ETHANOL : Pharmacocinétique, Métabolisme et méthodes analytiques

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1 ETHNOL : Pharmacocinétique, Métabolisme et méthodes analytiques J.P. GOULLÉ, M. GUERBET Laboratoire de toxicologie UFR de Médecine et de Pharmacie, E 4651, Rouen cadémie Nationale de Pharmacie Paris, 19 novembre 2014

2 Propriétés physico-chimiques C 2 H 5 OH = 48 Da densité = 0,8 Miscible Répartition / eau, / organisme peu soluble homogène / graisses sauf os, graisses Répartition Volume de / distribution organisme Vd homogène env. 0,7sauf os, graisses Volume bsorbede dans distribution l infrarouge Vd env. : 0,7 bsorbe dans IR

3 Quantité d alcool dans chaque unité alcoolique

4 bsorption = simple diffusion Rapide Homogène bsorbe dans IR Tous bsorption sang Diffusion Tissus

5 bsorption : vidange gastrique +++ Facteurs qui la diminuent - réplétion gastrique - sucres, citrates - médicaments Facteurs qui l augmentent Volume - vacuité de distribution estomac Vd env. 0,7 - degré alcoolique - médicaments bsorbe dans IR

6 Courbes d alcoolémie en fonction du degré alc. bsorbe dans IR Mitchell MC Jr et al. lcohol Clin Exp Res. 2014, 38:1200-4

7 bsorption non digestive Voie respiratoire Voie cutanée Environ 60% Environ 1% bsorbe dans IR

8 Estimation de l alcoolémie - Widmark Formule de Widmark (1932) lcoolémie = alcool pur ingéré (g) Vd = 0,68 poids (kg) x Vd Vd = 0,55 lcoolémie 75 kg 1 unité 10 g = 10 / 75 x 0,68 = 0,20 g/l 63 kg 1 unité 10 g = 10 / 63 x 0,55 = 0,29 g/l Conséquences Sécurité routière bsorbe dans IR 75 C-H kg à 3,4 2,5 µm unités alc. = 0,50 g/l - Contravention 75 kg 4,0 unités alc. = 0,80 g/l - Délit

9 Voies directes : 10-15% Elimination de l éthanol Urines, sueur, salive, lait, larmes, air expiré l équilibre l urines l / l sang l = 1,4 ± 0,2 Rapport air expiré / sang = 1/2100 Voies métaboliques oxydatives : 85 90% Principalement hépatique (90-95%) bsorbe dans IR Faible C-OH part à 9,4 : estomac, µm intestin, rein (5-10%)

10 Métabolisme oxydatif hépatique 85-90% Deux étapes d oxydation STURBLES dès 0,10 g/l Miscible CH 3 CH 2 OH/ eau, peu soluble / graisses Ethanol Répartition / organisme DH cétaldéhyde homogène LDH2 sauf os, graisses bsorbe dans IR Cytosol VOIE PRINCIPLE CH 3 CHO Mitochondrie CH 3 COO - acétate Cycle de Krebs CO 2 + H 2 O

11 Métabolisme oxydatif hépatique 85-90% Deux étapes d oxydation STURBLES dès 0,10 g/l Miscible CH 3 CH 2 OH/ eau, peu soluble / graisses Ethanol Répartition / organisme DH homogène LDH2 sauf os, graisses bsorbe dans IR H 2 O 2 + Catalase VOIE SECONDIRE Inductrice alcool chronique et aigu Cytosol CYP2E1 + O 2 + NDPH + H + VOIE SECONDIRE Inductrice alcool chronique et aigu CH 3 CHO Mitochondrie Cycle de Krebs CH 3 COO - acétate CO 2 + H 2 O

12 Métabolisme oxydatif hépatique 85-90% Toxicité et carcinogénèse liés à la prod. locale CH 3 CHO - Oropharynx, œsophage, rectum (mais pas colon) - Variations d activité de l LDH2 : suscept. individuelle - Métabolisation moins efficace CH 3 CHO qui s accumule - Syndrome de flushing des asiatiques : cong. faciale, tachycardie, brûlures digest. - Disulfirame (ntabuse ) : effet ntabuse par I - LDH2 bsorbe dans IR

13 Bilan des voies métaboliques oxydatives STURBLES dès que l alcoolémie atteint 0,10 g/l Vitesse d élimin. de l éthanol (Sg) bêta en g/l/h : Miscible Non / eau, peu soluble / graisses Buveurs bsorbe dans IR Winek Murphy Lanquavi Beslin Jones Jones Sternebring Gerchow 0,12 0,15 0, lcooliques 0, ,13-0,36 0,52 Estimation de la quantité Q d alcool consommée Q = (g/l) x p (kg) x Vd = 0,20 x 75 x 0,68 = 10 g = Q soit 1 unité Estimation d une alcoolémie à 0,20 g/l, 5 h avant le prélèvement (r) : r = (g/l) + bêta (g/l/h) x t (h) = 0,20 + 0,16 x 5 = 1,0 g/l = r

14 Bilan de voies métaboliques oxydatives STURBLES dès que l alcoolémie atteint 0,10 g/l bsorbe dans IR

15 Métabolisme non oxydatif = MINEUR Tout à fait accessoire pour l'élimination de l éthanol mais grande importance biologique : Métabolites formés : - Ethyl glucuronide (EG) - Esters éthyliques d acides gras (FEEs) - Ethyl sulfate (ES) - Phosphatidyl éthanol (PE) nalyse : sang, urines, cheveux - Diagnostic C-H à 3,4 µmconsommation alcool - Suivi C-OH consommation à 9,4 µm bsorbe dans IR

16 Métabolisme non oxydatif = MINEUR ETHYL SULFTE (ES) ESTERS ETHYLIQUES d G Répartition (FEEs) / organisme homogène sauf os, graisses bsorbe dans IR FEE synthétase Sulfotransférase ETHNOL Glucuronosyltransférase ETHYL GLUCURONIDE (EG) Phospholipase PHOSPHTIDYL ETHNOL (PE)

17 Bilan général et conséquences métaboliques Ethanol : 7,1 cal/g Glucides : 4,0 cal/g Lipides : 9 cal/g MIS : - Contrairement aux glucides et lipides : l alcool n est Répartition pas un nutriment / organisme homogène sauf os, graisses - Prise en compte régénération cofacteurs enz. : bilan énergétique négatif - Carence ND fragilise hépatocyte - ccumulation C-H à 3,4 µm lactate et ac. urique bsorbe dans IR

18 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE DEPISTGE DNS L IR EXPIRE : ETHYLOTESTS Catégorie : alcootest : colorimétrie Cr 6+ C Cr 3+ 2 H 5 OH Repère au seuil de 0,25 mg/l d air - précision ~ 20 % Catégorie B : app. électroniques catalyseur Volume C 2 H 5 OH de distribution CH 3 COOH Vd + env. e - 0,7 Courant électrique = k conc. éthanol - précision ~ 5 % bsorbe dans IR Interférences : aldéhydes, méthanol, 1 et 2-propanol...

19 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE DOSGE DNS L IR EXPIRE : ETHYLOMETRES Mesures en infrarouge = 3,39 µm et 3,48 acétone 9,40 volatils Interférences : risque pratiquement nul La loi prévoit 2 mesures à 20 min d intervalle (seuils bsorbe contravention: dans IR 0,25 et délit: 0,40 mg/l air expiré) Contrôle C-OH annuel à 9,4 µm(service des poids et mesures)

20 TOXICOLOGIE NLYTIQUE DOSGE DNS L IR EXPIRE : ETHYLOMETRES Postulat français : ratio [air/sang] = 1/2000 (R) ir expiré 0,25 mg/l x 2000 correspond (Sg) à 0,50 g/l En fait R varie de 1/1700 à 1/4400! La conception des éthylomètres est obsolète ( ) Sous-estimation environ 20% (Hlastala, 2013) Modèle de Hlastala : bsorbe dans IR prise en compte de l ensemble des échanges dans l air expiré

21 TOXICOLOGIE NLYTIQUE Modèle de Hlastala Capillaire Sanguin Tissus non Perfusé L t Lm Mucus Voies ériennes C e b, T b C e t, T t C e m, T C e a, C w a, ²z m T a V S2 S1 C e b = [ éthanol ] sang C e t = [ éthanol ] tissus C e m = [ éthanol ] mucus C e a = [ éthanol ] air C w a = [ eau ] air T b = C sang T t = C tissus T m = C mucus T a = C air S = flux d éthanol L t L D / 2 m L t = épaisseur couche de tissus L m = épaisseur couche de mucus D = diamètre de la lumière V = débit d air ²z = D [ éthanol] sur axe longitud.

22 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE DOSGE DE L ETHNOL DNS LE SNG Voie enzymatique : alcool oxydase ou DH lcool oxydase puis peroxydase puis lcool chromogène oxydase puis ou mesure peroxydase po 2 en DH présence +++ chromogène ou mesure po 2 coenzyme ND, D DO à 340nm DH = enzyme de choix coenzyme Linéarité ND, 4g/Lvariation DO à 340nm LD 0,02 g/l Fidélité Disponibles intermédiaire sur automate <5% Linéarité : 4 g/l Limite de détection : 0,02 g/l Fidélité intermédiaire : <5% Répartition Disponibles / organisme sur automate homogène sauf os, graiss

23 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE DOSGE DE L ETHNOL DNS LE SNG Voie Chromatographie enzymatique en phase gazeuse (CPG) lcool oxydase puis peroxydase puis CPG chromogène avec injection ou mesure directe : po 2 méthode DH +++ recommandée SFBC coenzyme ND, D DO à 340nm Répartition Disponibles / organisme sur automate homogène sauf os, graiss Linéarité CPG en mode 4g/Lespace de tête : méthode LD 0,02 de g/l choix, automatisable Fidélité Linéarité intermédiaire : 10 g/l <5% Limite de détection : 0,01 g/l Fidélité intermédiaire : <2%

24 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE Répartition Disponibles / organisme sur automate homogène sauf os, graiss DOSGE MRQUEURS DE L ETHNOL BIOLOGIQUES DNS DIRECTS LE SNGLCOOLISTION Voie Ethylenzymatique glucuronide (EG) dosage par GC-MS lcool oxydase puis peroxydase puis Longue chromogène ½ vie dans ou mesure le sang po et 2 les urines DH Pic plus +++ tardif / sang (2,5 à 3h) coenzyme Positif / sang ND, x D heures DO à 340nm après l alcool Positif / urines x jours si alcoolisation aiguë Linéarité 4g/L LD Dosage 0,02 dans g/l les cheveux = alcoolisme chronique Fidélité EG > intermédiaire 7 pg/mg = consommation <5% répétée* EG > 30 pg/mg = conso. excessive répétée* * Consensus SOHT, Bordeaux, juin 2014

25 TOXICOLOGIE TOXICOLOGIE NLYTIQUE NLYTIQUE Répartition Disponibles / organisme sur automate homogène sauf os, graiss DOSGE MRQUEURS DE L ETHNOL BIOLOGIQUES DNS DIRECTS LE SNGLCOOLISTION Voie Esters enzymatique éthyliques d acides gras (FEs) Dosage lcool par oxydase GC-MSpuis peroxydase puis 4 esters chromogène d acides gras ou mesure : po 2 DH Myristate +++ d éthyle coenzyme PalmitateND, d éthyle D DO à 340nm Oléate d éthyle Linéarité Stéarate d éthyle 4g/L Dosage LD 0,02 dans g/lles cheveux = alcoolisme chronique Fidélité Segment intermédiaire 0 3 cm : <5% FEs > 0,2 ng/mg = consommation répétée* FEs > 0,5 ng/mg = conso. excessive répétée* * Consensus SOHT, Bordeaux, juin 2014

26 CONCLUSION L éthanol est une drogue licite toxique Facilement absorbé, il suit les mouvements de l eau Il subit un métabolisme hépatique Son dosage est réalisé dans le sang ou dans l air expiré Depuis peu, de nouveaux marqueurs biologiques directs d alcoolisation Volume de distribution sont apparus Vd : EG env. et0,7 FEs bsorbe dans IR L analyse C-H à 3,4 capillaire µm de l EG et/ou des FEs permet de mettre en évidence : C-OH. une à consommation 9,4 µm excessive. une consommation excessive répétée