De la cible du médicament à la réponse de l’organisme

1. De la cible du médicament à la réponse de l’organisme

2. Plan Introduction I-Réponse cellulaire et réponse de l’organisme II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation III-Les alternatives médicamenteuses

3. Introduction L’étude du mécanisme d ’action des médicaments = pharmacodynamie Aspect quantitatif de la pharmacodynamie = pharmacométrie

4. Introduction La pharmacométrie, étude des: -paramètres d’affinité des médicaments pour leurs cibles: KD, …. -paramètres fonctionnels: paramètres de quantification de l’effet des médicaments, c’est à dire de la réponse de l ’organisme à ces xénobiotiques: DE50, CE50…

5. Introduction Les paramètres pharmacodynamiques peuvent être appréciés à différents niveaux d’intégration: de la cible moléculaire purifiée à l’organisme entier. IN VITRO IN VIVO Récepteurs purifiés Fragments membranaires Cellules isolées Organe isolé Organisme entier Etudes de liaison spécifique Etudes fonctionnelles

6. Plan Introduction I-Réponse cellulaire et réponse de l’organisme II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation III-Les alternatives médicamenteuses

7. I-Réponse cellulaire et réponse de l ’organisme La réponse cellulaire au médicament est appréciée en quantifiant: -la variation d’un élément de la voie de signalisation mise en jeu (mouvement ionique, messager intracellulaire)

8. La réponse cellulaire au médicament est appréciée également en quantifiant: -la réponse fonctionnelle de cellules ou d’organes isolés (réponses transcriptionnelles, métaboliques, contractiles, sécrétoires…) Relaxation (%) Bauters et Coll. Drugs.1999 ; Six et Coll. Growth Factors. 2004

9. La réponse de l’organisme entier: -correspond à l’intégration de la réponse cellulaire au niveau du tissu puis de l’organe et du système (cardiovasculaire, moteur, digestif..). Fonction de l’organisme, étroitement dépendante des régulations physiologiques endogènes

10. La réponse de l’organisme entier: Le cheminement du message du médicament Cible moléculaire cellule tissu organe système fonction Exemple: Cible : récepteur muscarinique de l ’acétylcholine cellules endothéliales et cellules musculaires lisses tissu organe: vaisseau système vasculaire fonction: relaxation

11. But de la quantification des réponses cellulaires ou de l’organisme: comparaison des réponses d’une même cible à plusieurs ligands Nécessité de standardiser les paramètres d’étude ainsi que les conditions expérimentales: comparaison des résultats d ’un laboratoire à l’autre

12. Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: -réponses quantales: DE50 -réponses graduelles DE50 ou CE50 -effets in vitro des agonistes et des antagonistes (CE50, CI50, pD2, pA2)

13. Plan Introduction I-Réponse cellulaire et réponse de l ’organisme II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation III-Les alternatives médicamenteuses

14. II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation Le message initié par la liaison du médicament à sa cible moléculaire correspond à une chaîne de réactions biochimiques intracellulaires dénommée voie de signalisation Cible moléculaire signalisation réponse cellulaire

15. Plan II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation II-1 La régulation de la transcription des gènes II-2 La phosphorylation de protéines et les messagers intracellulaires II-3 L ’intervention du calcium

16. II.1- La régulation de la transcription des gènes La transcription des gènes est la copie de leur ADN sous forme d’ARN messager qui lui même est traduit sous forme de protéines au niveau des ribosomes. La transcription est étroitement régulée par liaison à la région promotrice des gènes d’un ensemble complexe de proteines Ces protéines régulatrices= facteurs de transcription

17. Activation ou inhibition de certains facteurs de transcription sous la dépendance des médiateurs = neuromédiateurs, hormones, facteurs de croissance En se liant aux récepteurs de ces médiateurs, les médicaments sont capables de diminuer ou augmenter la synthèse de protéine(s). L’effet du médicament va correspondre à l’augmentation ou la diminution de cette protéine dans les cellules riches en récepteurs correspondants

18. La régulation de la transcription initiée par: - les récepteurs de la membrane plasmique - les récepteurs nucléaires des médiateurs

19. La régulation de la transcription initiée par les récepteurs de la membrane plasmique: La stimulation de ces récepteurs par les médicaments phosphorylation de facteurs de transcription localisés dans le cytosol (=activation des facteurs de transcription) migration dans le noyau régulation de la transcription activation des facteurs de transcription (FT) par stimulation des récepteurs membranaires

20. La régulation de la transcription initiée par les récepteurs nucléaires des médiateurs: Liaison des médiateurs lipophiles aux récepteurs nucléaires régulation de la transcription activation des récepteurs nucléaires (R), facteurs de transcriptions activés par liaison d ’un médiateur.

21. Plan II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation II-1 La régulation de la transcription des gènes II-2La phosphorylation de protéines et les messagers intracellulaires II-3 L ’intervention du calcium

22. II.2- La phosphorylation de protéines et les messagers intracellulaires La phosphorylation de protéines intracellulaires (sur les résidus séryls, thréonyls ou tyrosyls) est un mécanisme commun à la plupart des voies de signalisation issues de la membrane plasmique. Ce processus peut intervenir: - en première position - plus tardivement

23. en première position: dans la signalisation des récepteurs à activité protéine kinase Récepteurs à activité protéine kinase protéines phosphorylées réponses cellulaires (croissance et multiplication cellulaire) Cf chapitre les récepteurs membranaires des médiateurs cibles de médicament

24. - plus tardivement: dans la signalisation caractérisée par l’augmentation de messagers intracellulaires: - AMPc - GMPc - diacylglycérol=DAG - ions calcium

25. Phosphorylation de protéines via les messagers intracellulaires AMPc, GMPc, DAG, ions calcium: -AMP cyclique: généré à partir d’ATP par les adénylates cyclases (enzymes membranaires dont l’activité peut être stimulée ou inhibée par liaison d ’agonistes aux RCPG). Stimule la protéine kinase A: PKA

26. Phosphorylation de protéines via les messagers intracellulaires AMPc, GMPc, DAG, ions calcium: - GMP cyclique: généré par les récepteurs à activité guanylate cyclase et par les guanylates cyclases cytosoliques activées par liaison du NO (cf chapitre récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de médicaments). Active la protéine kinase G: PKG

27. Phosphorylation de protéines via les messagers intracellulaires AMPc, GMPc, DAG, ions calcium: - le diacylglycérol, DAG: généré à partir du lipide membranaire phosphatidylinositol diphosphate par la phospholipase C. Stimule la protéine kinase C: PKC - les ions calcium: lorsque leur concentration cytosolique est augmentée (cf chapitre les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments), le calcium lié à la calmoduline stimule les Cam-kinases

28. Phosphorylation de protéines par les multiples protéines kinases sont responsables de réponses transcriptionnelles, métaboliques, contractiles ou sécrétrices variées Exemple de l ’AMPc et de la PKA: activation de la lipolyse par phosphorylation de la triglycéride lipase AMPc Triglycérides, diglycérides PKA inactive PKA active triglycéride lipase inactive triglycéride lipase active P Acides gras libres et glycérol

29. Plan II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation II-1 La régulation de la transcription des gènes II-2 La phosphorylation de protéines et les messagers intracellulaires II-3 L ’intervention du calcium

30. II.3- L ’intervention du calcium La concentration cytosolique des ions Ca2+ dans la cellule au repos est très faible: 10-7 M. L ’augmentation du taux de calcium, jusqu ’à 10-5 M entraîne des réponses contractiles, sécrétoires ou métaboliques. Contrairement aux autres ions, les ions Ca2+ ont un rôle de messager intracellulaire

31. Quand la concentration augmente (influx de calcium extracellulaire ou mobilisation des stocks de calcium du réticulum), les ions Ca2+ se lient à de petites protéines: - la troponine C - la calmoduline - les synaptotagmines

32. -la troponine C: localisée au niveau de l’appareil contractile des fibres musculaires squelettiques et cardiaques. Augmentation de Ca2+ favorise la contraction musculaire et la force de contraction cardiaque (effet inotrope positif) Muscle strié liaison Ca - troponine C interaction actine-myosine contraction

33. - la calmoduline: analogue ubiquitaire de la troponine C. Liaison calmoduline à 4 ions calcium augmentation de l’activité de certaines enzymes (Cam-kinase, kinase des chaines légères de myosine; MLCK) contraction Muscle lisse liaison Ca - calmoduline activation MLCK myosine phosphorylée contraction

34. - les synaptotagmines: petites protéines localisées dans les extrémités des neurones Assurent la sécrétion de neuromédiateurs par exocytose Augmentation de calcium consécutive à l ’ouverture de canaux calciques sous l ’influence de l ’influx nerveux Neurones liaison Ca - synaptotagmines exocytose de neuromédiateurs

35. Plan Introduction I-Réponse cellulaire et réponse de l ’organisme II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation III-Les alternatives médicamenteuses

36. III-Les alternatives médicamenteuses L’alternative médicamenteuse (possibilité de remplacer un médicament par un autre) se pose à deux stades: -lors de la conception -lors de la prescription

37. Lors de la conception: pour l’industrie pharmaceutique, proposition de médicaments de cible originale en alternative aux médicaments conventionnels pour obtenir une réponse thérapeutique semblable

38. Lors de la prescription : Choix d’une cible offrant le meilleur rapport bénéfice/risque parmi les différentes cibles offrant une réponse thérapeutique semblable Le choix peut s’exercer entre: -un médicament princeps et ses génériques -un médicament chef de file et ses successeurs de structure proche -des médicaments initiant des réponses semblables en se liant à des cibles distinctes (exemples des alternatives médicamenteuses suivantes)

39. Plan Introduction I-Réponse cellulaire et réponse de l ’organisme II-Les grands mécanismes cellulaires de signalisation III-Les alternatives médicamenteuses Exemple du système rénine angiotensine aldostérone

40. Le système rénine angiotensine aldostérone • 1889: Tigerstedt • Extraits aqueux du cortex de lapin induisent une HTA • Nature protéinique • 1930-1940: Goldblatt • HTA par ligature d’une artère rénale • Nature hormonale d’origine rénale • 1939-1940: Page, Braun-Menedez • Activité enzymatique de la rénine • La substance existe sous forme d’un précurseur

41. 1954-1956: Skeggs • Isolement et séquençage de l’angiotensine I et • précurseur angiotensinogène • Angiotensine II = forme active • Action pressive immédiate et retardée • 1954 Gross, Goormaghtigh et Hartroft • Stockage de la rénine par les artérioles de l’appareil juxta • glomérulaire du rein (=fonction endocrine) Relation inverse • avec la charge sodée • 1958 Gross • Lien direct entre le SRA, l’aldostérone et la balance sodée • 1960 Genest • L’administration d’AII augmente la sécrétion d’aldostérone

42. La système rénine angiotensine aldostérone • - Système impliqué dans de nombreuses régulations (pression artérielle +++) • 3 composants: • Rénine • angiotensine • enzyme de conversion de l ’angiotensine (ACE ou ECA)

43. 452 AA Angiotensinogène Rénine Angiotensine I 10 AA Enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) 8 AA Angiotensine II SRA: un précurseur, 2 enzymes, 1 effecteur

44. Rénine :Enzyme d’origine rénale. Scinde l’angiotensinogène en angiotensine I • angiotensine : 2 formes I et II. Angiotensine I peptide inactif. Angiotensine II induit l’effet biologique • enzyme de conversion de l ’angiotensine (ACE): permet la transformation angiotensine I en angiotensine II

46. L ’ Angiotensinogène: Précurseur des angiotensines (pro-hormone) Synthèse majoritairement hépatique Production dans d ’autres organes : faible à l ’état basal mais stimulable en conditions pathologiques (cerveau, cœur, vaisseaux, reins)

48. La rénine: Synthèse par les cellules à rénine de l ’appareil juxta glomérulaire (Rein) Stockage dans des granules Diffusion dans tous les tissus Localisation extrarénale : Foie, surrénale, rate, ovaire, œil, cellules chorioniques (prorénine)

50. L ’angiotensine I : Décapeptide inactif Produit par action de la rénine sur l ’angiotensinogène Production et métabolisme locaux