotéine

Métabolisme Métabolites Métabolite actif

UGT2B7 M6G, M3G oui (M6G) Codéine Méthadone P glycoprotéine Fentanyl P glycoprotéine CYP2D6 CYP3A4 Morphine EDDP oui non CYP3A4 Norfentanyl non Tramadol P glycoprotéine CYP2D6 M1, M2 oui (M1) Oxycodone P glycoprotéine CYP2D6 oxymorphone

NB: En rouge figurent les protéines présentant des SNP fonctionnels

Master 1 Santé Parcours PPT oui

Pharmacocogénétique des antalgiques de palier 2

Métabolisme de la codéine

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POLYMORPHISME GENETIQUE CYP 2D6 METABOLISEURS RAPIDES CAUCASIENS: 85-90 % METABOLISEURS ULTRA RAPIDES CAUCASIENS: 1-7 % Master 1 Santé

Metabolic ratio (log)

METABOLISEURS LENTS CAUCASIENS: 7-10 % Debrisoquine 4 OH-Debrisoquine

SUBSTRATS DU CYP 2D6 Antiarrythmics Antidepressants Beta-blockers Neuroleptics Miscellaneous

Amiodarone Encainide Flecainide Mexilitine

N

-propylamaline Propafenone Sparteine Imipramine Desipramine Amitriptyline Nortriptyline Clomipramine Propranolol Timolol Bufuralol Metoprolol Perphenazine Codeine Thioridazine Debrisoquine Indoramin Phenformin Ecstasy Tramadol Oxycodone

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CONSEQUENCES CLINIQUES DU POLYMORPHISME CYP 2D6

CYP 3A4

CODEINE NORCODEINE 10% CODEINE- 6- GLUCURONIDE

CYP 2D6 (MR)

MORPHINE

UGT2B7

MORPHINE 3- et 6- GLUCURONIDES SI METABOLISEUR LENT CODEINE

CYP 3A4

NORCODEINE Master 1 Santé Parcours PPT CODEINE - 6 GLUCURONIDE Phénotype sans composante analgésique SI METABOLISEUR ULTRA-RAPIDE CODEINE

CYP 3A4

NORCODEINE CODEINE- 6 GLUCURONIDE

CYP 2D6 (MR)

Phénotype avec hyperproduction de morphine

•

Histoire de la maladie

– Homme 62 ans – LLC – Pneumonie bilatérale, fièvre, toux – J1: Ceftriaxone, voriconazole, clarithromycine, codéine (25 mg x 3/j) – J4: détérioration conscience (glasgow 6), myosis – Naloxone 0.4mg/h: conscience normale – Biologie • Créatininémie: 182 µM – Dosage médicaments: • Codéine 114 µg/L (N: 13-75) • Morphine 80 µg/L (N: 1-4) • M6G 136 µg/L (N: 1-13) – Génotypage: • CYP2D6 ultra-rapide

Master 1 Santé Parcours PPT Gasche et al, NEJM 2004

Intoxication grave chez un nouveau né

Histoire de la maladie – Grossesse normale, Nouveau né RAS, Allaitement de la mère – Douleur post partum : • Codéine 120 mg/j • Paracétamol 500 mg/j – J7 léthargie, diminution prise de lait – J11: hospitalisation réa pédiatrique – J13: cyanose, mort – Médecine légale: • Aucune maladie congénitale • Analyse toxicologique: – Sang » Morphine sang 70 µg/L (N: 10-12) » Paracetamol sang : 5.9 µg/L – Mère • Génotypage – Hétérozygote CYP2D6*2x2 (UR) – UGT2B7*2: UR

Master 1 Santé Parcours PPT Koren et al, The Lancet 2007

Métabolisme du tramadol

Activité opioïde +++ CYP2D6,….

CYP3A4,….

Activité sérotoninergique +++ Master 1 Santé Parcours PPT

Subrahmanyam et al, 2001

Pharmacogénétique du tramadol

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•

Stamer et al, Pain 2003

Modification du profil d’analgésie: rapport M1/M2

Métabolisme de l’oxycodone

Actif +++ Peu actif

Métabolisme de l’oxycodone

Métabolisme de l’oxycodone

Peu actif CYP3A4/CYP3A5 N-demethylation CYP2D6 O-demethylation Actif +++

Antalgiques de palier 3

Structure génomique chez l’homme du récepteur Mu des opioïdes

Structure génomique chez l’homme

• 2002 : – Chr 6q24-25, 90kb – 4 exons et 3 introns (Xin et al.

AAPS PharmSci

. 2002)

Intron 2 : 773pb Extracellulaire Exon 1 : 290 bp 97 AAs N-Term ] [ Exon 3 174 AAs Intracellulaire Intron 1 : 50kb 118 AAs Exon 2 : 353pb Intron 3 : 27kb C-Term 12 AAs Exon 4

(Pan et al.

Biochem Biophys Res Commun

. 2003) 2005 2003, Exon 7 2003, Exon 15, trouvé dans le cerveau •Existerait un exon 18 donnant des récepteurs ressemblants à MOR1V de la souris?

•Pas d’exon 8, 9 et 19 (Pan et al.

Neuroscience.

2005) Cellules de neuroblastome (Pan et al.

DNA Cell Biology

2005) •Protéine ressemble mMOR1G (6TM)

Les polymorphismes

Le polymorphisme c.A118G

• Asn40Asp : suppression d’un site de N glycosylation dans la partie extracellulaire du récepteur (conformation permettant transport du récepteur vers la membrane) mais pas de changement dans la structure tertiaire (Bond et al.

PNAS

1998; Bergen et al.

Mol. Psychiatry

1997) • Pas de différence d’affinité mais l’allèle muté l’ARNm expression réduite de l’ARNm et de la protéine issue de dans les cellules HEK293 ou CHO mais pas problème de stabilité de (Beyer et al.

J. Neurochem.

2004, Zhang et al.

J. Biol. Chem.

2005)

Le RÉCEPTEUR µ DES OPIOIDES



Gène OPRM1



SNP: A118G



Fréquence allélique: 10-15%



Asn40Asp



Suppression d’un site de N-glycosylation



118GG : efficacité (expression ?) moindre du récepteur Master 1 Santé Parcours PPT

Le SNP A118G du gène OPRM1 (récepteur µ) influence la dose efficace de morphine (Reyes et al, Pain 2006)

• Cohorte de 207 patients – Morphine 3 jours dose stable, soins palliatifs cancer • Génotypage A118G du récepteur Mu – AA (

n

= 166)112 – AG (

n

= 36) – GG (

n

= 5) 132 216 Dose de morphine (mg)

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Reyes et al, Pain 2006

• 207 patients – Morphine 3 jours dose stable, soins palliatifs cancer • SNP récepteur Mu (A118G) dose morphine – AA (

n

= 166) 112 96; 128 – AG (

n

= 36) – GG (

n

= 5) 132 216 76; 187 60; 371 3 4 2 3.60 (2.6) 4.10 (1.8) 2.0 (1.2)

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Janicki et al, Anesth Analg 2006

• Patients – Douleur chronique cancer : n=121 – Douleur aigue post op : n=101 – SNP récepteur Mu (A118G) • Pas association génotype et douleur post op ou dose morphine

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Chou et al, Acta anaesthesiol Scand 2006

• Patients – Post op douleur arthroplastie du genou : n=147 – SNP récepteur Mu (A118G) • GG (n=13) : dose morphine 40.4 mg pendant 48h post op • AA (n= 74) : dose morphine 25.3 mg • AG (n= 33) : dose morphine 25.6 mg

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Chou et al, anesthesiology 2006

• Patients – Femme hystérectomie : n=80

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Coulbault et al, Clin Pharmacol Ther 2006

• Patients – Chirurgie colorectale : n=74 • SNP récepteur Mu (A118G) • GG (n=2) : dose morphine 58.5 mg/24h • AA (n= 57) : dose morphine 49.9 mh/24h (NS) • SNP P-glycoprotéine (C3435T) – Pas d’association avec dose morphine

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Lotsch et al, Anesthesiology 2002

• 2 patients âgés, douleur chronique, IR • Patient 1: – M6G: 1735 nM – Tolérance morphine excellente – SNP 118AA • Patient 2: – M6G: 941 nM – Tolérance morphine mauvaise (somnolence, engourdissement) – SNP 118GG

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La COMT: Catechol-O-MethylTransferase

 SNP: Val158Met  Activité enzymatique Met/Met 3 fois plus faible que Val/Val  Fréquence allélique : 45 %

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Au niveau central: Emotions, douleur et génétique Les homozygotes pour l’allèle

met 158

• diminution de la réponse opioïde  montrent: à la douleur vs homozygotes

val 158.

• taux plus élevés de composante sensorielle, affective et un état négatif plus élevé.

met 158 val 158

Etat basal Réponse à la douleur

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Forme active de COMT:

val 158.

Réduit l’activité de la dopamine, augmente l’activité des  moins de douleur et de comportement douloureux Zubieta et coll, Science 2003

La mutation Met158Val influence la dose efficace de morphine (Rakvag et al, Pain 2007) 207 patients caucasiens présentant une douleur cancéreuse

Morphine dose (mg/24 h) Morphine serum (nmol/l) M6G serum (nmol/l) M3G serum (nmol/l)

Master 1 Santé Parcours PPT Val/Val (n =44) Val/Met (n =96) Met/Met (n =67)

155 (160)

Genotype

117 (100) 95 (99) 119 (199) 711 (992) 3809 (4436) 86 (88) 506 (493) 2812 (2209) 78 (72) 410 (484) 2536 (2707)

LES PROTEINES MEMBRANAIRES DE TRANSPORT

« 15% des gènes humains codent 4500 protéines de transport » Paulsen, FEBS Lett., 1998 ; J. Mol. Biol., 1998

A TP B inding C assette (ABC)

50 %

M ajor F acilitator S uperfamilly (MFS) S olute C arrier (SLC)

50 %

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La super famille des protéines ABC 49 transporteurs A TP – B inding C assette chez l’Homme Noms ABC1 Sous familles Membres ABCA 12 MDR P-gp ABCB 11 MRP ABCC 13 ALD ABCD 4 OABP ABCE 1 GCN20 ABCF 3 White BCRP ABCG 5 (+1?) 1 ère époque : cancérologie (1970 - )

Phénomène MDR ( M ulti D rug R esistance)

MDR1, P glycoprotéine, ABCB1

Mdr1a

et

Mdr1b chez les

rongeurs

2 ème époque : pharmacologie (1990-)

Expression tissus sains (

Protection Détoxication

)

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et

cavéoline

La P-GLYCOPROTÉINE

INTESTIN



Transporteur d’efflux: ABC transporteurs



Gène MDR1 (ABCB1)



SNP: C3435T



Fréquence allélique 45%

 

expression P-gp

(Hoffmeyer et al, PNAS 2000)

SANG Master 1 Santé Parcours PPT CERVEAU

Mécanismes d' efflux de la P-gp

Flippase activity

D D 3 mécanismes :

-

Pore aqueux

-

Aspirateur (Vacuum cleaner)

-

Translocation (Flippase) D D D

From Romsicki and Sharom, 1999

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Quelques substrats de la P-glycoprotéine Anti cancéreux Doxorubicine, taxoïdes Vincristine, vinblastine Cardio-vasculaire Digoxine Quinidine Anti protéases Indinavir Nelfinavir Saquinavir Anti diarrhéiques Lopéramide Antibiotiques Erythromycine Immunosuppresseurs Cyclosporine Master 1 Santé Parcours PPT Stéroïdes Dexaméthasone Inhibiteurs calciques Vérapamil Antagonistes adrénergiques Talinolol Anti-histaminiques H1 fexofénadine Anti-histaminiques H2 Cimétidine Anti dépresseurs Amitriptyline Antalgiques Morphine Oxycodone Méthadone

Les SNP 3435T (ABCB1) ou 118A (OPRM1) prédisposent à une meilleure activité analgésique de la morphine (Campa et al, CPT 2008)

•

ABCB1 3435T:

Expression (ou activité?) de la P-gp plus faible donc plus de morphine dans le sang et le cerveau

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•

OPRM1 118A:

récepteur Mu plus efficace donc activité morphine plus forte •

Hypothèse:

Analgésie plus forte pour les 3435TT et 118AA ?

L’haplotype 3435T (ABCB1) et 118A (OPRM1) prédisposent à une meilleure activité analgésique de la morphine (Campa et al, CPT 2008)

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Méthodologie recherche SNP

• Prélèvement: 5ml de sang EDTA • Extraction ADNg et dosage ADN • PCR: amplification région spécifique – Séquençage direct – Digestion enzymatique : PCR-RFLP – PCR quantitative et courbe de fusion

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PCR

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Amplification par PCR

Méthodologie Hôtel Dieu (ROCHE, Light Cylcler) Sondes pour la détection de mutation

perfect match mismatch Sonde d‘ancrage Sonde de mutation Le T m de la sonde de mutation est environ 5 °C plus bas que le T

Master 1 Santé

m

Parcours PPT

de la sonde d‘ancrage

Application: détection de mutation

Perfect match Mismatch

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basse moyenne Température élevée

Génotypage par courbe de fusion

Mutation ponctuelle (Facteur V Leiden) Homozygote sauvage Homozygote mutant Hétérozygote muté Master 1 Santé Parcours PPT

Master 1 Santé Parcours PPT

Courbe de fusion SNP C3435T Light Cycler TT CC CT

génétique & antalgiques

CONCLUSIONS POUR LE CLINICIEN :

• Intérêt dans la physiopathologie de la douleur : – dans la pr é disposition à chronique d é velopper un syndrome douloureux • Intérêt en clinique: – Efficacité thérapeutique – Interactions médicamenteuses : +++ le plus avancé – Développement d’effets secondaires – Développement d’abus médicamenteux voire d’addictions  Un domaine en plein essor   Pour une pratique courante en antalgie ? Limites de prédictivité

Conclusions

•

Développement des tests de pharmacogénétique des antalgiques au sein de METHEO

– Validés: •

CYP2D6

•

MDR1:

C3435T, G2677T/A • •

OPRM1: COMT:

– En cours : A118G Met158Val

UGT2B7

,

MRP2, Kappa, Delta …

•

Nécessité de mettre en place des études de pharmacogénétique pour les antalgiques

– Oxycodone, tramadol, méthadone – Effets antalgiques et secondaires •

Ne pas oublier la pharmacocinétique…