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IMPACT DES TRANSPORTEURS AU IMPACT DES TRANSPORTEURS AU NIVEAU DE LA DISTRIBUTION NIVEAU DE LA DISTRIBUTION

CCÉÉRRÉÉBRALE DES MBRALE DES MÉÉDICAMENTSDICAMENTS

InsermInstitut nationalde la santé et de la recherche médicale

InsermInstitut nationalde la santé et de la recherche médicale

Fanchon BOURASSET, Salvatore CISTERNINO

et Jean-Michel SCHERRMANN

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BHE

LECC

LICC

L

C

RS

A

N

G

BHLEPENDYMES

A

N

G

INTERFACES CEREBRALES ET INTERFACES CEREBRALES ET TRANSPORTEURSTRANSPORTEURS

MCTGLUT-1 SYST L

oatp14oatp2

OAT3

P-gpABCG2

?MRP1 MRP2

Oatp14??

?P-gp?

oatp2

oatp1oat1

oat3

MRP1P-gp

P-gp, mrp1

P-gp, mrp1

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Impact des transporteurs sur la neurocinétique Impact des transporteurs sur la neurocinétique de la morphine et de son métabolite actif, M6G.de la morphine et de son métabolite actif, M6G.

-0,2285,4

-2,4447,5

Log PPM (Da)

Morphine

M6G

Morphine

M6G

5 mg/kg, SC

10 mg/kg, SC

Morphine

M6G

Stain et al., JPET, 1995

Contradiction entreContradiction entre ::

- le le niveau de passageniveau de passage des deux des deux opiacés « prédit » par leur degré opiacés « prédit » par leur degré de lipophilie de lipophilie

- l’effet analgésiquel’effet analgésique prolongé du prolongé du M6G par rapport à la morphineM6G par rapport à la morphine

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Hypothèses posées dans la littératureHypothèses posées dans la littérature

Différence d’affinité pour les récepteurs µDifférence d’affinité pour les récepteurs µ

Affinité pour les récepteurs µ équivalente Affinité pour les récepteurs µ équivalente ou ou supérieure pour la morphine supérieure pour la morphine (Christensen et al, 1987, Abbott et al., 1988, Paul et al., 1989)

Action sur des sous-types de récepteurs µ Action sur des sous-types de récepteurs µ différents : controverse différents : controverse (Rossi et al. 1997 / Osborne et al. 2000)

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Autres hypothèsesAutres hypothèses

Différences pharmacodynamiques liées à des différences en terme de neuropharmacocinétique

Rôle de transporteurs au niveau des différentes interfaces cérébrales.

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MORPHINE: Passage de la BHEMORPHINE: Passage de la BHE (Cisternino et al., Pharm res, 2001)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

mdr1a (+/+) mdr1a (-/-)

Kin

(µ

l. g-1

. s) **

Perfusion cérébrale Perfusion cérébrale in situin situ chez des souris compétentes chez des souris compétentes ou déficientes en P-gp :ou déficientes en P-gp :

Morphine est partiellement Morphine est partiellement effluée par la P-gpeffluée par la P-gp du du cerveau vers le sang au niveau de la cerveau vers le sang au niveau de la BHEBHE..

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M6G : Passage de la BHE M6G : Passage de la BHE Bourasset et al., J Neurochem, 2003

Le M6G est au contraire transporté Le M6G est au contraire transporté du sang vers le du sang vers le

cerveaucerveau au niveau de la BHE par au niveau de la BHE par au moins deux au moins deux

transporteurs :transporteurs :

• GLUT-1GLUT-1

• Transporteurs sensibles à la digoxine et au PSC833,Transporteurs sensibles à la digoxine et au PSC833,

pouvant appartenir à la famille des Oatps.pouvant appartenir à la famille des Oatps.

La La P-gp ne modifie pas le transport du M6GP-gp ne modifie pas le transport du M6G au niveau au niveau

de la BHE de la BHE

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Morphine et M6G : Morphine et M6G : distribution intracérébraledistribution intracérébrale

Etude des pharmacocinétiques plasmatique et cérébrales de la morphine et du M6G après leur administration SC chez le rat (10 mg/kg): Stain-Texier et al., Br J Pharmacol, 1999 :

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Morphine M6G

AUC LECC/plasma, fu 0,51 0,56

AUC LICC/LECC 4 0,008

Accumulation intracellulaire de morphine

Accumulation extracellulaire de M6G

Morphine et M6G : Morphine et M6G : distribution intracérébraledistribution intracérébrale

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Morphine et M6G : Morphine et M6G : distribution intracérébrale et transporteursdistribution intracérébrale et transporteurs

MICRODIALYSE CMICRODIALYSE CÉÉRRÉÉBRALE HORIZONTALE CHEZ LE RATBRALE HORIZONTALE CHEZ LE RAT

Rétrodialyse :

Morphine et M6G perfusés à débit et concentration constants dans la sonde de microdialyse.

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BHE

LECC

LICC

L

C

RS

A

N

G

BHLEPENDYME

S

A

N

G

Morphine, M6G

probénécideprobénécide

XX

X

X

X

X

XX

X

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- Mesure de leur indice de distribution depuis le LECC vers les espaces liquidiens adjacents (LICC, LCR, sang), avec et sans probénécide.

Cin - Cout

CinId =

- Mesure des concentrations de morphine et de M6G dans le plasma et LCR, 30’ après l’ajout de probénécide.

III- Morphine et M6G : III- Morphine et M6G : distribution intracérébrale et transporteursdistribution intracérébrale et transporteurs

GMP2004

III- Morphine et M6G : III- Morphine et M6G : distribution intracérébrale et transporteursdistribution intracérébrale et transporteurs

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3

concentr

ation

(ng/m

l)

M6GMorphine

NS

*

PLASMA

30 min après ajout de probénécide (30mM)

30 min après ajout de véhicule

150 min après ajout de probénécide

00,20,40,60,8

1

M6G Morphine

I d

sans probénécide probénécide (30 mM)

NS *

0

20

40

60

80

1 2 3

conc

entr

atio

n (n

g/m

l) M6G

MorphineNS

**

30 min après ajout de probénécide (30mM)

30 min après ajout de véhicule

150 min après ajout de probénécide (30mM)

LCR

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distribution intracérébrale et transporteursdistribution intracérébrale et transporteurs

• MorphineMorphine :

Transporteur sensible au probénécide qui permet sa distribution à partir du LECC.

Cplasma et CLCR non modifiées après ajout du probénécide

Interface concernée par le transporteur = LECC/LICCInterface concernée par le transporteur = LECC/LICC

• M6GM6G :

Transporteur faiblement sensible au probénécide qui bloque sa distribution à partir du LECC.

Cplasma et CLCR augmentées après ajout du probénécide

Interfaces concernées par le transporteur Interfaces concernées par le transporteur

= LECC/LCR et BHE= LECC/LCR et BHE

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1, X1

K

Ž

Œ Barrière Hémato-encéphalique- Ž Barrière cerveau/LCR: Ependyme, Pie Mère

Barrière Hémato--

Liquidienne : Plexus Choroïde, Membrane Arachnoïdienne

Membranes des cellules neuronales et gliales

COMPARTIMENT

CENTRAL

V

TISSU CEREBRAL

LIQUIDE CEPHALO-RACHIDIEN (LCR)

V3, X3

Liquide intracellulaire

V5, X5

Liquide extracellulaire

V4, X4

voie SC K13

K31

K43 K34

K41

K14K45

K5410

Œ

X2

Ka

Mécanismes de transport à chaque interfaceMécanismes de transport à chaque interfaceModélisations pharmacocinétiquesModélisations pharmacocinétiques

VmVm11, Km, Km11

VmVm11, Km, Km11

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Mécanismes de transport à chaque interfaceMécanismes de transport à chaque interfaceModélisations pharmacocinétiquesModélisations pharmacocinétiques

Modèle 3 :Modèle 3 :

Compartment

CSFX2

K14

K41

Vm 1, Km 1

K43 K34

Ka

K10

K53

Vm2 , Km2

K13BBB

X4, V4

SC

bECF

X3, V3

bICF

X5,V5

Central

X1, V1

Compartment

CSFX2

K14

K41

Vm 1, Km 1

K43 K34

Ka

K10

K53

Vm2 , Km2

K13BBB

Compartment

CSFX2

K14

K41

Vm 1, Km 1

K43 K34

Ka

K10

K53

Vm2 , Km2

K13BBB

X4, V4

SC

bECF

X3, V3

bICF

X5,V5

Central

X1, V1

MORPHINE

LECC

LCR, X4, V4

LICC

Centralcompartment

X1, V1

SC

CSFX4, V4

bECFX3, V3

X2 K14

K41

BBB

Vm1, Km1

K43 K34

Vm2, Km2

Ka

K10

Centralcompartment

X1, V1

SC

CSFX4, V4

bECFX3, V3

X2 K14

K41

BBB

Vm1, Km1

K43 K34

Vm2, Km2

Ka

K10

M6G

LCR, X4, V4

LECC

X3, V3

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Modélisations pharmacocinétiquesModélisations pharmacocinétiques1- Morphine1- Morphine

Modèle 1 : tout ordre 1tout ordre 1 Modèle 2 : transporteur à la BHE

Modèle 3 :

transporteurs à la BHEBHE et à l’interface LECC/LICCLECC/LICC

10

100

1000

10000

0 50 100 150 200

Temps (min)

conc

entr

atio

n (n

mol

/l)

Cobs,plasma Ccalc,plasmaCobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCRCobs, LICC Ccalc, LICC

10

100

1000

10000

0 50 100 150 200Temps (min)

conc

entr

atio

ns (

nmol

/l)

Cobs,plasma Ccalc,plasmaCobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCRCobs, LICC Ccalc, LICC

10

100

1000

10000

0 50 100 150 200Temps (min)

Concentr

ation (

nm

ol/l)

Cobs,plasma Ccalc,plasmaCobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCRCobs, LICC Ccalc, LICC

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1

10

100

1000

10000

100000

0 50 100 150 200 250Temps (min)

conce

ntr

atio

n (

nm

ol/l

) Cobs, plasma Ccalc, plasmaCobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCR

Modélisations pharmacocinétiquesModélisations pharmacocinétiques

Modèle 3 :

transporteurs à la BHEBHE et à l’interface LECC/LCRLECC/LCR

2- M6G2- M6GModèle 1 : tout ordre 1tout ordre 1 Modèle 2 : transporteur à la BHE

1

10

100

1000

10000

100000

0 50 100 150 200 250

Temps (min)

Co

nce

ntr

atio

n

(nm

ol/l

)

Cobs, plasma Ccalc, plasma Cobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCR

1

10

100

1000

10000

100000

0 50 100 150 200 250Temps (min)

conce

ntr

atio

n (

nm

ol/l

)

Cobs, plasma Ccalc, plasmaCobs, LECC Ccalc, LECCCobs, LCR Ccalc, LCR

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Conclusion sur la neuropharmacocinétique de la Conclusion sur la neuropharmacocinétique de la morphine et du M6Gmorphine et du M6G

M6G

Morphine

COMPARTIMENT CENTRAL

V1, X1

TISSU CEREBRAL

LIQUIDE CEPHALO-RACHIDIEN (LCR)

V3, X3

Liquide extracellulaire

V4, X4

Voie SC,

Km2, Vm2

Km1, Vm1

Km2, Vm2

K10

Barrière Hémato-Encéphalique: capillaires sanguins Barrière cerveau/LCR: Ependyme, Pie Mère Barrière Hémato-Liquidienne : Plexus Choroide, Membrane Arachnoïdienne Membranes des cellules gliales et neuronales

X2

Ka

Km1, Vm1

Liquide intracellulaire V5, X5

M6G

Morphine

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Conclusion : partition cérébraleConclusion : partition cérébrale

SANGSANG LECCLECC

CL

CLin

CLout

• AUCAUCplasmaplasma = AUC = AUCLECCLECC : Equilibre, pas de transporteurspas de transporteurs mais passage de la BHE par diffusion

• AUCAUCplasmaplasma > AUC > AUCLECCLECC : : Pas d’équilibre : transporteurs transporteurs

d’effluxd’efflux limitent la pénétration cérébrale

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Conclusion :Conclusion :partition cérébrale et transporteurspartition cérébrale et transporteurs

SANGSANG

LCRLCR

BHEBHE

Tissu cérébralTissu cérébral

Membranes Membranes des cellules des cellules

neuronales et neuronales et glialesgliales

EpendymeEpendymePie mèrePie mère

BHLBHL

LECCLECC LICCLICC

M6GM6G MorphineMorphineColchicineColchicine

Acide Acide valproïquevalproïque

Colchicine

0,067

10

0,30,3AUC LECC/plasmaLECC/plasma

« P »

6,76,7AUC LICC/LECCLICC/LECC

AUC cerv tot/plasmacerv tot/plasma1,2

0,560,56

M6G

0,0080,008

0,05

0,510,51

Morphine

44

VPA

0,03

2,8

0,72 0,5

« P »« P »

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CONCLUSION GCONCLUSION GÉÉNNÉÉRALERALE

• Passage cérébral dépend à la fois des caractéristiques physicochimiques des molécules et de leur prise en charge par des transporteurs membranaires.

Importance d’évaluer leur implication précocément Importance d’évaluer leur implication précocément dans le développement pharmaceutique.dans le développement pharmaceutique.

• Neuropharmacocinétique des médicaments ne se limite pas à l’équilibre LECC/plasma, ni à l’étude cerveau total/plasma

Partition LECC/LICC/LCRPartition LECC/LICC/LCR

• Aide apportée par la microdialyse cérébralemicrodialyse cérébrale et l’application de modèles pharmacocinétiquesl’application de modèles pharmacocinétiques dans ces évaluations

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REMERCIEMENTSREMERCIEMENTS

Claire MERCIER

Salvatore CISTERNINO

Jean-Michel SCHERRMANN