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Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/

Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 1 Chapitre 1: MECANISMES D’ACTION DES MEDICAMENTS comment caractériser la liaison médicament-récepteur ? Objectifs: − Savoir définir un récepteur et le caractériser. − Savoir définir et caractériser un agoniste et un antagoniste. − Etre capable de décrire et interpréter une courbe dose-réponse. − Utiliser la quantification de l’effet pharmacologique pour comparer entre elles, les différentes spécialités au sein d’une même famille thérapeutique. Pour atteindre les objectifs, il est nécessaire de connaître, comprendre et maîtriser les mots clés suivants : (mots clés soulignés dans le texte) • activité intrinsèque • affinité • agoniste • agoniste entier, agoniste partiel • antagoniste • antagoniste à activité intrinsèque ou agoniste partiel • antagoniste compétitif • antagoniste non compétitif • Bmax • DE 50 • dépendance • dose-dépendant • dose-réponse • effet pharmacologique • effet thérapeutique • effets indésirables • efficacité • IC 50, Ki • KD constante de dissociation • ligand • pharmacodépendance • puissance • récepteur • sélectivité • spécifique • tolérance Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 2 Plan Introduction 1. Quantification de la liaison au récepteur 1.1. Différents types de récepteurs 1.2. Données théoriques de la liaison au récepteur 1.3. Approche expérimentale : caractérisation d’un récepteur par technique de liaison spécifique au récepteur (binding) 2. Approche expérimentale fonctionnelle : courbe dose-réponse 2.1. Pour un agoniste - agoniste entier, agoniste partiel - notion de puissance et d’efficacité 2.2. Pour un antagoniste - compétitif - non compétitif - à activité intrinsèque 3. Sélectivité 4. Variabilité de la réponse pharmacodynamique 4.1. Tolérance 4.2. Pharmacodépendance Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 3 Introduction L’effet d’un médicament est lié à l’interaction du médicament avec son site d’action, qui est généralement un récepteur mais qui peut aussi être une enzyme, une protéine de transport, un canal ionique ou un élément non encore identifié. L’interaction entre le médicament et son site d’action implique une reconnaissance mutuelle des 2 protagonistes, le médicament doit avoir une certaine affinité pour son site d’action. Les différentes cibles des médicaments sont : • Des récepteurs : ex : les antisécrétoires gastriques sont des antagonistes des récepteurs histaminiques H2, • Des enzymes : ex inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine par les IEC, inhibition de l’HMGcoA réductase par les statines. • Des protéines de transport : elles permettent le transport des ions et petites molécules à travers les membranes cellulaires (ex : transport du glucose, des ions Na+..). Ex : inhibition de la Na+/K+ ATPase par la digoxine, inhibition de la H+/K+ ATPase (dite pompe à protons) par les inhibiteurs de la pompe à protons tels que l’oméprazole. • Certains médicaments agissent par interaction physicochimique : par exemple action osmotique des laxatifs osmotiques • Des agents pathogènes tels que les virus, les champignons, les bactéries, parasites, les médicaments agissent sur des cibles spécifiques de ces agents tels que des enzymes, des récepteurs : ex les inhibiteurs de la transcriptase inverse du virus VIH. L’interaction du médicament avec son site d’action va entraîner, via des mécanismes de signalisation intracellulaire, un effet pharmacologique quantifiable au niveau de la cellule, d’un organe isolé (ex : contraction d’artère isolée, …) ou de l’organisme entier (ex : augmentation de la pression artérielle). Cet effet pharmacologique est suivi généralement d’un effet thérapeutique. Il est important de bien dissocier l’effet pharmacologique de l’effet thérapeutique. Par exemple, par définition, les antiagrégants plaquettaires ont, in vitro, un effet pharmacologique correspondant à l’inhibition de l’agrégation plaquettaire. L’effet thérapeutique qui résulte de cet effet pharmacologique est de diminuer le risque de thrombose et d’embolie artérielles. La mise en évidence de l’effet thérapeutique est du ressort de la pharmacologie clinique (les essais cliniques). La caractérisation pharmacodynamique d’un nouveau médicament est l’étude de l’effet de ce médicament sur l’organisme. L’étude pharmacodynamique pré-clinique (étapes 1 et 2 du tableau suivant) comprend généralement : - l’étude de l’affinité de cette substance pour son site d’action (analyse de la liaison ligand- récepteur) - l’étude qualitative et quantitative de l’effet pharmacologique (étude fonctionnelle, courbe dose- réponse) - l’étude de la sélectivité de la molécule Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 4 Techniques d’exploration Médicament È Récepteur Relation structure-activité, biologie moléculaire, quantification de la liaison au récepteur 1 È 2 Effet pharmacologique (cellule, organe isolé, in vivo) Courbe dose-réponse : étude fonctionnelle È 3 Effet thérapeutique Essais cliniques 1. Quantification de la liaison au récepteur 1.1. Différents types de récepteurs Les récepteurs sont des protéines membranaires ou intracellulaires capables de reconnaître et de fixer de façon spécifique des médiateurs (ou ligands) endogènes ou exogènes. La fixation du médiateur déclenche une réponse biologique obtenue par l’intermédiaire d’un amplificateur et d’un effecteur ( ex : protéines G). La dénomination des récepteurs se fait à partir de leur ligand usuel : ex : les récepteurs béta- adrénergiques, récepteurs dopaminergiques… Les récepteurs sont localisés : - dans la membrane plasmique : ce sont des récepteurs transmembranaires qui sont classés en : - Récepteurs à activité de canal ionique : ce sont des récepteurs polymériques dont les sous-unités subissent un changement conformationnel lors de la fixation de l’agoniste, ce qui permet le passage d’ions. Ex : le récepteur nicotinique à l’acétylcholine. - Récepteurs monomériques à 7 domaines transmembranaires : ils sont couplés aux protéines G. Leur stimulation induit une interaction du récepteur avec une protéine G, ce qui induit ensuite une production de second messagers (AMPc, Ca++…). Le premier récepteur de cette famille qui a été décrit est celui de la rhodopsine. Les nombreux récepteurs (récepteurs adrénergqiues, dopaminergiques…) qui appartiennent à cette famille semblent dériver d’un récepteur ancestral commun. - Récepteur-enzymes : ils associent sur une même protéine de la membrane plasmique une fonction réceptrice (liaison du médiateur) et une fonction enzymatique. La fixation du médiateur sur le récepteur module l’activité enzymatique. Récepteur-enzymes à activité guanylyl cyclase produisant du GMPc, ex : récepteur à l’ANP (atrial natriurétique peptide) Récepteur à activité tyrosine kinase, ex : récepteur de l’insuline. - dans le noyau cellulaire ou migrent du cytosol vers le noyau de la cellule : ce sont des récepteurs nucléaires : ex : récepteurs des hormones thyroïdiennes, des hormones stéroïdiennes. Ils se fixent après activation par leur ligand sur l’ADN et induisent des modifications de la transcription de certains facteurs, par exemple la stimulation de la synthèse de protéines. 1.2. Données théoriques de la liaison au récepteur Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 5 La liaison du ligand au récepteur est une liaison spécifique qui déclenche un effet biologique ou au contraire bloque cet effet. Cette liaison est saturable alors qu’une liaison avec une site non spécifique tel qu’une liaison à l’albumine plasmatique ne déclenche pas d’effet biologique et n’est pas saturable. La liaison ligand-récepteur est une réaction réversible, l’étude de cette liaison utilise un modèle dit loi d’action de masse, modèle proposé au début du XX°siècle : k1 [L] +[R] [LR] k-1 avec k1 : constante cinétique d’association en M-1 x min-1 k-1 : constante cinétique de dissociation en M-1 x min-1 [L] : concentration de ligand libre en mol/l [R] : concentration de récepteur libre en mol/l [LR] : concentration de complexe ligand-récepteur en mol/l KD ou KA (ou KB) = k -1/k1 = [L] x[R] [LR] Selon la nomenclature actuelle la constante de dissociation à l’équilibre KD est nommée KA pour les agonistes et KB pour les antagonistes. KD caractérise la liaison du ligand avec son récepteur, c’est la concentration de ligand nécessaire pour obtenir la moitié de l’occupation des récepteurs. La théorie de l’occupation des récepteurs, théorie du début du XX°siècle, se base sur l’analogie entre les courbes concentration-réponse et les courbes concentration de ligand-occupation des récepteurs. Selon cette théorie, basée sur la loi d’action de masse, l’effet pharmacologique serait proportionnel au pourcentage de récepteurs occupés et l’effet maximal serait obtenu pour 100 % de récepteurs occupés. Faculté de Médecine de Strasbourg, Module de Pharmacologie Générale DCEM1 2005/2006 « Mécanismes d’action des médicaments » - C. Loichot et M. Grima - Mise à jour : septembre 2004 6 En fait l’expérience a montré que cette théorie n’est pas exacte puisque l’effet maximal peut être obtenu sans que tous les récepteurs disponibles ne soient occupés. En général, l’occupation d’une faible proportion de récepteurs suffit pour obtenir l’effet maximum. Les récepteurs non impliqués dans l’effet pharmacologique sont dits récepteurs de réserve. Ces théories bien que biologiquement inexactes, sont encore uploads/Sante/ cours-pharmaco-dcem-1.pdf