pharmacogénétique des immunosuppresseurs...requise chez les expresseurs du cyp3a5 (*1) par rapport...
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14.02.2014
Pharmacogénétique des
immunosuppresseurs
Caroline SAMERService de Pharmacologie et Toxicologie cliniques HUG
Centre Suisse de Toxicologie Humaine Appliquée
Pharmacogenomics and Pharmacogenetics
Definitions
PHARMACOGENOMICS
Pharmacogenomics (PGx) is defined as:
The investigation of variations of DNA and RNA characteristics as related to drug
response.
PHARMACOGENETICS
Pharmacogenetics (PGt) is a subset of pharmacogenomics and is defined as:
The influence of variations in DNA sequence on drug response.
Variabilité dans la réponse médicamenteuse
McLeod HL and Evans WE, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2001. 41:101–21
vs «Médecine personnalisée »«One fits all»
Individualisation thérapeutique
Environnement
• Diète
• Café, boissons
• Co-médications
• Tabac
• Pollution
Génétique
• Enzymes
• Transporteurs
• Recepteurs
• Cibles
Individuel
• Age
• Sexe
• Poids
• Co-morbidités
• Fonction d’organes
Variabilité interindividuelle
Polymorphismes génétiques
Pharmacocinétique Pharmacodynamie
Absorption
Distribution
Métabolisme
Elimination
Récepteurs
Canaux ioniques
Enzymes
Cibles
Enzymes du métabolisme médicamenteux
Phase 1
Fonctionnalisation
Phase 2
Conjugaison
Amidases Conjugaison avec acides aminés
Cytochromes P450 Glutathion-S-transférases
Deshydrogénases Méthyl-transférases
Epoxyde-hydrolases N-acétyltransférases
Estérases Sulfotransférases
Flavine monooxygénases UDP-glucuronosyl-transférases
Monoamine oxydases
Réductases
Catéchol-O-méthyl-transférase
Enzymes du métabolisme médicamenteux
Phase 1
Fonctionnalisation
Phase 2
Conjugaison
Amidases Conjugaison avec acides aminés
Cytochromes P450 Glutathion-S-transférases
Deshydrogénases Méthyl-transférases
Epoxyde-hydrolases N-acétyltransférases
Estérases Sulfotransférases
Flavine monooxygénases UDP-glucuronosyl-transférases
Monoamine oxydases
Réductases
Catéchol-O-méthyl-transférase
Bio-transformations enzymatiques
Molécule active vers métabolite inactif
tacrolimus O-déméthyl- tacrolimusCYP3A
Molécule active vers métabolite actif
clobazam CYP2C19 N-déméthyl-clobazam
Molécule inactive vers métabolite actif
cyclophosphamide CYP2C19, 2B6 4-OH-cyclophosphamide
Molécule active vers métabolite réactif
paracétamol NAPQICYP2E1
Détoxification
Bio-activation
Mutation de type SNP
- > Substitution d’un acide aminé
= Altération d’un nucléotide dans la séquence ADN (délétion, substitution, insertion)
Conséquences fonctionnelles des variantes alléliques sur les enzymes du métabolisme
Allorge D, Ann Biol Clin, 2004
Génotype
Phénotype
Délétion gèneGène dupliqué ou amplifié
Enzyme absente
Métabolisme déficitaire
PM
Métabolisme normal
EMMétabolisme
réduit IM
Enzyme instable
Enzyme surexprimée
Métabolisme augmenté
UM
Enzyme normale
Gène normal ou mutation
Polymorphisme génétique -> Fréquente variante allélique > 1%
Immunosuppresseurs
• Inhibiteurs calcineurine
• Stéroïdes
• Mycophénolate mofétil
• Cyclophosphamide
• Azathioprine
Tacrolimus
CYP3A5
SNP intron 3 -> insertion exon 3B -> stop codon-> enzyme non fonctionnelle-> « non expresseurs »
13 exons
Splicing normal (« wild type »)20% Caucasiens50% Afro-américains
Activité du CYP3A fonction du génotype CYP3A5
Relling M
CYP3A5 et dose de tacrolimus
Dose double de tacrolimus requise chez les expresseurs du
CYP3A5 (*1) par rapport aux non expresseurs (*3/*3)
Gervasini G et al. Transpl Int. 2012 ;25:471-80.
Etude rétrospectiven= 103 transplantés rénaux
Résultats reproduits chez les transplantés rénaux, hépatiques, pulmonaires
et cardiaques
Thervet E et al. Clin Pharmacol Ther. 2010;87(6):721-6.
Optimisation de la dose initiale de tacrolimus avec un test pharmacogénétique
Etude RC prospective multicentriquen=280 greffés rénaux
-Dose fixe: 0.2mg/kg/jvs-Dose adaptée: CYP3A5*1: 0.3mg/kg/jCYP3A5*3/*3: 0.15mg/kg/j
Quteineh L et al. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2008; 103(6):546-52.
n= 136 greffés rénaux sous tacrolimus
temps jusqu’au 1er rejet aigu
CYP3A5*1/*1
CYP3A5*1/*3
CYP3A5*3/*3
Rejet aigu et CYP3A5
Néphrotoxicité chronique irréversible sous tacrolimus
Kuypers DR et al. Ther Drug Monit. 2010;32(4):394-404.
n = 304 de novo renal graft recipients with CNIT
HR 2.38
Fibrose interstitielle rénale 1 an post transplantation
Miura Y et al. Transplantation. 2011;91(1):78-85.n= 118 living kidney recipients
OR 2.63
Equation de dosage du tacrolimusutilisant des variants génétiques et
facteurs cliniques
Dose totale journalière = [CL/F x C0 tacrolimus cible x 24h] /1000
Passey et al. Br J Clin Pharmacol. 2011;72(6):948-57.
Dosing equation for tacrolimus using genetic variants and clinical factors
Dose totale journalière = [CL/F x C0 tacrolimus cible x 24h]/1000
Passey et al. Pharmacogenomics 2012, 12 (10):1141-1147.795 kidney transplant recipients
Influence CYP3A5 (greffe et intestin natif) sur les C/D de tacrolimus
29-35 j
Uesugi M et al. Pharmacogenet Genomics. 2006 ;16(2):119-27.
1-7 j
n= 204 receveurs/donneurs transplantation hépatique
Design d’études pharmacogénétiques
GWAS 105-106 SNPs
Risk: insufficiant study power, false positives
Association studies
Hypothesis driven Hypothesis generating
Candidate gene approach
Risk: negative if wrong hypothesis
GWAS dose ajustée de tacrolimus
Birdwell KA et al. Pharmacogenet Genomics. 2012;22(1):32-42.
446 transplantés rénaux (dosages plasmatiques tacrolimus jusqu’au
steady state)
Outcome 1aire: Dose de tacrolimus requise définie par le ratio C0/dose
Identification de 10 variantes dont 4 variantes du CYP3A
Association C0/dose tacrolimus avec CYP3A5*3 (P=7.15×10)
CYP3A5*3 explique 39% de la variabilité des doses
CYP3A5*3
CYP3A4/5 et dose tacrolimus
Elens L et al. Pharmacogenomics. 2011;12:1383-96.
réduction ½ dose
4.1 x
1.6 x
CYP3A4*22 et CYP3A5*3 expliquent 60% de la variabilité des doses ajustées de tacrolimus
99 transplantés rénaux stables recevant Tac (n = 49) ou CsA (n = 50)
CYP3A4*22
Tacrolimus
P-glycoprotéine (P-gp)
Transporteur d’efflux transmembranaire ATP-dépendant
Exprimé au niveau de: intestins, foie, reins, barrière hémato-encéphalique
Protection and détoxification (↓ concentrations a/n cible)
Gène ABCB1 hautement polymorphique
Evans et al., NEJM 2003
Polymorphismes génétiques ABCB1Fonctionnels: 3435 C/T et 2677 G/T
Caucasiens: Fréquent
- Homozygotes mutés TT 30%
- Hétérozygotes CT 50%
Africains: Rare
ABCB1 et dose tacrolimus
Anglicheau D et al. J Am Soc Nephrol. 2003;14(7):1889-96.
Etude rétrospective chez 81 transplantés rénaux
Doses de tacrolimus 40% plus basses qu’en l’absence de mutation
Analyse haplotypes confirmant le rôle de ces 2 SNPs
Haplotype ABCB1 et toxicité du tacrolimus
Gervasini G et al. Transpl Int. 2012 ;25:471-80.
Etude rétrospective chez 103 transplantés rénaux
ABCB1 donneur-receveur et atteinte rénaleFibrose interstitielleAtrophie tubulaire
Naesens M et al. J Am Soc Nephrol. 2009;20(11):2468-80. 252 adult renal allograft recipientsÉtude prospective sur 3 ans
Naesens M et al. J Am Soc Nephrol. 2009;20(11):2468-80.
ABCB1 donneur-receveur et GFR (MDRD)
Naesens M et al. J Am Soc Nephrol. 2009;20(11):2468-80.
ABCB1 donneur-receveur et survie greffe
Stéroïdes
Miura M et al, Steroids 2008, 73: 1052-9.
n= 95 transplantés rénaux japonais(prednisolone + tacro + MMF)
ABCB1, CYP3A5 et PK prednisolone
Chez CYP3A5*3/*3 (non expressers)
J 28
ABCB13435CT
Cmax 129ng/mL vs 180ng/mL (P=0.0392)
Chiou YH et al, Pediatr Nephrol 2012, 27: 1511-17.
ABCB1, CYP3A5 et résistance prednisolone
Etude cas-contrôle chez 74 enfants avec syndrome néphrotique idiopathique 58 sensibles aux stéroïdes (SS) et 16 résistants aux stéroïdes (SR) définie par persistance protéinurie à 4 semaines de ttt
ABCB1 C1236T Résistance aux stéroïdes -> OR 2.65 (95 % CI 1.01-6.94; p = 0.042)
CYP3A5
ABCB1
ABCB1 et délai réponse à la prednisone
Wasilewska A et al, Pediatr Nephrol 2007, 22: 44-51.
108 enfants avec syndrome néphrotique sous stéroïdes
Mutations ABCB1 -> délai réponse OR 6.79 1236 T/TOR 13.7 2677 T/T OR 9.92 3435 T/T
Asano T, Pharmacogenetics 2003, 13: 675- 682.
ABCB1 et ostéonécrose tête fémorale
30 cas ONF vs 106 contrôles greffés rénaux ayant reçu des stéroïdes
Asano T, Pharmacogenetics 2003, 13: 675- 682.
ABCB1 et ostéonécrose tête fémorale
Métabolisme mycophénolate mofétil
http://www.pharmgkb.org
Mutations UGT1A9
• Augmentation activité :
Mutations région promoteur (T-275A et C-2152T) - fréquence 15%
• Réduction activité :
UGT1A9*3 - fréquence <5% Caucasiens
UGT1A9 et AUC0-12 MPA
20%
49%
Clin Pharmacol Ther. 2009; 86:319-27
N= 338 transplantés rénaux (MMF/tacro, MMF/ciclo) Étude prospective multicentrique
UGT1A9*3promoteur
UGT1A9 et AUC0-12 MPA
54%
Clin Pharmacol Ther. 2009; 86:319-27
UGT1A9 et rejet aigu à 1 an (biopsie) sous MMF/tacrolimus
Clin Pharmacol Ther. 2009; 86:319-27
UGT1A9 et effets
indésirablesGIs
Transplant Proc. 2009;41(6):2313-6.
n= 133 transplantés rénaux (caucasiens)
Ann Transplant. 2011;16(4):69-73
UGT1A9*3 et filtration glomérulaire à 1 an post-greffe rénale
N= 103 greffés rénaux sous MMF
UGT1A9*3
WT
Ann Transplant. 2011;16(4):69-73
UGT1A9*3 et protéinurie
UGT1A9*3
N= 103 greffés rénaux sous MMF
Cyclophosphamide
CYP 2B6, CYP 2C19
GSTs
Métabolisme du CPA
neurotoxique
urotoxique
Helsby et al, BJCP 2010, 70: 844-53
pro-médicament
4-hydroxylé
N-déchloroéthylation
alkylant à l’ADN
CYP2C19
Allèles Mutations ADN
Effets sur la transcription
Activité de l’enzyme
Fréquence
*1 aucune normale
*2 99C>T; 681G>A;990C>T; 991A>G
Défaut d’épissage aucune 12–15 % Caucasiens 15 % Africains29–35 % Asiatiques61 % Océanie
*3 636G>A;991A>G; 1251A>G
Codon stop aucune < 0.5 % Caucasiens5–9 % Asiatiques
*17 −806C>T augmentée 16–21 % Caucasiens16 % Africains3–6 % Asiatiques
35 variantes décrites
CYP2B6, CYP2C19 et réponse rénale
Takada K et al. Arthritis Rheum 2004, 50(7):2202-10
n= 62 patients avec néphrite lupique proliférative
Takada K et al. Arthritis Rheum 2004, 50(7):2202-10
RR 0.10 (95% CI 0.02-0.52)
CYP2C19 et toxicité ovarienne du cyclophosphamide
Ngamjanyaporn P et al, Rheumatol Int 2011, 31: 1215-8.
Etude cas-contrôle71 patientes thaïlandaises avec lupus érythémateux systémique36 cas de toxicité ovarienne (aménorrhée soutenue > 12 mois ou absence de
règles > 4 mois)
GSTs et toxicité du cyclophosphamide
Métabolites cytotoxiques du CPA détoxifiés par les glutathion S-transférases (GSTs) = enzyme de phase II
n = 102 Chinois Han (SLE) sous haute dose de CPA (pulse)
Zhong S et al, Br J Clin Pharmacol 2006, 62: 457-72.
Azathioprine (AZA)
pro-médicament
convertie en 6-mercaptopurine (6-MP) par GSTs
formation de nucléotides actifs thiopurines par l’hypoxanthinephosphoribosyl transférase (HPRT)
S-méthylation par la thiopurine méthyltransférase (TPMT) réduit la formation de nucléotides actifs
Métabolisme TPMT
Polymorphismes TPMT
• 11% population a une activité diminuée de la TPMT
• 0.3% avec une déficience vraie en TPMT
• 28 variantes alléliques identifiées (principalement associées à une activité diminuée in vitro)
– TPMT*3A : la plus courante (5% Caucasiens): deux SNPS: A154T (exon 7) etY240C (exon 10).
– TPMT*3C (exon 10) : Asie (2%)
– TPMT*3B (exon 7): rare
– TPMT*8 : Afrique (2%)
Corrélations clairement établies entre polymorphisme TPMT et toxicité hématologique dans LLA, RA, maladies inflammatoires intestinales
déficience TPMT -> Diminution de la dose 6-MP >50%
TPMT et 6-MP
Evans et al. J Clin Oncol 2001,19: 2293-2301
Activité TPMT et myélosupression des thiopurines
• Méta-analyse
• 67 études (majorité rétrospective)
• Patients avec 2 variantes alléliques TPMT (deficient) ont un risque augmenté de toxicité -> 86% des patients déficients développent une myélosuppression
• OR 4.19 (95% CI: 3.20-5.48) pour développer leucopénie chez patients avec activité intermédiaire TPMT ou 1 variant TPMT vs wild-type
Pharmacogenomics. 2010 Feb;11(2):177-88.
TPMT et toxicité hématologique
Am J Transplant. 2004;4(11):1810-7
Etude rétrospectiven = 36 transplantés rénaux (dont 5 avec TPMT non fonctionnelle)
Guidelines adaptation dose
http://www.pharmgkb.org/drug/PA448515?previousQuery=azathioprin
CPIC: Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium
CPIC dosing guideline azathioprine et TPMT
http://www.pharmgkb.org/drug/PA448515?previousQuery=azathioprin
Dutch Pharmacogenetic WorkingGroup guideline
Clin Pharmacol Ther. 2011;89(5):662-73.
Méthodes diagnostiques
Génotypage
Phénotypage
Samer C et al, Mol Diagn Ther 2013, 17:165–184
AmpliChip CYP450 arrayAffymetrix Roche
CYP2D6 (20 allèles + duplications)
+ CYP2C19
GénotypageRoutine HUGCYP2D6 (*3, *4, *5, *6, xN)
CYP2C9 (*2, *3)
CYP2C19 (*2, *3, *17)
ABCB1 (3435 C/T et 2677 G/T)
RechercheCYP3A5 (*3)
IKC ZurichTPMT, UGT1A1 (TA6/7), UGT1A6 (T181A), MTHFR (C677T), DPYD, NAT2
Activité CYP450 (phénotype)
Inhibiteurs CYP450
Métaboliseurs lents
Inducteurs CYP450
Métaboliseurs ultrarapides
Phénotypage CYP450/P-gp
GVA micrococktail (1 capsule)
Dextrométhorphane 2.5mg CYP2D6
Midazolam 75 ug CYP3A4
Oméprazole 2mg CYP2C19
Flurbiprofène 5mg CYP2C9
Caféine 50 mg CYP1A2
Bupropion 25 mg CYP2B6
Fexofénadine 25mg ABCB1 (AUC 2, 3, 6h)
Une prise de sang à 2h
Une récolte urinaire sur 8h
Phénotypage CYP450/P-gp
GVA cocktail DBS
Dextrométhorphane 10mg CYP2D6
Midazolam 1mg CYP3A4
Oméprazole 5mg CYP2C19
Flurbiprofène 25mg CYP2C9
Caféine 50 mg CYP1A2
Bupropion 25 mg CYP2B6
Fexofénadine 25mg ABCB1 (AUC 2, 3, 6h)
Une prise capillaire à 2h
Papier buvard
En résumé…
• Associations établies entre certains polymorphismes et efficacité/toxicité de certains immunosuppresseurs • Pas de guidelines clairement établis / recommandation fabricants (sauf AZA - TPMT)
• Géno/phénotypages permettent à l’heure actuelle d’expliquer de manière rétrospectivela variabilité dans la réponse individuelle aux traitements (toxicité/inefficacité)
Samer C et al. Personalized Med 2011,8(3): 227-242.
Immunosuppresseurs Polymorphismes
Tacrolimus, Ciclosporine CYP3A, ABCB1
Stéroïdes ABCB1, CYP3A?
Cyclophosphamide CYP2B6, CYP2C19, GSTP1
Azathioprine TPMT, ITPA
MMF UGT 1A9/2B7, ABCC2, IMPDH (cible)
Rituximab FcγR (cible)
• Approche multigéniques type GWAS
• Analyses épigénétiques
• Etudes prospectives dans populations phénotypiques bien définies et ajustement aux facteurs non génétiques
• Coût-efficacité à établir
Perspectives futures
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