1
1
Objectif général d’enseignement :
- Savoir/connaissances : points clefs en termes de chimie,
formulation, et devenir dans l'organisme des xénobiotiques qui sont
essentiels à l’utilisation des composés (bases générales pour pharmacie
et pharmacologie spéciale, A2). Ensembles de connaissances
complémentaires du cours
- Savoir-faire/compétances : travailler en groupe, savoir où
(cours, polycopiés, Internet, dictionnaire médicaments vétérinaires,
RCP...) et comment (mots clefs, moteurs de recherche Internet) trouver
des documents en lien avec le sujet. Etre capable de présenter à ses
camarades les points clefs. Etre capable d’argumenter sa présentation.
Autour d’un cas particulier de matière active utilisée en médecine
vétérinaire
TD CHIMIE ET METABOLISME DES XENOBIOTIQUES (A1)
2
Organisation :
- 1er séance de TD (4h)
Ensembles de connaissances complémentaires du cours (1h)
Constitution des groupes, répartition des sujets, préparation du sujet :
définition du contexte, recherche d’informations (Medline, Google scholar,
Dictionnaire des Med Vét, RCP…),
- Séance de TT (4h) temps de travail autour du sujet (enseignant
répond à des questions précises par contact direct – pas d’email-)
- 2ème séance de TD (4h) Restitution du sujet : en 20 minutes exposé
(PAO) +10 min questions, public = étudiants de A1.
TD CHIMIE ET METABOLISME DES XENOBIOTIQUES (A1)
2
3
1- Introduction
2- Chimie pharmaceutique:
- Acides et dérivés
- Amines et dérivés
- Alcools et dérivés
3- Métabolisme des xénobiotiques:
- Les biotransformations
- Famille d’enzyme/isoenzyme
- Facteurs de variations
4- Application aux sujets de TD
TD CHIMIE ET METABOLISME DES XENOBIOTIQUES (A1)
4
Acides et leurs sels
• Les liaisons C=O et O-Hsont polarisées, en fonction de leur taille les acides sont miscibles à l'eau ou amphiphiles.
• En milieux aqueux, la polarisation de la liaison C=O permet la rupture de la liaison O-H qui confère l’acidité.
• Réactivité permet la formation de sels et de dérivés: esters et amides.
C
IOI
IOI
C
H
H
H-δ
+δ
H
H+
Force = pKa
3
5
Acides: formation de sels
Cf. TD
Poudre à solubiliser
Suspension
HYDROSOLUBLE
NON HYDROSOLUBLE
Classification des sels d’acides
• Minéraux/organiques
• Hydrosolubles/non hydrosolubles
• Neutres/non neutres
Fonction de objectif
Classification sur la base de la solubilité
6
4
Différents sels dont PA acide
• Sels hydrosolubles
– Minéraux
• R-COO-, Na+ (soude NaOH)
• Mais aussi potasse (KOH)
– Organiques
• R-COO-, +HN-R2 (base organique hydrosoluble)
• Sels non hydrosolubles
– Organiques
• R-COO-, +HN-R2 (base organique non hydrosoluble)
7 Classification selon agent salifiant!
R1
I
I
R3
R1
I
I
R3
Bases organiques utilisées comme
agents de salification: exemples
8Hydrosolubilité croissante
Benzathine
Procaïne
Lysine
Méglumine
5
Caractère irritant des formes injectables
• Nature du PA
• Forme
– Suspension plus irritante que solution
– Solution huileuse plus irritante que solution acqueuse
• pH
– Solutions éloignées de la neutralité (<4 ou >10) plus
irritantes
– Solutions tamponnées plus irritantes
• Volume
9 Compromis à trouver!
10
Amines et leurs sels
• La polarité de la liaison C-NIest variable. Les amines I et Il forment des liaisons hydrogènes intermoléculaires mais pas aussi fortes que celles des alcools. Toutes les amines sont solubles dans une grande variété de solvants organiques.
• Le doublet non liant de l’azoteest à l’origine de la réactivité: formation de sels, amides et nombreuses réactions à caractère nucléophile.
H+
C
H
H
N_
C
H
H
H
R1 ou H H ou R2
Force = pKb
(pKa de acide conjugué)
6
Classification des sels d’amines
• Minéraux/organiques
• Hydrosolubles/non hydrosolubles
• Neutres/non neutres
Fonction de objectif
Classification sur la base de la solubilité
11
Même principe que pour les acides!
Différents sels dont PA basique
• Sels hydrosolubles minéraux
• R2-NH+, Cl- (acide chlorhydrique HCl)
• Mais aussi sulfurique (H2SO4)
• Sels hydrosolubles organiques
• R2-NH+, -OOC-R (acide carboxylique hydrosoluble)
• Sels non hydrosolubles organiques
• R2-NH+, -OOC-R (acide carboxylique non hydrosoluble)
12
R1
I
I
R3
R1
I
I
R3
R1
I
I
R3
Même principe que pour les acides!
7
Acides organiques utilisées comme
agents de salification: exemples
13Hydrosolubilité croissante
Ac. stéarique
Ac. propanoïque
Ac. Succinique
Ac. lactobionique
Caractère irritant des formes injectables
• Nature du PA
• Forme
– Suspension plus irritante que solution
– Solution huileuse plus irritante que solution acqueuse
• pH
– Solutions éloignées de la neutralité (<4 ou >10) plus
irritantes
– Solutions tamponnées plus irritantes
• Volume
14 Même principe que pour les acides!
8
15
• La liaison C-O-H est polarisée.
• L'introduction d'un hydroxyle augmente la polarité de la molécule : en fonction de leur taille les alcools sont miscibles à l'eau ou amphiphiles.
• La réactivité des alcools provient du clivage de la liaison O-H qui conduit à la formation des esters.
• Le clivage de la liaison C-O conduit aux éthers.
C
H
H
IOI
C
H
H
H-δ
+δ
HAssez stablesPas acide!!!
Alcools et esters
Classification des esters
• Minéraux/organiques
• Hydrosolubles/non hydrosolubles
• PA alcool/PA acide
Fonction de objectif
Classification sur la nature du PA
16
9
Esters dont PA est un alcool
• Esters minéraux
• R2-C-OH + HO–P=O => R2-C-O–P=O
• Mais aussi sulfurique (H2SO4), nitrique (HNO3)
• Polyacides (phosphorique, sulfurique) ou acides oxydants (nitrique)
esters très réactifs, peu utilisés
• Esters organiques
• R2-C-OH + HO-C-R => R2-C-O-C-R + H2O
• Solubilité fonction de R
17
R1
I
I
R3
OH
I
I
OH
R1
I
I
R3
OH
I
I
OH
R1
I
I
R3
R1
I
I
R3
O
II
O
II
Acides organiques utilisées comme
agents d’estérification: exemples
18
Hydrosolubilité croissante
Ac. palmoïque
Ac. propanoïque
Ac. Succinique
Ac. lactobionique
Les mêmes que pour formation de sels avec PA basiques
Mais liaison covalente à l’alcool => prodrogues (ou pas…)!
10
Esters dont PA est un acide
• Esters organiques
• R-C–OH + HO–CR2=O => R-C–O–CR2 + H2O
• Propriétés fonction de R1, R2, R3
• Toujours des prodrogues
19
O
IIR1
I
I
R3
R1
I
I
R3
O
II
Diéthyl-éthanolamineBase faible
OH
HO
Alcools divers neutres
Quelques usages ponctuels spécifiques
Passage membranaire
• Nature du PA (CP octanol/eau… cf. cours)
• Nature du dérivé:
– Sels liaison ionique
– Esters, amides liaison covalente, « nouveau composé »
• Absorption
– Orale
– Parentérale (injectable)
• Distribution
– Diffusion
– Distribution tissulaire
20
Facteurs clefs de activité
11
21
1- Introduction
2- Chimie pharmaceutique:
- Acides et dérivés
- Amines et dérivés
- Alcools et dérivés
3- Métabolisme des xénobiotiques:
- Les biotransformations
- Facteurs de variation génétiques
- Facteurs de variation non génétiques
4- Application aux sujets de TD
TD CHIMIE ET METABOLISME DES XENOBIOTIQUES (A1)
22
• Ensemble de réactions chimiques catalysées par des enzymes conduisant à un schéma métabolique pour un xénobiotique
Les biotransformations
3,6: phase 1: P450
1,5: phase 2: Glucuronyltransférase
2,4: phase 2: Sulfotransférase
7: phase 2: conjugaison au GSH
1 à 5: détoxication
6: bioactivation
7: détoxication hépatique
1 2
36
74
5Sulfate
Glucuronide
PARACETAMOL
Intensité (%) Rapidité Essentiels dans la balance bioactivation/détoxication
12
23
Facteurs de variation des biotransformations
Génétiques
Au niveau de l’espèces problèmes d’extrapolation entre espèces (mais aussi races, ethnies = lignées)
Au niveau de l’individus problèmes d’extrapolation entre individus (mais aussi sexe, âge…)
faut il les prendre en compte en thérapeutique?, si oui comment?
Non génétiques
24
Variabilité génétique
Echelle du système enzymatique:
Exemple système P450
Variabilité faible
Les grands systèmes enzymatiques sont conservés
Extrapolable aux autres systèmes
13
25
Variabilité génétique
Echelle de l’iso-enzyme/espèce:
Très forte variabilité entre espèces
800%
25%
Très forte variabilités entre iso-enzymes
Des espèces phylogénétiquement proches peuvent être proches pour un iso-enzyme et très différentes pour un autre
26
Variabilité génétique
Echelle de l’iso-enzyme/race:
Déficit de certains iso-enzymes dans certaines races
Polymorphisme entre individus au sein d’une même race
Il est impossible de systématiquement extrapoler un schéma métabolique d’une espèce à une autre
Il est impossible de systématiquement extrapoler une posologie d’une espèce à une autre
14
27
Variabilité génétique
Echelle de l’iso-enzyme/âge et sexe:
Effet de l'âge: jeune/adulte/sénescent
Effet du sexe
RAT
28
Variabilité génétique
Rat Chien Chat
DL50 >2000 200 50
Posologie 100-300 5-15 Interdit
ImportanceDescription d’une variabilité forte, OK, mais a-t-elle des conséquences?
ExempleDL50 et posologies du paracétamol par espèce (mg/kg PO)
ConclusionNe peut pas être ignorée!
15
29
Variabilité génétique
En pratique…
Espèce posologie par espèce (chien, chat, cheval…) pas d’extrapolation pifométrique, problèmes pour les espèces mineures
Race en général pas pris en compte, interdiction ponctuelle de race
Individu du domaine de la découverte expérimentale
Sexe en général pas pris en compte, interdiction ponctuelle de certains produits plus liés à des particularité telles gestation, spermatogenèse que des différences de systèmes enzymatiques
Age pas d’AMM pour de nombreux médicaments chez le jeune (<1-3 mois), pas de prise en compte systématique de la sénescence
30
Facteurs de variation des biotransformations
Non génétiques Facteurs externes (médicamenteux, toxiques, alimentaires)
= agents inducteurs ou inhibiteurs: nature, mécanisme, intensité de l’effet, durée de l’effet?
faut il les prendre en compte en thérapeutique?, si oui comment?
Pathologies faut-il les prendre en compte?
Enzymes = protéines niveau d’expression influencé par transcription, traduction mais aussi disponibilité en AA essentiels (carences)
Enzymes = site actif et co-facteurs blocage du site actif, disponibilité des co-facteurs vont influencer activité
=> Nature des composés, mécanismes et conséquences en termes d’intensité et de durée de l’effet informations sur nécessité de prise en compte en thérapeutique ou pas!
16
31
Variabilité non génétiqueNature des agents
32
Variabilité non génétique
Intensité et durée des effets
* Nombreux mécanismes (cf. biochimie), simplification des plus fréquents
** Ordre de grandeur des phénomènes les plus intenses
*** Fortement variable selon la cinétique de l’agent
INDUCTEURS* INHIBITEURS*
Transcriptionnel Post
transcriptionnel
Réversible Irréversible
Intensité ** 1000% 300% 50% 100%
Délais
apparition ***
jours heures heures heures
Durée *** jours heures heures heures/jours
17
33
Variabilité non génétique
Importance des effets
Sur l’AUC, sur le T1/2, facteur peut être supérieur à 2 ou 3, aussi bien en augmentation qu’en diminution
Effet similaire pour certains médicaments, certains toxiques, certains composés alimentaires
Conséquences fortes en terme d’efficacité (sous-dosage) ou de toxicité (sur-dosage)
Ne peut pas être négligé
Tranquillisant
Antifongique
Jus de pamplemousse
Anticoagulant
Antibiotique
34
Variabilité non génétique
En pratique…
Induction et inhibition mécanismes et agents très nombreux dont conséquences en termes de biotransformation sont tout aussi fortes que les facteurs génétiques
Interaction médicamenteuses les plus connues, très nombreuses en médecine humaine, beaucoup moins bien connues en médecine vétérinaire
Facteurs toxiques et alimentaires parfois identifiés en humaine, du domaine de l’anecdote en médecine vétérinaire
Pathologies en général assez mal connu, y compris en humaines. Onnpréfère contourner le problème en évitant prescription de produits dont le métabolisme est un point clef pour le médicament
18
35
Facteurs de variation des biotransformationsConclusions
Facteurs génétiquesPotentiellement très importants,
Posologies par espèces, à respecter
Effet race sexe découverts au coup par coup
Effet de l’âge souvent contourné
Si pas d’AMM dans l’espèce étude bibliographique obligatoire
Facteurs non génétiquesPotentiellement très importants
Très peu d’information en médecine vétérinaire
Tout au plus quelques interactions médicamenteuses à respecter
Si pas d’info on ne peut pas extrapoler directement les données d’humaines (voies métaboliques différentes)
36
Analgésique très peu utilisé chez les animaux, souvent responsable de toxicité
Exemple paracétamol
3,6: phase 1: P450
1,5: phase 2: Glucuronyltransférase
2,4: phase 2: Sulfotransférase
7: phase 2: conjugaison au GSH
1 à 5: détoxication
6: bioactivation (toxico)
7: détoxication hépatique
1 2
36
74
5Sulfate
Glucuronide
PARACETAMOL
Intensité (%) Rapidité Essentiels dans la balance bioactivation/détoxication
19
37
Toxicité chez le chat
Sulfate
Glucuronide
PARACETAMOL
Toxicité chez le chat 1 et 5: déficit chez le chat
2 et 4: saturation
6: <5% CN et >10% CT
7: saturation
1 2
5
47
Se traduit aussi sur le temps de demi-vie plasmatique:
- Chien: 1h
- Chat: 5h
pas d’utilisation thérapeutique possible!
38
Interdiction de éthanol
6
Sulfate
Glucuronide
PARACETAMOL
Action de l’éthanol 6: induction P450 2E1: augmentation NAPQI
de <5% à >10% lors consommation éthanol
7: saturation
7
20
39
Anti-inflammatoire peu utilisé chez les animaux, souvent responsable de toxicité
Exemple ac acétyl salicylique
1: hydrolases
2: phase 1: P450
3: phase 2: Conj AA
4,5: phase 2: Glucurono-conjugaison
1 2 3
4
AC ACETYL-
SALICYLIQUE
AC
SALICYLIQUE
NH-CH2-COOH
NH-CH2-COOH
2
3
3
NH-CH2-COOH
Glucuronide
Glucuronide
5
1: bioactivation (pharmaco)2 à 5: détoxication
40
Anti-inflammatoire peu utilisé chez les animaux, souvent responsable de toxicité
Exemple ac acétyl salicylique
1: hydrolases
2: phase 1: P450
3: phase 2: Conj AA
4,5: phase 2: Glucurono-conjugaison
1 2 3
4
AC ACETYL-
SALICYLIQUE
AC
SALICYLIQUE
NH-CH2-COOH
NH-CH2-COOH
2
3
3
NH-CH2-COOH
Glucuronide
Glucuronide
5
1: bioactivation (pharmaco)2 à 5: détoxication
Déficit CT
21
41
Anti-inflammatoire peu utilisé chez les animaux, souvent responsable de toxicité
Exemple ac acétyl salicylique
Demi-vie plasmatique:
- Chien: 9h
- Chat: 36h
Posologies (débit de dose):
- Chien: 10-20 mg/kg 2 fois/jour
- Chat: 10-20 mg/kg 1 jour sur 2
Même différence sur temps de demi-vie que chien mais utilisation possible car pas de formation de métabolite toxique
Remarque: impact du pH urinaire: réabsorption des formes non conjuguées augmentée chez animaux à urine acide
42
1- Introduction
2- Chimie pharmaceutique:
- Acides et dérivés
- Amines et dérivés
- Alcools et dérivés
3- Métabolisme des xénobiotiques:
- Les biotransformations
- Facteurs de variation génétiques
- Facteurs de variation non génétiques
4- Application aux sujets de TD
TD CHIMIE ET METABOLISME DES XENOBIOTIQUES (A1)
Top Related