Transcript Document 7578203

Perspectives thérapeutiques
Pharmacologie de la fonction
insulino-sécrétrice
Pr. Pierre Petit
Centre de Pharmacologie & Biotechnologie pour la Santé
CNRS UMR 5160
Centre d’Investigation Clinique
CHU - INSERM CIC 0001
Syndrome métabolique
Inflammation
Dysfonction endothéliale
Hypertension
Dyslipidémie
Obésité
INSULINO-RESISTANCE
LIPOTOXICITE
GLUCOTOXICITE
HYPERGLYCEMIE
DIABETE
DEFICIT INSULINO-SECRETION
Objectifs thérapeutiques
dans le diabète de Type 2
 Prévenir l’hyperglycémie diabétique
 Réduire l’hyperglycémie
 les complications liées au diabète
(UKPDS, 1998)
 Réduire les dommages de l’hyperglycémie
 Réduire les autres facteurs de risques
PREVENIR L’HYPERGLYCEMIE DIABETIQUE
Essai
Intervention
Nouveaux cas
/100 participants /an
DPP
Conseil + placebo
Conseil + metformine (1700 mg/j)
Diététique + exercice physique
11,0
7,8* (- 29 %)
4,8* (- 56 %)
IDPP
Soins usuels (A)
(A) + metformine (500 mg/j)
Diététique + exercice physique (B)
(B) + metformine (500 mg/j)
18,3
13,5* (- 26 %)
13,1* (- 28 %)
13,2* (- 28 %)
Xendos
Diététique + placebo
Diététique + orlistat (360 mg/j)
1,05
0,73* (- 30 %)
Stop-NIDDM Conseil + placebo
Dream
Conseil + acarbose (194 mg/j)
12,1
10,1 (- 17 %)
Conseil + placebo
Conseil + rosiglitazone (8 mg/j)
21,1
8,8* (- 58 %)
REDUIRE LES DOMMAGES
DE L’HYPERGLYCEMIE
Inhibiteur aldose réductase
Neuropathie expérimentale
-
Ruboxistaurin
Rétinopathie
-
-
Diabetes 2005, 54, 1615-1625
-
Anti-oxydants
Inhibiteur PARP
SULFONYLUREAS/GLINIDES
Insulin
Pancreas
Glucagon
Intestine
METFORMIN
+
Liver
-
Glucose
absorption
ALPHA-GLUCOSIDASE
INHIBITORS
REDUIRE
L’HYPERGLYCEMIE
Glucose production
Plasma
glucose
Glucose utilization
Insulin sensitive
tissues
Plasma
insulin
+
METFORMIN
THIAZOLIDINEDIONES
ACTIVATEURS AMPK
Berbérine
(alcaloïde végétal)
- Sécrétion
d’insuline
Diabetes Res & Clin Pract 2005, 68S1, S22-S29
GLITAZARS
Muraglitazar, Tesaglitazar
FIBRATES
GLITAZONES
Rosiglitazone
Pioglitazone
Trends Pharmacol Sci 2005, 26, 244-251
ANTAGONISTES DES RECEPTEURS CB1
Rimonabant
Prise énergétique
Effets centraux
Poids
Effets périphériques
Adiponectine
HDL-Cholestérol
LDL & triglycérides
RIO-North America Study, NEJM, 2005, 353, 2121-2134
Homéostasie glucidique
Insuline
Hépatocytes
Myocytes & adipocytes
+
Captation &
utilisation
de glucose
Activateurs
pharmacologiques
Cellule
β
Production
de glucose
-
Modulateurs
pharmacologiques
Glucose
Signaux physiologiques
• La dysfonction cellulaire β pancréatique
est un facteur déclenchant majeur du
diabète de type 2
• L’activation pharmacologique de la
fonction insulino-sécrétrice permet un
meilleur contrôle glycémique et une
réduction des complications secondaires
liées au diabète (UKPDS, 1998)
L’échappement thérapeutique survient
avec la détérioration progressive de la
fonction β cellulaire et se traduit par la
perte de contrôle glycémique
FONCTION
Cellule
β
MASSE
Une perte progressive de la masse
cellulaire β a été mise en évidence
dans le diabète de type 2 ; elle
constitue l’un des déterminants de
cette baisse d’activité
ACTION DU GLUCOSE
SUR LA CELLULE β
(%)
300
100
K+
Ca2+
Glucose
SUR1
GLUT 2
-10
Kir 6.2 Kir 6.2
Glucose
ATP
ADP
Métabolisme
oxydatif
mitochondrial
0
10
Exocytose
Ca2+
-
Glucokinase
Glu-6-P
Glycolyse
∆
Insuline
INITIATION
ATP
ADP
Voies de signalisation
KATP indépendantes
AMPLIFICATION
RE
20
30 (min)
PHARMACOLOGIE DES
CANAUX IONIQUES
INITIATION OU INHIBITION
DE LA SECRETION D’INSULINE
SULFONYLUREES & GLINIDES
K+
Ca++
GLUT 2
SUR1
Glucose
Kir 6.2 Kir 6.2
Glucose
ATP
ADP
Glycolyse
Métabolisme
oxydatif
mitochondrial
Exocytose
Ca++
-
Glucokinase
Glu-6-P
∆
Insuline
INITIATION
ATP
ADP
Voies de signalisation
KATP indépendantes
AMPLIFICATION
RE
INTERACTIONS AVEC SUR1
Développements moléculaires & relations structurales
Tolbutamide
Gliclazide
Nateglinide
Mitiglinide
SUR1
Sélectivité SUR1 vs.
SUR2A & SUR2B
Glibenclamide
Glimépiride
Méglitinide
Répaglinide
Plus grande réversibilité de liaison
si affinité pour un seul site
INTERACTIONS AVEC SUR1
Glinides
Les glinides représentent une famille de composés
différenciés sur le plan structural, mais apparentés
sur le plan fonctionnel aux sulfonylurées.
L’originalité de leur pharmacologie réside moins dans
leur mécanisme d’action (comparable à celui des
sulfonylurées), que dans leur pharmacocinétique,
caractérisée par la brièveté du délai et de la durée
d’action.
Contrôle de l’hyperglycémie
postprandiale
INTERACTIONS AVEC Kir6.2
ANTIMALARIQUES
Quinolines
ANTIBACTERIENS
Fluoroquinolones
ANTIARYTHMIQUES
Disopyramide, cibenzoline
Risque d’hypoglycémie
Kir 6.2
-
-
IMIDAZOLINES
Phentolamine
Antazoline
Midaglizole
Moindre spécificité
tissulaire de la cible
par rapport à SUR1
CANAL POTASSIQUE VOLTAGE-DEPENDANT
● Large distribution tissulaire
● Existence de sous-unités modulatrices
● Action antagoniste de GLP-1
Diabetologia 2003, 46, 1046-1062
OUVERTURE DES CANAUX POTASSIQUES
Une voie alternative pour
diminuer la charge de la
cellule β et améliorer sa
fonction…
Diabetologia 2003, 46, 1375-1382
Diabetes 2003, 52, 2513-2518
PHARMACOLOGIE DES
RECEPTEURS MEMBRANAIRES
AMPLIFICATION DE LA SECRETION D’INSULINE
K+
Ca2+
SUR1
Glucose
GLUT 2
Kir 6.2 Kir 6.2
Glucose
Insuline
∆
Exocytose
Ca2+
-
Glucokinase
Glu-6-P
ATP
ADP
Glycolyse
ATP
ADP
Voies de signalisation
KATP indépendantes
Signalisation
PKA dépendante
RE
Signalisation
PKA indépendante
cAMP
Métabolisme oxydatif
mitochondrial
+
AC
PKC
GEF / EPAC
+
IP3
+
PIP
2
GLP1 et analogues
Agonistes P2Y
DAG
AMPLIFICATION PAR LA VOIE DES INCRETINES
• Sécrétion du GLP-1 (cellules L intestinales)
en réponse à l’ingestion alimentaire
• Amplification de la sécrétion d’insuline
• Altération de la sécrétion de GLP-1 dans le
diabète de type 2
Meal
Nauck et al., Diabetologia, 1986, 29, 46-52
Toft-Nielsen et al., JCEM, 2001, 86, 3717-3723
Sécrétion d'insuline gluco-dépendante
Synthèse d'insuline
GLP-1
Sécrétion de glucagon
Vidange gastrique
Appétit et prise alimentaire
Régulation de
l’homéostasie glucidique
ANALOGUES RESISTANTS
Exenatide
Liraglutide
CJC-1131
Albugon
+
GLP-1
récepteur
GLP-1 (7-36) amide
DPP IV
Demi-vie < 2 min
-
INHIBITEURS DE DPP IV
Vildagliptin
AMPLIFICATION PAR LA VOIE
DE L’ATP EXTRACELLULAIRE
ACH
NH2
ATP
N1
5
N
7
4
9
6
3
N
N
O CH2
2’
M3
P2
Metabolism
+
O
P
O-
3’
P
O
O-
P
O-
O-
+
ATP
Insulin
G5
G 11
± ADPS
100
-cell
O
g
O
HO OH
Insulin secretion (ng/min)
Glucose

O
a
O
8
2
G5
ADPßS 0.5 µmol/l
(n=7)
control (n=5)
75
50
25
0
30
45
60
75
Time (min)
90
105
Récepteurs P2 de la cellule β
Controls
*
2.5
*
ADPßS
2,5
2,0
**
1,5
1,0
N
7
4
9
3
N
N
O CH2
2’
O
P
O-
3’
Glucose 3.0 mM

O
a
O
8
2
CH2
P
O-
g
O
O
P
O-
HO OH
P2X
2.0
2.0
*
1.5
1.5
**
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
Glucose 8.3 mM
5
Tolbutamide
0,5
NH2
6
2.5
3,0
0,0
N1
Controls
aßMeATP
ADPßS
Peak 86Rb efflux / baseline efflux
Insulin release (ng per islet for 30 min)
3,5
Controls
aßMeATP
Sécrétion non
dépendante du glucose
Conductance potassique
réduite
0.0
Glucose 3.0 mM
NH2
N1
5
N
7
4
9
6
3
N

S
a
O
8
2
O-
Glucose 3.0 mM
N
O CH2
2’
O
3’
P
O
O-
HO OH
Sécrétion
gluco-dépendante
Conductance potassique
non affectée
P2Y
P
O-
O-
Couplage des récepteurs P2Y
G5
G 11
± ADPS
G5
diazoxide / KCl / ADPßS (n=7)
diazoxide / KCl (n=10)
15
INSULIN SECRETION (ng per 3 islets)
75
50
25
0
30
45
60
75
90
105
**
Control
10
ADPßS 50 µM
ADPßS 50 µM &
SQ22536 100 µM
SQ22536 100 µM
5
0
Time (min)
*
250
20
15
10
5
0
Control
ADPßS 50 µM
cAMP CONTENT (fmol per 10 islets)
25
***
200
150
Control
ADPßS 50 µM
100
50
0
INSULIN SECRETION (ng per 3 islets)
15
INSULIN SECRETION (ng per 10 islets)
Insulin secretion (ng/min)
100
Mécanismes KATP indépendants
impliquant la voie cAMP / PKA
*
Control
10
ADPßS 50 µM
ADPßS 50 µM &
TPCK 3 µM
5
0
TPCK 3 µM
Première génération d’analogues
Agonistes des récepteurs P2Y1
NH2
5
N
7
4
9
6
N1
3
S
N
N
O CH2
(CH2)5
N1
5
4
9
3
N

O
a
S
8
2
O
P
O
O-
3’
P
g
O
O
O-
P
O-
O-
HO OH
2-hexylthio-ATPaS
N
7
6
2’
CH3
NH2

O
a
S
8
2
N
O CH2
2’
3’
HO OH
O
P
O
O-
P
O-
g
O
O
P
O-
ONH2
ATPaS
N1
CH
N
7
4
9
3
N

O
a
S
8
2
S
5
6
N
O CH2
2’
3’
O
P
O-
O
P
g
O
O
O-
HO OH
2-benzylthio-ATPaS
P
O-
O-
Gain de puissance mais sélectivité insuffisante
ATPaS
800
600
700
200
0
30
45
60
75
90
125
115
105
600
500
300
300
200
ATPa S
200
A isomer
B isomer
100
Control
Control
65
30
45
60
TIME (m in)
75
90
75
90
0,015 µM
0,15 µM
1,5 µM
115
Control
105
95
85
75
65
45
60
TIME (min)
15 µM
75
60
125
30
1,5 µM
45
ATP
CONCENTRATION (M)
0,15 µM
400
30
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3
85
500
0
0
95
600
100
400
PANCREATIC FLOW RATE (%)
300
INSULIN SECRETION (%)
700
400
100
PANCREATIC FLOW RATE (%)
2-benzylthio-ATPa S
800
500
MEAN INSULIN OUTPUT RATE (% per min)
INSULIN SECRETION (%)
700
75
90
Deuxième génération d’analogues
Agonistes des récepteurs P2Y1
NH2
N1
N
7
6
5
4
3
9
N
N
S

O
a
O
8
2
O CH2
CH3
2’
O
P*
O
BH3-
3’
P
g
O
O
O-
P
O-
O-
HO OH
NH2
N1
6
5
N
7
8
2
3
N
4
9
N
O CH2
2’
3’
O
a
O

O
P* O
P
BH3-
O-
2-methylthio-ATPaB
g
O
O
P
O-
O-
NH2
HO OH
N1
ATPaB
N
7
4
9
8
2
3
Cl
5
6
N
N
O CH2
2’
3’
O
a
O

O
P* O
P
BH3-
g
O
O
O-
HO OH
2-chloro-ATPaB
P
O-
O-
Efficacité, puissance et sélectivité
CE50 : 28,1 x 10-9 M
Emax : 9 x sécrétion
basale
Action
gluco-dépendante
et sélective
Expression des récepteurs P2Y & paramètres de liaison
Haute affinité : P2Y1
40
A
40 %
2-Me-S-ATP-α-B
K0.5 17,7 nM (haute affinité)
2,5 µM (faible affinité)
30
Ct
○ ATP-α-S
● 2-Me-S-ATP-α-B
Isomère 20
A
60 %
Faible affinité : P2Y2 P2Y4 P2Y6
10
-3
-2
-1
0
1
log cDNA dilution
P2Y1
80
80
61
6
41
40
4
1
40
2
1
80
130
0
2
P2Y6
P2Y4
2
cDNA type
54
P2
Y1
2
P2
Y6
P2
Y4
P2
Y2
P2
Y1
G
A
PD
G
H
78
2
-M
(1/Ct) x 100
B
P2Y2
40
40
1
2
40
1
2
PHARMACOLOGIE DES
VOIES DE SIGNALISATION
MODULATION DE LA SECRETION D’INSULINE
AMP cyclique, Epac
SUR1
K+
Kir 6.2 Kir 6.2
Ca2+
Insuline
∆
Ca2+
Milrinone
Effets anti-insuline
sur hépatocytes et
adipocytes
PDE3B
AMP
Signalisation
PKA dépendante
cAMP
+
Analogues
cAMP
GEF/Epac
Signalisation
PKA indépendante
Problème du manque de spécificité tissulaire
PKA, PKC & imidazolines
Phentolamine
INITIATION
SUR1
-
K+
Kir 6.2 Kir 6.2
Récepteur α2
adrénergique
RX871024
Ca2+
∆
+
AC
+
cAMP
Insuline
Ca2+
I3 imidazoline
binding site
PKC
PKA
+
AMPLIFICATION
Hétérogénéité fonctionnelle
des imidazolines
BL11282
Diabetes 2001, 50, 797-802
Exocytose
Ca2+
Insuline
L-VDCC
Exocytose
J Biol Chem, 2001, 276, 34199-34205
Inhibiteurs
de la Cdk5
-
Ca2+
Cdk5
+ p35
SNAP-25
Syntaxin 1A
Munc-18
Ca2+
SUR1L
+
IP3
Sulfonyurées
Nature Med, 2005, 11, 1104-1108
ATP
action KATP
indépendante
PHARMACOLOGIE DU
METABOLISME CELLULAIRE
INITIATION ET AMPLIFICATION
DE LA SECRETION D’INSULINE
Glucose
Science, 2003, 301, 370-373
Activateur allostérique
RO-28 1675
GLUT2
Glucose
+
GLUCOKINASE
Glu-6-P
Méthyl esters de
l’acide succinique
ATP
ADP
CGP 37157
Glycolyse
+
Métabolisme
Na+
oxydatif
mitochondrial
Ca2+
Diabetes, 2003, 52, 965-973
AUTRES VOIES
PHARMACOLOGIQUES
ACTIONS SUR LA MASSE ET LA
FONCTION DES CELLULES β
C
Endocrinology 2003, 144, 5149-5158
Intracellular cAMP (% control)
B
Incorporation of BrdU (% control)
A
Insulin secretion (% control)
GLP-1 réduit l’apoptose et augmente la néogenèse
250
200
**
150
100
50
0
600
***
500
400
300
200
***
100
0
120
**
110
100
90
80
Control
J Clin Endocrinol Metab 2002, 87, 4775-4781
**
ATPaS
GLP-1
Action anti-apoptotique et proliférative des thiazolidinediones
Augmentation de la prolifération et de la Inhibition du signal pro-apoptotique
masse des cellules β par la rosiglitazone
NFκB par la pioglitazone
Diabetes 2001, 50, 1021-1029
J Clin Endocrinol Metab 2004, 89, 5059-5066
Inhibiteurs peptidiques de la formation
de fibrilles à partir de h-IAPP
Effet protecteur de
l’activation PPARγ
sur la cytotoxicité
induite par h-IAPP
PNAS 2006, 103, 2046-51
J Clin Endocrinol Metab 2005, 90, 6678-86
Problématiques récurrentes…
● Pertinence de la cible
au niveau cellulaire (fonction)
au niveau physiopathologique (modèle intégré)
● Spécificité du mécanisme au niveau cellulaire
● Sélectivité β cellulaire de la cible
Constat !
Écart considérable entre le nombre de cibles
potentielles et celui des classes thérapeutiques
disponibles ou en développement
Remerciements
Groupe de recherche en physiopathologie &
pharmacologie du diabète
A Blanc
H Chevassus
A Farret
R Filhol
R Gross
C Jahannault
L Lugo-Garcia
M Manteghetti
C Puech
J Vignon
Collaborations
V Ansquer
J Azay-Milhau
D Bataille
JL Bessone
J Bringer
F Castex
G Cros
K Ferrare
JP Gagnol
F Galtier
H Hani
B N’Guyen
B Fischer, Bar-Ilan, Israël
C Gachet, Strasbourg, France
R Gomis, Barcelone, Espagne
AD Lajoix
R Magous
K Mezghenna
C Oiry-Cuq
C Paulet
S Péraldi-Roux
J Pochic
S Rebuffat
E Renard
G Ribes
M Tournier
D Tousch
E Youl
Centre de
Pharmacologie &
Innovation dans le
Diabète
VDCC
PKA
Epac?
RYR/IP3-R
GLP-1
Inhibition de KATP
PKA
Epac
GLP-1
récepteur
[Ca2+]i
cAMP
PKA
Epac
D’après Holz, in Diabetes 2004, 53 5-13
Déshydrogénases
mitochondriales
ATP
Amplification
de l’exocytose
Rôle du récepteur P2Y1 dans la sécrétion
d’insuline et la tolérance au glucose chez
la souris P2Y1 -/-
15 0
10 0
50
0
-6 0
-3 0
0
30
60
90
12 0
Index de sensibilité à l'insuline
µmol·m-2·min-1·pmol-1·l
200
16
14
15 0 0
10 0 0
500
8
6
4
2
0
12
10
8
6
4
2
0
0
-3 0
0
30
Time (min)
60
90
12 0
p<0.01
10
14
2000
Rosiglitazone
12
16
2500
-6 0
Metabolism, 2003, 52, 1393-1399
Placebo
250
Rapport des AUCs
C-Peptide / insuline
Diabetes, 2001, 50, 2598-2602
Serum C-peptide (pmol/l) Serum Insulin (pmol/l)
Recherche d’une action sécrétagogue des thiazolidinediones
p<0.05
Diabetes Res & Clin Pract 2005, 68S1, S22-S29
Limites des médicaments
actuels (acceptabilité limitée)
 Insulino-stimulants (sécrétagogues)
Hypoglycémie (mécanisme d’action univoque)
Prise de poids
 Insulino-sensibilisateurs
Metformine : troubles gastro-intestinaux, acidose
lactique (contre-indications)
Thiazolidinediones : prise de poids, oedèmes,
anémie
 Inhibiteurs de l’absorption des glucides
Troubles gastro-intestinaux
Limites des médicaments
actuels (efficacité limitée)
 Contrôle glycémique insuffisant
 Échappement thérapeutique
Diabetes Res & Clin Pract 2005, 68S1, S22-S29