EXTRAIRE , SYNTHETISER Flashcards
depuis des temps très ancienne
- L’homme utilise ce qu’il trouve dans son environnement
pour se nourrir, se soigner. - Les plantes toxiques fournissent des substances efficaces pour la chasse, pour la guerre…
- temoignage dans de materia medica de Discoride : renseignement sur les plantes et leur utilisation thérapeutique
A partir du XIXe siecle
- évolution de la chimie
• un tournant radical
• utilisation de ces matières premières végétales pour en extraire des substances douées d’activités biologiques. - évolution des connaissances et des techniques
• étendre ce mode d’obtention de molécules chimiquement définies à des molécules naturelles de sources plus
diversifiées :
-> champignons,
-> bactéries,
-> insectes,
-> animaux marins ou terrestres.
debut du XXe
industrialisation
• passage des méthodes
artisanales à des méthodes plus élaborées
• production en quantités importantes de molécules chimiquement définies.
prod molecule active
problématique lies aux substances naturelles
Complexité des structures
Faible quantité présente
- Exemple de la quinine : produit chimiquement défini
• E-xtraite à partir des écorces de quinquina : matière brute puis forme commerciale
methode de production adapte
- Molécule pas trop complexe : synthèse
- Molécule trop complexe, non synthétisable et culture possible : extraction
- Molécule non synthétisable et culture impossible: improvisation
• Exemple de l’hémisynthèse: produire une partie de la molécule par extraction et
compléter par synthèse - Molécule biologique complexe : production par biologie de synthèse
• Exemple: peptide
Synthèse d’analogues
• Molécule naturelle active servant de modèle
• Exemples:
Cocaïne· modèle d’anesthésiques locaux
Quinine: modèle d’antipaludiques
utilisation du vivant
Le vivant produit des métabolites qui peuvent être extraits pour constituer des principe actifs de médicaments
- Exemples:
• A partir de végétaux 0
Quinine extraite de Cinchona pubescens. traitement du paludisme
• A partir de micro-organismes0
Pénicilline extraite du champignon Penicilium notatum : anti-infectieux
• A partir d’organismes marins
Ectéinascidine extraite de Ecteinascidia turbinata: anti-cancéreux
• A partir d’autres animaux
Insuline extraite de pancréas de porc: traitement du diabète
glucose
Hexose
representation Cram, Fischer
anomere A et B du D-glucopyranose
anomere A et B du D-glucofuranose
role glucose
le glucose participe a differentes voies métaboliques • Glycolyse • cycle de krebs •chaine respiratoire production de 12 ATP
2 hormones qui régulent glucose
Insuline :
• hormone hypoglycemiante
• augmente le stockage hépatique et l’entrée du glocse dans les cellules
Le glucacon
• hormone hyperglycemante
• Diminue le stockage hépatique du glucose
role pancreas pour glucose
secretion de ces deux hormones :
• Pancréas exocrine
-> Contenant des protéases, ribonucléases, désoxyribonucléases, lipases, amylases
• Pancréas endocrine constitué d’îlots de Langerhans dans lesquels se trouvent:
-> Des cellules a : sécrétion de glucagon
-> Des cellules ß · sécrétion d’insuline
insuline identique a l’insuline humaine
Utilisée pour son effet hypoglycémiant
Traitement substitutif du du diabete de type I
Traitement supportif du diabète de type Il
utilisation des ≠ formes d’insuline en thérapeutique
Identique à l'insuline humaine •lnsuline rapide •lnsuline NPH De structure modifiée •lnsulines très rapides •lnsulines lentes
historique insuline
- 1923 : Banting et Mac Leod reçoivent le prix Nobel de médecine ou de physiologie
• Prix partagé avec Best et Collip
• Représentation en peinture des chercheurs dans leur laboratoire par l’américain Robert Thom (1915-1979) pour Parke Davis - 1955: Séquence protéique de l’insuline humaine établie par Frederick Sanger (GB)
1969: Structure hexamérique spatiale établie par Dorothy Hodgkin (GB)
sequence protéique insuline
- Peptide de 51 acides aminés
- 2 chaînes:
• Chaîne A: 21 acides aminés (Ml
• Chaîne B: 30M - Chaînes reliées par des ponts disulfures (S-S)
• Issus de l’oxydation des fonctions thiol SH de 2 résidus cystéine
• Ponts disulfures fragiles
-> Sensibles à la réduction
-> Peut conduire à la désassociation des chaines et Ia destruction de Ia molécule - Présence d’un pont disulfure intracaténaire
• Au sein de la chaîne A
• Donne une structure particul ère à la molécule
structure spatiale
Insuline stockée dans les granules de sécrétion des cellules ß des îlots de Langerhans
Sous forme d’hexamère : association de 3 dimères
Stabilisation avec 2 atomes de Zinc en interaction avec l’histidine
biosyntheses insuline
Préproinsuline :
107AA
Poids moléculaire: 11 500 Da
Pro-insuline
84AA
Obtenue après élimination du« signal peptide» N-terminal (protéolyse) : 23 AA
Insuline 51AA Obtenue après élimination du Peptide C • Connecting peptide: 33 AA • Reliant la partie C-terminale de la chaîne B à la partie N-terminale de la chaîne A - Forme bicaténaire
propriété physico-chimiques insuline
peptide
• Dénaturation par l’acidité gastrique, les peptidases0
-> Voie orale impossible0 · ddministration par voie sous-cutanée ou par voie intra-veineuse en urgence
• Sensibilité à la chaleur 0 et au froid
-> Stérilisation par la chaleur impossible
-> Conservation entre +2°C et +8°C
propriété physico-chimiques insuline
pont dissulfure
pHi
Ponts disulfures :
• Sensibilité aux agents réducteurs
pH isoélectrique : pHi= 5,5 -> solubilité minimale0
• Solubilité optimale à pH plus acide ou plus alcalin
propriété physico-chimiques insuline
forme anionique
• Modification possible du pHi par combinaison avec des molécules basiques cationiques
• Exemple : combinaison avec la protamine0
-> Protéine riche en arginine extraite du sperme de certains poissons
-> Porte de nombreuses charges positives: association possible avec des protéines sous forme anionique
propriété physico-chimiques insuline
présence histidine
• Association et cristallisation sous forme d’hexamère avec le Zinc
-> Développement de formes à délai d’action prolongé par association avec la protamine et le Zinc
• Cristallisation de l’insuline très pure en absence de Zinc et dimérisation spontanée
-> Aux concentrations supraphysiologiques
-> A pH neutre et acide
regulation glycemic par insuline
lnsulino-sécrétion et maintien de l'homéostasie glucidique : Glycémie à jeun : 4,4 à 6 mmol/L (0,8 à 1,1 g/L) Glycémie post-prandiale: < 7,7 mmol/L (< 1,4 g/L)
production insuline identique a l’insuline humaine
initialement
Extraction à partir de pancréas de bœuf ou de porc des animaux de boucherie
Etapes de purification très mal maîtrisées
production insuline identique a l’insuline humaine
1960
- Impuretés responsables; des réactions allergiques et de la formation d’anticorps
• Elimination des impuretés
-> Insuline monopic: sur le chromatogramme après purification
-> Puis insuline monocomposée: un seul composé sous le pic - Structures différentes selon l’espèce animale
• L’insuline de porc ne se différencie que par un seul AA de l’insuline humaine
-> Obtention d’insuline identique à l’insuline humaine0 par transpeptidati
production insuline identique a l’insuline humaine
actuellement
Insuline uniquement produite par génie génétique
principe de génie génétique
1) Récupération du gène d’intérêt codant pour l’insuline humaine
2) Insertion du gene d’intérêt dans un plasmide bactérien
• Obtention d’un ADN recombinant
3) Transfert de I’ADN recombinant a l’intérieur d’une
bactérie
• Obtention d’une bactérie génétiquement modifiée
4) Réplication
• Obtention d’une colonie de bactéries génétiquement modifiées produisant de l’insuline humaine
génie génétique 2 modes de production
Production séparée des chaînes A et B et assemblage Production de Ia pro-insuline et élimination du peptide C
génie génétique
souche productrice
Différentes selon les industries :
Levures: Saccharomyces cerevisiae (Novo Nordisk)
Bactéries : Escherichia colt (Lilly et Sanofi)
génie génétique
étape crucial de purification
- Précipitations
- Cristallisations
- Plusieurs techniques chromatographiques
Propriétés de l’insuline ordinaire
Demi-vie brève : environ 10 minutes
Nécessité d’augmenter sa durée de vie
Délai d’action : 30 minutes Durée d’action : 6 à 8 h
insuline
Obtention de formes à délai et durée d’action modifie
- Par association de l’insuline de structure identique à l’insuline humaine avec de la protamine
- Par production par génie génétique (= biologie de synthèse) d’insulines de structures différentes
de celle de l’insuline humaine
Insuline NPH
principe
= association avec la protamine
• Modification du pH; par la présence d’une molécule basique
-> Passage de pH 5,5 à pH 7
• Diminution de la solubilité au pH physiologique (pH 7,4)
-> Délai d’action augmenté
Insuline NPH
conception par
Hagedorn en 1936
Insuline NPH
conception par Hagedorn en 1936
- Préparation d’une formulation contenant de l’insuline humaine ac;sociée à de la protamine
• = Insuline NPH (Neutra/ Protamine Hagedorn) ou insuline humaine isophane - Puis mise au point d’une forme dite biphasique:
• Forme permettant d’associer à la fois
-> Les caractéristiques d’une insuline à délai et durée d’action augmentés
-> Les caractéristiques de l’insuline rapide
• Insuline NPH qui évite de multiplier les injections
propriété de NPH
Délai d'action : 1 h Durée d'action : 13 à 16 h Insulines dites d'action intermédiaire Dosage . à 100 Ul/mL Suspensions à agiter avant emploi : homogénéisation
Noms different NPH selon fabricant
- lnsulatard® (Novo Nordisk)
- Mixtard® (Novo Nordisk)
• MIXTARD 30: 30% insuline rapide+ 70% insuline isophane - lnsuman® (Sanofi)
• INSUMAN comb 25: 25% insuline rapide 75% insuline isophane - Umuline® (Lilly)
• UMULINE Profil 30: 30% insuline rapide+ 70% insuline isophane
