Toxico : MÉTABOLISME DES XÉNOBIOTIQUES Flashcards
13/09/24 => C. ANINAT
Définition d’un xénobiotique ?
Toute substance étrangère à l’organisme, non synthétisée par l’organisme à laquelle on
va être exposé
Quels sont les xénobiotiques pouvant êtres absorbés par l’organisme ?
Celles à caractère lipophile
Qu’est-ce que le métabolisme des xénobiotiques ?
transformation d’un composé hydrophobe (xénobiotique) en composé hydrophile qui va pouvoir être éliminé dans les urines, dans les selles, ou par la bile => empêchent l’accumulation des xénobiotiques dans notre corps
Quel est l’organe le plus impliquée dans le métabolisme des xénobiotiques ?
Foie => rôle de barrière
Chemin d’un xénobiotique (per os) ?
Absorbé au niveau du tube digestif, passe par la veine porte, arrive au foie puis passe dans la circulation générale
Qu’est-ce que l’effet de premier passage hépatique ?
Composé initial qui est actif et le fait de le métaboliser va le rendre inactif => diminue la proportion de médicament qui arrive dans
la circulation générale
=> Pose pb sauf si prodrogues
Quelles sont les étapes de la biotransformation des xénobiotiques ?
- Phase 0 : Entrée des xénobiotiques dans la cellule
- Phase I : étape de fonctionnalisation
- Phase II : phénomène de conjugaison
- Phase III : expulsion de conjugué ou de produit parent
Quelles sont les voies qui permettent d’éviter l’effet de premier passage hépatique ?
● Voie sublinguale
● Voie rectale
● Voie sous cutanée, intra musculaire, intra-veineuse
● Voie par inhalation, gaz…
Caractéristiques de la phase 0 de la métabolisation des xénobiotiques ?
entrée selon 2 processus :
* Par diffusion passive si le composé est assez hydrophobe
* Par des transporteurs d’influx
Caractéristiques de la phase I de la métabolisation des xénobiotiques ?
- Consiste en l’ajout ou le retrait d’un groupement hydroxyle sur le xénobiotique
- plusieurs systèmes enzymatiques permettant ce type de réactions : cytochromes P450 (CYP), des mono-oxydases
- Majoritairement, les métabolites de phase I ne sont pas toxiques MAIS si ils le sont ils sont + toxiques que ceux de phase 2
Caractéristiques de la phase II de la métabolisation des xénobiotiques ?
- Conjugaison d’un substrat hydrophile sur le métabolite => glutathion, des groupements sulfates, des groupements glucuronides
- Intervention des transférase
- formation d’un métabolite de phase II : + hydrophile
Caractéristiques de la phase III de la métabolisation des xénobiotiques ?
- Action des transporteurs d’efflux : sortie du métabolite hors de la cellule (soit dans la bile, dans le sang, les urines…)
- transporteurs au pôle biliaire (=apical) : facilitent l’expulsion dans la bile
- transporteur au pôle basal (sanguin) : expulsion dans le sang
Caractéristiques du système des mono-oxygénases à cytochromes P450 ?
- Système multienzymatique qui permet de catalyser la réaction suivante :
RH+ 2H+ + O2 + 2e- → R-OH + H2O (hydroxylation) - Electrons sont apportés par le NADPH/NADP+
- Localisation :
● RE lisse +++
● Membrane interne de la mitochondrie
Caractéristiques du système des mono-oxygénases à cytochromes P450 dans le RE lisse ?
- côté cytosolique
● NADPH donneur d’électrons
● NADPH cytochrome P450 oxydoréductase = chaîne de transport d’électrons : transfert de 2 e-
● Certains cas e- donnés par : le cytochrome b5 oxydoréductase : transfert d’1 e-
● L’oxydase terminale : CYP450 (1 ou +) : hémoprotéine
Caractéristiques du système des mono-oxygénases à cytochromes P450 dans les mitochondrie ?
- Membrane interne des mitochondries
- NADPH et le transporteur l’adrénodoxine
réductase (flavoprotéine) = donneur d’e- - CYP 2E1
Structure des cytochrome P450 ?
- hémoprotéines avec apoprotéine + groupement hème prosthétique de fer 9 (protoporphyrine de fer 9)
- Partie COOH terminale permet l’accrochage du groupement hème au niveau du thiolate d’une cystéine
- Partie NH2 terminale permet l’ancrage du cytochrome P450 à la membrane du RE
Importance du cycle catalytique des cytochrome P450 ?
Certains isoformes de cytochromes P450 peuvent tourner à vide (CYP2E1) → rejet d’espèces réactives de l’oxygène
Quelles sont les réaction d’oxydation dépendante des mono-oxygénase à cytochromes P450 ?
● Désalkylation d’un substituant lié à un atome d’azote, d’oxygène ou de soufre
● Hydroxylation : ajout d’un OH
● N-hydroxylation ajout des amines I, II, III
● Déhalogénation oxydative, désaminations
● Époxydation : formation de composés généralement très réactifs : forment des adduits aux protéines et à l’ADN
Quelles sont les réaction de reduction dépendante des mono-oxygénase à cytochromes P450 ?
● Azo-réduction
● Nitro-réduction
● Carbonyl-réduction
Quelles sont les réaction d’hydrolyse dépendante des mono-oxygénase à cytochromes P450 ?
● Hydrolyse d’un ester
● Hydrolyse d’un amide
Quand parle-t-on de famille ou de sous famille de cytochrome P450 ?
- de 40% d’homologie = CYP d’une même famille (un chiffre)
- de 55% d’homologie entre eux : même sous famille (Lettre majuscule)
- dernier chiffre correspond à une isoforme
Génome des cytochromes P450 chez l’Ho ?
57 gènes répartis en 18 familles et 43
sous familles
Quelles sont les “catégories” de cytochrome P450 chez l’Ho ?
- Impliquées dans le métabolisme des xénobiotiques
- Intervenant dans le métabolisme des composés endogènes
- Certains agissent dans le métabolisme des xénobiotiques ET composés endogènes (CYP3A4)
Caractéristiques des CYP impliqués dans le métabolismes des xénobiotiques ?
- 1 isoforme capable de métaboliser plusieurs substrats => non spécifiques
- énormément de polymorphisme génétique
- 1 Xénobiotique peut être pris en charge par plusieurs cytochromes : soit des métabolites différents (même pour 1 même CYP) soit pour donner le même métabolite
Caractéristiques des CYP impliqués dans le métabolismes des composés endogènes ?
- Ils sont ultra spécifiques
- Ils interviennent dans la synthèse de prostaglandines, eicosanoïdes, vitamines, d’Ac
gras et dans 1 des étapes de la synthèse des stéroïdes - Très peu de polymorphisme génétique
- Un substrat pris en charge par un cytochrome
Quelles sont les familles de CYP les plus impliquées dans le métabolismes des xénobiotiques ?
3 familles : 1,2,3
Caractéristiques des cytochromes 2D6, 3A7 et 34A, et 2E1 ?
- 2D6 : Intervient dans 30% du métabolisme des xénobiotiques
- 37A : exprimé chez le fœtus, sauf en cas de cancer hépatique
- 3A4 métabolise 50% des médicaments
- 2E1 inductible par l’éthanol et peut produire beaucoup de réactifs oxydants
Localisation du cytochrome P450 ?
● Les hépatocytes ++++
● Les C épithéliales intestinales : entérocytes
● Les cellules de Clara (bronchioles des poumons) ainsi que dans les pneumocytes de type 2
● Les reins
● Les kératinocytes de la peau
● Barrière hématoencéphalique
=> Les CYP sont localisé au niveau des lieux de sortie et d’entrée des xénobiotiques
Quels sont les types d’inhibitions des cytochrome P450 ?
2 types d’inhibition :
● L’inhibition réversible
● L’inhibition irréversible
Quels sont les types d’inhibition réversibles des cytochromes P450 ?
- Inhibition compétitive
- Inhibitions non compétitives
- Inhibitions dites réversibles mais quasi irréversibles
Caractéristiques de l’inhibition compétitive des cytochromes P450 ?
molécule Y et X
Si on les met en même temps, celui qui aura la meilleure affinité va prendre la place de celui qui a une moins bonne affinité et il ne pourra pas être métabolisé => inhibition du métabolisme
Caractéristiques des inhibition non compétitive des cytochromes P450 ?
modification conformationnelle
Caractéristiques de l’inhibition réversibles mais quasi irréversibles de cytochrome P450 ?
- molécules qui vont se fixer directement sur le fer de l’hème => bloque le site catalytique => enzyme n’est plus fonctionnelle
De quoi le kétoconazole est il un inhibiteur ?
CYP 3A4
Quelles sont les inhibitions irréversibles des cytochromes P450 ?
métabolites formés par le cytochrome P450 : médicament qui va être métabolisé par le cyp 450 => donne un métabolite très réactif qui va faire des liaisons covalentes avec un des AA du cyp450
* Acides tiénilique
* Clopidogrel
Comment peut ê induite l’expression des CYP 450 ?
- Soit augmentation de la transcription du gène : (facteurs de transcription) ou des récepteurs nucléaires qui entraînent l’expression du gène
- Soit une stabilisation de l’ARNm (Uniquement pour le CYP2E1)
- Soit une stabilisation de la protéine par inhibition du protéasome
Quels sont les récepteurs nucléaires impliqué des l’augmentation de la transcriptions par l’intervention de récepteurs nucléaires ?
- Récepteur AhR : induction CYP450 1A et 1B
- Récepteur CAR : l’induction CYP450 2B et enzymes de phase II
- Récepteur PXR : induction CYP450 3A
- Récepteur PPAR : induction CYP450 4A
Que fixent les récepteurs AhR ?
Fixation d’hydrocarbure polycycliques aromatiques
ex : Benzoapyrène → passe dans C pulmonaires → active le récepteur AhR → induction des CYP 1A et 1B → production d’un métabolite toxique
Que fixent les récepteur CAR ?
Fixation des barbituriques
Que fixent les récepteur PXR ?
Fixation des stéroïdes et de la rifampicine
Quelles sont les “autres” enzymes de la phase I de la métabolisation des xénobiotiques ?
- époxydes hydrolases
- alcool et aldéhyde déshydrogénases (ADH et ALDH)
- Flavine mono-oxygénase
- Mono et di-amine oxydase
- Hydrolase
Caractéristiques des époxydes hydrolases ?
Substances très réactives qui peuvent former des adduits à l’ADN → à long terme entraîner des cancers
=> clivent l’époxyde en diol
Caractéristiques de l’alcool et l’aldéhyde déshydrogénases ?
1) L’éthanol pris en charge par l’alcool déshydrogénase (ADH) → aboutit formation d’acétaldéhyde
2) acétaldéhyde est ensuite pris en charge par l’aldéhyde déshydrogénase (ALDH)
Quelles sont les différentes enzymes de la phase II du métabolisme des xénobiotiques ?
- UDP Glucuronyl Transférase (UGT)
- glutathion S transférase (GST)
(entres autres)
Caractéristiques de la glutathion S transférase ?
- ajout d’un groupement glutathion sur un substrat issu de la phase Ⅰ ++
- enzymes ubiquitaires
- groupement thiolate de la cystéine (fait la liaison au substrat)
- Elimination de leur métabolites :
1 - Intervention d’une dipeptidase : coupure pour donner un métabolite composé uniquement par la cystéine
2 - N acétyl transférase : conjugué N acétyl L cystéine → composé retrouvé dans les urines ou bêta lyase : conjugué thiol pris en charge par des S méthyl transférase → composé retrouvé dans les urines
Caractéristiques de l’UDP Glucuronyl Transférase ?
- métabolisent 40% à 60% des médicaments
- ajout d’un D-hexose, le ꞵ-D-glucuronide sur un substrat fonctionnalisé issu de la phase Ⅰ
- L’UGT1A1 intervient dans le métabolisme de la bilirubine
- principalement dans les cellules du foie et du tube digestif, dans la lumière interne du RE lisse
- métabolites formés par les UGT sont éliminés dans la bile, par le cycle entéro-hépatique : métabolites réabsorbés au niveau du duodénum => les ꞵ-glucuronidases retransforment la molécule en son métabolite de départ
Quelles sont les différentes familles de GST ?
3 super familles de GST :
- GST solubles dans le cytosol GST principales dans le métabolisme des xénobiotiques
- GST mitochondriales
- GST membranaires : membrane RE et membrane des organites → peu dans métabolisme des xénobiotiques
Quelles sont les familles de GST solubles ?
7 familles chez l’homme : alpha, mu, pi, theta, omega, sigma et zéta
Quels sont les transporteurs qui interviennent dans la phase 0 et III du métabolisme des xénobiotiques ?
- OATP et OCT sont des transporteurs d’influx
- MRP3 et MRP4 sont des transporteurs d’efflux => consomment ATP
- MDR1 et MDR3 sont des transporteurs relarguant dans la bile
Impact d’un polymorphisme génétique ou d’une mutation rare sur le métabolisme des médicaments ?
- médicament mal supporté chez patient métaboliseur lent
- métabolisation trop rapide : médicament inefficace chez patient métaboliseur rapide
Quelles sont les enzymes touchées par le polymorphisme génétique pour la métabolisation des médicaments ?
principalement les enzymes de phase I et de phase II, mais également certains transporteurs
Quels sont les facteurs dans l’environnement qui peuvent influencer le métabolisme de médicaments ?
- Inducteurs enzymatique :
- Rifampicine → PXR → CYP3B → interactions médicamenteuses
- Grillades → hydrocarbure aromatique polycyclique → AhR → CYP1A et CYP1B au niveau hépatique
- Inhibiteurs enzymatiques : jus de pamplemousse → impact sur la métabolisation des xénobiotiques et les mdt
Quelles sont les variabilités physiopathologiques et physiologiques qui peuvent influencer le métabolisme de médicaments ?
- variations importantes en fonction du sexe chez le rongeur (faibles chez l’Ho)
- insuffisance hépatique, inflammations, diabète de type 2 et cancer = états pathologiques où le métabolisme des médicaments = modifié
- CYP3A7 du fœtus est remplacé par CYP3A4 de l’adulte à la naissance → métabolisme différent en fonction de l’âge
- Certains CYP = tissu-spécifiques
- Facteurs d’inflammation : cytokines (TNFα, IL6, IL3) → inhibent les CYP450
