Pharmacocinétique des immunosuppresseurs

Pharmacocinétique des immunosuppresseurs Pr. Gilles Paintaud Laboratoire de Pharmacologie-Toxicologie CHU de Tours Equipe 7 UMR CNRS 6239 Pharmacologie des anticorps thérapeutiques et investigations cliniques

Il existe une relation dose - effet des médicaments chez l homme (à l échelle d une population) Dose très élevée Dose optimale Effets très importants (toxiques) Effets souhaités Dose très faible Pas d effets

Relation dose - effet des immunosuppresseurs Rejets aigus et chroniques malgré le traitement Dose dépendance : rejet aigu Effets indésirables à court ou long terme Dose dépendance (exemple : anticalcineurines) : Néphrotoxicité Neurotoxicité Risque infections et cancers Dose dépendance (exemple : sirolimus) : Hyperlipidémie

Variabilité inter-individuelle de la relation dose - effet Effets indésirables dose-dépendants Dose de médicament Effets souhaités Inefficacité thérapeutique

Variabilité inter-individuelle de la relation dose - effet Effets indésirables dose-dépendants Dose de médicament C Effets souhaités Inefficacité thérapeutique

Etude de la relation dose - concentration - effet pharmacocinétique relation concentration effet Dose administrée Concentration sanguine Effets

Cette variabilité inter-individuelle est expliquée par des facteurs génétiques et non génétiques? Dose Effets

Physiologie et pathologie : - Facteurs génétiques - Insuff. hépatique, rénale, médullaire - Etat inflammatoire et immunologique Effets indésirables dose-dépendants Dose de médicament Effets souhaités Médicaments : - Immunosuppresseurs associés - Médic. pathologies antérieures - Médic. complications transplantation Inefficacité thérapeutique

Pharmacocinétique des immunosuppresseurs pharmacocinétique relation concentration effet Dose administrée Concentration sanguine Effets

700 Corrélation dose - concentration CICLOSPORINE n = 277 600 500 Conc. (ng/ml) 400 300 200 100 0 0 100 200 300 400 500 Dose (mg)

Dose nécessaire pour obtenir T 0 de tacrolimus = 10-15 ng/ml après 1 mois Anglicheau D et al., J Am Soc Nephrol 2003

Devenir des médicaments dans l organisme Libération (Galénique) Absorption (Passage dans le sang circulant si voie extravasculaire) Distribution (Passage dans les tissus) Métabolisme (Biotransformations) Excrétion (Elimination sous forme inchangée)

Weinshilboum 2003

Laurent Becquemont

Laurent Becquemont

P-glycoprotéine Protéine tranporteur assurant l efflux de composés endogènes et de xénobiotiques.

Absorption : sources de variabilité des substrats de la Pgp et du CYP3A Médicament Lumière intestinale Absorption passive ou active Transport actif (P-gp) Médicament Métabolisme (CYP3A4) Veine porte Médicament Métabolisme (P450 dont CYP3A4) Sang Inactif Entérocyte Foie Feces

N N N N N N N N N Lumière intestinale bile Urines Entérocytes Hépatocytes TCP P-gp BHE CD56+ L. Becquemont

Polymorphismes Pgp et pharmacocinétique tacrolimus Anglicheau D et al., J Am Soc Nephrol 2003

Cytochrome P450 3A (CYP3A4-CYP3A5) Variabilité activité : de 1 à 10. Substrats : ciclosporine, tacrolimus, sirolimus, midazolam, lidocaïne, certains macrolides, inhibiteurs calciques (dihydropyridines), ethylmorphine, méthadone, alfentanil, codéine, stéroïdes hormonaux (corticoïdes). Inhibiteurs : antifongiques imidazolés (kétoconazole), certains macrolides (érythromycine), inhibiteurs calciques jus de pamplemousse Inducteurs : rifampicine, dexaméthasone, phénobarbital.

P-glycoprotéine Substrats : Inhibiteurs : P450 3A4 Inducteurs :

Ciclosporine : polymorphismes génétiques CYP3A5 Hesselink DA et al., Clin Pharmacol Ther 2004

Tacrolimus et CYP3A5*3 P<0.03, Kruskall Wallis P=0.01, Kruskall Wallis Tacrolimus Daily Dose (mg/kg/d).35.30.25.20.15.10 ns 0.02 ns Concentration / Dose ratio 180 160 140 120 100 80 60 40 20 ns 0.02 < 0.05.05 *1/*1 (n = 4) *1/*3 (n = 9) *3/*3 (n = 67) 0 *1/*1 (n = 4) *1/*3 (n = 9) *3/*3 (n = 67) Les patients porteurs de l allèle CYP3A5*1 (exprimant le CYP3A5) nécessitent des doses plus élevées de tacrolimus pour atteindre les concentrations cibles Thervet at al. Transplantation 2003:1233.

Pharmacogénétique du sirolimus Rapports C0/Dose évalués chez 69 transplantés rénaux CYP3A4*1/*1B CYP3A5*1/*3 300 250 0.03 0.02 300 250 <0.02 200 ns 200 150 150 100 100 50 50 0 *1/*1 (n=62) *1/*1B (n=5) CYP3A4 genotype *1B/*1B (n=2) 0 Expressors *1/*1 + *1/*3 (n=11) CYP3A5 genotype Non-expressors *3/*3 (n=58) Les patients exprimant le CYP3A5 (CYP3A5*1) nécessitent des doses plus élevées de rapamycine pour atteindre les concentrations cibles par rapport aux patitents CYP3A5*3/*3 n exprimant pas l enzyme CYP3A5 Anglicheau et al. Am J Transplant 2005

Azathioprine Particularités pharmacocinétiques Azathioprine 6-mercaptopurine Thiopurine méthyl transférase Xanthine oxydase Métabolites inactifs Thioguanines Inhibition synthèse ADN et ARN Nitro-imidazoles Radicaux libres altérant ADN

Azathioprine Particularités pharmacocinétiques 3 voies métaboliques : TPMT : métabolite inactif. 89 % forte activité 11 % activité "intermédiaire" 1/300 pas d'activité (2 allèles mutés) de TPMT Xanthine oxydase : métabolite inactif (danger allopurinol). Transformation intracellulaire : nucléotides de la thioguanine, incorporés dans l'adn.

Mycophénolate : pharmacocinétique

Mycophénolate Particularités pharmacocinétiques Après absorption : transformé en métabolite actif, l'acide mycophénolique (MPA). Pharmacocinétique variable : Inter-individuelle : 1-10 en transplantation rénale. Variabilité dans le temps. Interactions médicamenteuses Ciclosporine diminue concentrations de MPA Aciclovir : augmentation des concentrations respectives

Estimation de l AUC de mycophénolate par RML ou méthode Bayésienne : selon les médicaments associés Concentration de mycophénolate (mg/l) Temps (h) J14 + sirolimus + ciclosporine Büchler M et al., Clin Pharmacol Ther 2005

MMF Cycle entérohépatique Fécès INTESTIN Acide mycophénolique Ciclosporine _ MRP2 FOIE Acide mycophénolique UDP-glucoronosyl transférase métabolite (?) CYP 450 UDP-glucosyl transférase UDP-glucoronosyl transférase MPAG 7-O-glucoside (M1) Acyl-glucuronide (M2)

Mycophénolate Sources variabilité? Biotransformation hépatique : glucuronide par UGT. Métabolisme intestinal. Cycle entéro-hépatique. Fixation aux protéines plasmatiques. Excrétion < 1 % sous forme inchangée.

Suivi thérapeutique pharmacologique Dose initiale (Pharmacocinétique individuelle) Concentrations observées Effets observés Estimation pharmacocinétique individuelle Adaptation posologique individuelle Concentrations souhaitées Effets souhaités

Ciclosporine Suivi Thérapeutique Pharmacologique Justification STP : Variabilité pharmacocinétique Effet clinique difficile à apprécier Faible index thérapeutique Connaissance relations concentration - effet

Facteurs influençant le risque de rejets sous acide mycophénolique Hale MD et al., Clin Pharmacol Ther 1998

Relation concentration - effet Effets (unités arbitraires) 50 40 30 20 10 0 Effet thérapeutique Effet indésirable 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Concentration sanguine (unité arbitraire)

Concentrations au cours du temps 28 C oncentrations (m g/l) 24 20 16 12 8 Administration répétée C max C min 4 0 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 Temps (h)

Concentrations au cours du temps Concentrations (m g/l) 28 24 20 16 12 8 4 0 Administration répétée 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 Temps (h) AUC (ASC)

Modes d estimation de l exposition à la ciclosporine (C 0 ) C2 AUC : Méthode des trapèzes

Concentrations au cours du temps Concentrations (mg/l) 20 16 12 8 4 Estimation de l AUC par la méthode des trapèzes AUC = Σ ( [(C 1 +C 2 )/2 ] x [t 2 -t 1 ] ) 0 0 4 8 12 16 20 24 Temps (h)

Cinétique de la ciclosporine Nom : L. Date cinétique : 18/05/2002 Prenom : C. Forme galénique : Néoral Service : Néphro Greffe Posologie actuelle: 100 mg x 2 Date de naissance : 24/03/1950 Depuis le : Heure prise : 08:00 Heures Temps (h) C (ng/ml) Aires 08:00 0.00 144 0 09:00 1.00 1218 681 10:00 2.00 666 942 11:00 3.00 444 555 12:00 4.00 355 400 / 5.00 281 318 / 6.00 239 260 / 7.00 178 209 / 8.00 235 474 Ciclosporinémie (ng/ml) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 Temps (h) Aire sous courbe jusqu'au dernier temps = 3838 ng.h/ml Si t12 = t0 ==> Aire sous courbe t0-t12 = 4596 ng.h/ml Concentration moyenne = 383

Modes d estimation de l exposition à la ciclosporine (C 0 ) C 2 AUC : Méthode des trapèzes Régression multilinéaire AUC = a C 0 + b C 1 + c C 2 + d

Estimation de l'aire sous la Courbe (AUC) de la CICLOSPORINE Nom : G. Date cinétique : 06/03/06 Prenom : M. Forme galénique : neoral Service : Néphro Pèd H 24 Posologie actuelle: 50-50 Date de naissance : 01/01/90 Depuis le : Date début ciclosporine : Temps (h) C (ng/ml) Temps T0 107 8h00 T1 1286 9h10 AUC estimée sur 12 heures = 4486 ng.h/ml T2 950 10h10 Concentration moyenne/12h (Css) = 374 ng/ml

Estimation de l AUC de la CsA par régression multilinéaire («Limited Sampling Strategy) LSS-estimated CsA AUC (ng.h.ml- 1) 8000 6000 4000 2000 0 AUC = 10.5 C 0 + 1.09 C 1 + 2.06 C 2 + 0.08 r 2 = 0.985 A 0 2000 4000 6000 8000 LSS-estimated CsA AUC (ng.h.ml- 1) 8000 6000 4000 2000 0 AUC = 1.17 C 20 min + 0.68 C1 + 5.36 C3 + 4.24 r 2 = 0.985 B 0 2000 4000 6000 8000 Reference CsA AUC (ng.h.ml-1) Reference CsA AUC (ng.h.ml-1)

Modes d estimation de l exposition à la ciclosporine (C 0 ) C 2 AUC : Méthode des trapèzes Régression multilinéaire AUC = a C 0 + b C 1 + c C 2 + d Modélisation compartimentale et estimation Bayésienne.

Estimation Bayésienne de l AUC de ciclosporine à partir de 3 prises de sang Bourgoin H et al., Br J Clin Pharmacol 2005

STP des autres immunosuppresseurs : tacrolimus Tacrolimus : C 0 AUC préférable si faible exposition Tacrolimus LP :?

STP du mycophénolate Relations concentration - effet démontrées. Orientation d emblée vers AUC : 30-60 mg.h/l (ou 35-70 mg.h/l en EMIT) Rôle fixation protéique plasmatique (mais pas d intérêt à mesurer la forme libre). AUC > C 0 Trapèzes, régression ML ou estimation Bayésienne. Pour Myfortic : méthode des trapèzes seulement.

STP du mycophénolate

Sirolimus Variabilité pharmacocinétique Mc Donald, Clinical Therapeutics, 22, B101, 2000

Sirolimus Suivi Thérapeutique Pharmacologique Concentrations cibles C0 : 8-12 ng/ml

Etat d équilibre T ½ 4 T ½ = 94% plateau Ciclosporine 13 h 2 j Tacrolimus 16 h 3 j Sirolimus 62 h 10 j Mycophénolate 17 h 3 j

Suivi Thérapeutique Pharmacodynamique Ciclosporine : inhibition de la calcineurine Mycophénolate : inosine monophosphate déshydrogénase (IMPDH)

Relation biomarqueur - rejet (C > 0,2 µg/ml) basiliximab o Sans rejet Un ou + rejet(s) Kovarik JM et al, Transplantation 1999

Relation biomarqueur - rejet (C > 0,2 µg/ml) Un rejet Plusieurs rejets basiliximab Kovarik JM et al, Transplantation 1999

Relations entre biomarqueurs et critère clinique ( clinical endpoint ) Intervention thérapeutique Modifie Biomarqueur Mesuré en substitut à Critère clinique Effets bénéfiques ou indésirables non mesurés par biomarqueur Biomarkers Definitions Working Group Clin Pharmacol Ther 20001

Conclusion Médicaments à index thérapeutique faible. Variabilité pharmacocinétique + cinétique complexe. STP indispensable (mais études nécessaires pour rationaliser choix concentrations cibles.) STPD : intérêt non établi. Difficulté d étudier les relations concentration - effet à long terme (rejet chronique, cancer).