Biomarqueurs de toxicité cardiovasculaire Bernard Swynghedauw U 572-INSERM Hôpital Lariboisière Paris 1
Biomarqueurs plasmatiques de toxicité cardiovasculaire Caractéristiques générales Les biomarqueurs cardiovasculaires plasmatiques Troponine T et troponine I, BNP, the best, CRP? Le futur protéomique,, un peu compliqué 2
Biomarqueurs de toxicité cardiovasculaire Dimensions du problème Entre 1961 et 1992, 131 produits ont été retirés du marché pour des problèmes de toxicité dans 10% des cas pour des raisons cardiovasculaires les exemples les plus connus: anthracyclines, trastazumab,, chimiothérapie, antivirus, psychotropes, antihistaminiques Le chiffre est bien entendu totalement sous évalué puisqu il n inclut pas et ne peut inclure les drogues en développement préclinique 3
Principaux types de lésions cardiovasculaires Cardiocytes lésions pré-nécrotiques ( biomarqueurs ) nécroses d origine ischémiques (dites accidentelles) ou apoptotiques (au moins deux tests: TUNEL, gènes) Cellules vasculaires dysfonction endothéliale (test à l AcétylCholine) désendothélialisation (pas seulement vasculaire) Matrice ExtraCellulaire fibrose interstitielle ou périvasculaire (se mesure sur coupes horizontales, OHPro,, dosage du transcrit) Altérations purement fonctionnelles au niveau des canaux ioniques («patch») arythmies (ECG, monitoring sans anesthésie) Les biomarqueurs ne détectent qu une partie des lésions 4
CE QU UN BIOMARQUEUR DE TOXICITÉ IDÉAL DEVRAIT ÊTRE 1. SPÉCIFIQUE - rapport tissu / sérum élevé - non exprimé dans les non cibles, même en pathologie - capable au besoin de distinguer le type de toxicité (aigue, chronique ) 2. SENSIBLE - faible concentration basale - marqueur précoce 3. PRÉDICTIF - ½ vie dans le sérum suffisamment longue - libération proportionnelle à la taille des lésions - permet d avoir une idée de la réversibilité 4. ROBUSTE - simple, rapide, pas cher, applicable aux animaux de laboratoire, peu ou pas invasif, fait le pont avec la clinique 5
Biomarqueurs plasmatiques de toxicité cardiovasculaire cardiovasculairecaractéristiques générales Caractéristiques générales Les Les biomarqueurs cardiovasculaires plasmatiques Troponine T et troponine I, BNP, the plasmatiquestroponine best, CRP? best, CRP?e futur e futur protéomique,, un peu compliqué 6
3 OPTIONS Option 1: les dégats cellulaires = TNI, TNT Option 2 : la surcharge mécanique = BNP Option 3 : le processus inflammatoire de l athérosclérose = CRP 7
Marqueurs utilisés pour le diagnostic d infarctus du myocarde dans sa phase aigue en cardiologie Biomarqueurs (*indique une utilisation clinique courante) Elévation initiale h Pic j Retour à normale j ctroponine I ctroponine T Créatine Kinase-MB Myoglobine Lactate DH Myosin light chain Myosin heavy chain heart FA Binding Protein Enolase 3-12 3-12 3-12 1-4 10 6-12 48 1,5 6-10 1 0,5-2,0 1 0,5-0,6 1-2 2-4 5-6 0,4-0,9 1 5-10 5 14 2-3 1 10-14 6-12 14 1 2 8
Les marqueurs de l ischémie coronarienne ne sont pas les seuls marqueurs de l atteinte cardiaque BNP, «brain natriuretic peptide» élévation proportionnelle au degré d étirement et de surcharge mécanique traduit la surexpression du gène g dans les oreillettes et dans les ventricules forte influence de l âl âge (surcharge d impd impédance), chez l homme, l chez le rat Marqueurs de l inflammationl C-reactive protein,, CRP, énorme pentamère d origine d hépatique h marqueur peu spécifique de l inflammation l (élévé( dans l obl obésité) traduit la composante inflammatoire de la maladie athéroscl roscléreusereuse témoin, mais aussi acteur littérature pléthorique sur sa valeur pronostique indépendante IL-6, TNF-α,, marqueurs indépendants de la CRP IL-10 et adiponectine marqueurs anti-inflammatoires inflammatoires 9
HORMONES ET PEPTIDES PLASMATIQUES CHEZ LE RAT ÂGÉ Rat jeune Rat âgé Activité rénine, ng d angio.ml.h Angiotensine I, ng.ml Aldostérone, fmol.ml Cortisol, nmol.ml T4, pg.ml Facteur Atrial Natriurétique, pmol/l 38 6 844 42 29 21 6*** 1,7*** 715 68* 12*** 52* 10
Parmi les biomarqueurs cardiaques quels sont ceux qui répondent le mieux à l idéal? Critères 1 Spécificité 2 Sensibilité 3 Prédictivité 4 Maniement ctnt ++ ctni ++ CK-MB ++ ++ + Myo- globine Lactate DH 0 + ++ ++ + 11
Parmi les biomarqueurs cardiaques quels sont ceux qui répondent à l idéal? Critères 1 Spécificité 2 Sensibilité 3 Prédictivité 4 Maniement h FA Binding Protein BNP ++? ± CRP + ++ CRP + ctnt* *Facteurs de risque indépendants [Lindahl 2000] 12
Biomarqueurs plasmatiques de toxicité cardiovasculaire Caractéristiques générales Les biomarqueurs cardiovasculaires plasmatiques Troponine T et troponine I, BNP, the best, CRP? Le futur protéomique,, un peu compliqué 13
Cœur normal Insuffisant cardiaque Rôle des troponines dans la contraction 14
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Distribution et demi-vie des troponines cardiaques ctnt ctni Homme concentration Rat concentration demi-vie Chien concentration Porc concentration 29 mg/g protéine 10,8 mg/g tf 34 mg/g protéine 3,5 jours 4 mg/g protéine 2 mg/g protéine 15 mg/g protéine 4-6,0 mg/g tf 3 mg/g protéine 3,2 jours 1 mg/g protéine 3 mg/g protéine 16
LES ÉLÉVATIONS DE LA TROPONINE EN L ABSENCE D INFARCTUS DU MYOCARDE [Roongsritong et al. Chest 2004] Péricardite aigue Embolie pulmonaire aigue (massive) Insuffisance cardiaque chronique Insuffisance cardiaque aigue Myocardite Insuffisance rénaler Choc septique (corrélé avec hypotension et fonction VG) Conditions Incidence en % 49 32 3-20 20-50 34 20-53 58-85 85 17
Caractéristiques des troponines cardiaques et squelettiques Spécificité: gènes différents épitopes différents Sensibilité: pas de ctnt,, ni de ctni à l état basal dans le sérum ctni : 0,02 0,45 µg/l ; ctnt : jusqu à 0,01 µg/l les corrélations avec l autopsie confirment la + grande sensibilité des troponines par rapport à la CK confirmé également après infarctus chez le rat Cinétiques: immédiatement : pool cytosolique (<8%) ensuite : dégradation par protéolyse 18
Caractéristiques des troponines cardiaques et squelettiques Kits de dosage: 2 anticorps, l un capte la troponine,, l autre la marque les épitopes pour ctnt en 125-131 131 et 136-147 147 pour ctni en 30-110 Analyses inter espèces: épitopes communs à plusieurs mammifères l élévation des troponines a été trouvées après infarctus, catechol, anthracyclines chez rat, chien, lapin Faux négatifs: rarissimes, apoptose?? Faux positifs (altérations non léthales): angor instables, marathonniens à haute altitude, hémorragies sous arachnoidiennes Corrélations avec la taille de l infarctus existe mais assez faible 19
Le dosage des troponines dans les études précliniques DANS TOUS LES CAS INDIQUE UNE ATTEINTE CARDIAQUE Causes directes: cardiotoxicité directe déséquilibre entre demande et utilisation de l oxygène Causes indirectes: hyperactivité sympathique hémorragies sous arachnoidiennes urémie (sans infarctus) réactions autoimmunes (basesiose du chien) 20
Biomarqueurs plasmatiques de toxicité cardiovasculaire Caractéristiques générales Les biomarqueurs cardiovasculaires plasmatiques Troponine T et troponine I, BNP, the best, CRP? Le futur protéomique,, un peu compliqué 21
Élévation en 3 à 12 heures CK-MB Troponines I et T Elévation très précoce Low MM <15.000 Da biomarkers Nano harvesting agents (derivatized gold particles) Protéomique par spectro de masse SELDI + MALDI + TOF High MM plasma ; proteins (albumin, immunoglobulines ) [Petricoin EE et al. Toxicol Pathol 2004, 32 (sup 1) 122-130] 22
BIOMARQUEURS DE SOUFFRANCE CARDIOVASCULAIRE on peut proposer pour le moment un trépied pratique : Troponine I (ou T) C-Reactive Protéine Brain-Natriuretic Peptide 23
L insuffisance cardiaque chronique de l adulte 2 e édition bernard swynghedauw Ellipses Paris 2004 24