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Plan
Introduction
I-Les récepteurs membranaires des médiateurs cibles de médicaments
II-Les récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de médicament
III-Les enzymes cibles de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
III-Les enzymes cibles de médicaments
Au moins 25 % des médicaments actuels sont des inhibiteurs ou plus rarement des activateurs enzymatiques.
25%
25%15%
10%
15%
5%5%
III-Les enzymes cibles de médicaments
-enzymes recombinantes ou purifiées sont utilisées en tant que médicaments.
Les inhibiteurs enzymatiques peuvent être :
- compétitifs avec le substrat
- non compétitifs avec le substrat
Les inhibiteurs enzymatiques peuvent être :
- compétitifs avec le substrat: se lient au site catalytique de l ’enzyme et s ’opposent directement à l ’interaction enzyme-substrat
- non compétitifs avec le substrat: se lient à un autre site et s’opposent à la réaction enzymatique par modification de la conformation de la protéine.
l ’inhibition peut être réversible ou irréversible
Plan
III-Les Enzymes cibles de médicaments
III-1 Les enzymes humaines
III-2 Les enzymes des organismes pathogènes
III.1-Les enzymes humaines, cibles de médicaments
On distingue:
- Les enzymes des grandes voies métaboliques
- Les enzymes impliquées dans le métabolisme des médiateurs
- Les enzymes des voies de signalisation cellulaire
Enzymes des grandes voies métaboliques:
- Dihydrofolate-réductase :
Liaison anticancéreux, Methotrexate, inhibiteur bloquant la synthèse des bases puriques et pyrimidiques. Indiqué à doses faibles dans polyarthrite rhumatoïde et psoriasis
- HMG-CoA réductase:
Liaison statines: hypocholestérolémiants
- Xanthine-oxydase:
Liaison inhibiteurs de la synthèse de l’acide urique: allopurinol: indiqué dans la goutte
- Acétylcholinesterase:
Liaison d'inhibiteurs entraînant une augmentation de l ’acétylcholine.
Inhibiteurs réversibles: néostigmine indiquée dans la myasthénie et dans l ’atonie intestinale.
Inhibiteurs irréversibles: organophosphorés.
- Monoamine-oxydase A et B (MAO):
Inhibiteurs sélectifs:
-IMAO-A= antidépresseurs= moclobémide
-IMAO-B= anti-parkinsonien= Sélégiline
Enzymes impliquées dans le métabolisme des médiateurs:
- Enzyme de conversion de l ’angiotensine:
Liaison d'inhibiteurs = IEC (inhibiteurs de l ’enzyme de conversion)= captopril = antihypertenseur
- Cyclooxygénases (Cox1 et Cox2):
Liaison des inhibiteurs de synthèse = Anti inflammatoires non stéroidiens = AINS = aspirine (inhibiteur irreversible)
Enzymes impliquées dans le métabolisme des médiateurs (suite):
Enzymes des voies de signalisation cellulaire:
- Phosphodiestérases des nucléotides cycliques:
Liaison d'inhibiteurs vasodilatateurs = sildénafil
-Tyrosine kinases
Cf récepteurs à activité tyrosine kinase
Liaison d'inhibiteurs anticancéreux = imatinib, sorafenib
Plan
III-Les Enzymes cibles de médicaments
III-1 Les enzymes humaines
III-2 Les enzymes des organismes pathogènes
III.2-Les enzymes des organismes pathogènes
Idéalement, les cibles des organismes pathogènes visées par le médicament ne doivent pas avoir d ’équivalent dans l’organisme humain.
De façon alternative, la sélectivité pour l ’enzyme visée doit être beaucoup plus importante que celle de l ’enzyme humaine.
III.2-Les enzymes des organismes pathogènes
On distingue:
- Les enzymes virales
- Les enzymes bactériennes
- Les enzymes fongiques ou parasitaires
Enzymes virales:
Neuraminidases : scindent les résidus d ’acide sialique de la surface des cellules de l’hôte facilitant la traversée des membranes cellulaires par les virus puis leur prolifération.
Inhibiteurs: Oseltamivir (Tamiflu ®) indiqué pour diminuer la durée des symptomes de la grippe.
Reverse transcriptase: utilisée par les rétrovirus (virus à ARN) pour transcrire leur ARN en ADN qui peut s ’intégrer dans le génome de l’hôte. Inhibiteur Zidovudine ou AZT indiqué dans le sida.
Enzymes bactériennes:
ADN-gyrases: liaison des fluoroquinolones antibiotiques qui perturbe la structure de l’ADN bactérien
Protéines liant les pénicillines et les céphalosporines (PLP): enzymes contrôlant la synthèse des peptidoglycanes de la paroi bactérienne
Bêta-lactamases sécrétées par les bactéries (pénicillinases et céphalosporinases). Inhibiteurs: Sulbactam, permettant de restaurer la résistance aux antibiotiques
Enzymes fongiques ou parasitaires:
Dihydrofolate-réductase des protozoaires: liaison d’inhibiteurs bloquant la synthèse des bases puriques et pyrimidiques: Proguanil: prophylaxie du paludisme
Squalène oxydase: liaison d’inhibiteurs bloquant la synthèse des ergostérols: Terbinafine: antifongique à large spectre
Plan
Introduction
I-Les récepteurs membranaires des médiateurs cibles de médicaments
II-Les récepteurs nucléaires des médiateurs cibles de médicament
III-Les enzymes cibles de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
Plusieurs familles de protéines transmembranaires assurent les flux d’ions et de métabolites de part et d’autre des membranes cellulaires.
Les ligands de ces protéines peuvent favoriser (activateur) ou inhiber (inhibiteur) ces flux transmembranaires.
Exemples uniquement sur les protéines impliquées dans les flux ioniques: les pompes ioniques, les canaux ioniques, les transporteurs ioniques
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.1-Les pompes ioniques
Protéines multimériques transmembranaires maintiennent en permanence les gradients ioniques et les rétablissent après ouverture des canaux ioniques. L’énergie nécessaire est fournie par l’hydrolyse de l’ATP grâce à un site ATPasique du côté cytosolique.
Milieu extracellulaire
Milieu intracellulaire
La pompe à sodium ou Na+/ K+ ATPase:
localisée au sein de la membrane plasmique, maintient les gradient de sodium et de potassium
Les digitaliques comme la digoxine inhibent la pompe provoquant un renforcement de la force de contraction = inotrope positif. Utilisés dans l’insuffisance cardiaque mais marge thérapeutique faible.
La pompe à proton ou H+/K+ ATPase:
Elle assure la sécrétion d ’ions H+ dans la lumière de l’estomac contrôlant ainsi l ’acidité.
Ses inhibiteurs sont très utilisés en thérapeutique: Oméprazole
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.2-Les canaux ioniques
Ils assurent le passage des ions du côté le plus concentré au côté le moins concentré:
On distingue les canaux sodiques, calciques et potassiques
Les canaux ioniques sont activés par différents facteurs:
•variation du potentiel de membrane (canaux voltage- dépendants)
•intéraction avec une protéine G suite à l ’action de RCPG
•liaison d ’un métabolite intracellulaire comme l ’ATP et les nucléotides cycliques
•phosphorylation sur leur surface intracellulaire
•liaison d’un médiateur lié à leur face extracellulaire
Les médicaments ligands de canaux ioniques peuvent soit inactiver les canaux ioniques (diminution du flux ionique, inhibiteurs ou bloqueurs), soit activer les canaux ioniques (activateurs ou ouvreurs):
Les canaux sodiques assurent le cheminement du potentiel d ’action dans les neurones et les muscles striés: cibles des anesthésiques locaux (Lidocaïne) et de certains antiarythmiques.
Les canaux calciques sont présents dans les cellules contractiles et sécrétoires: cibles des vasodilatateurs (les dihydropyridines ex la nifédipine)
Les canaux potassiques: ils ont des structures et des mécanismes de régulation très variés.
Exemple des canaux potassiques inhibés par liaison de l’ATP intracellulaire: KATP: Ils sont responsables de l ’ouverture des canaux calciques lents.
- inhibiteurs des canaux KATP: ferment les canaux KATP favorisant l’influx de Ca qui initie la sécrétion d ’insuline : sulfamides antidiabétiques (glibenclamide, gliclazide..)
-activateurs des canaux KATP: ouvrent les canaux KATP, s’opposant à l ’influx de calcium, ils favorisent la vasodilatation: nicorandil, indiqué comme antiangoreux
Plan
IV-Les protéines de perméabilité membranaire cibles de médicaments
IV -1 Les pompes ioniques
IV -2 Les canaux ioniques
IV -3 Les transporteurs ioniques
IV.3-Les transporteurs ioniques
Protéines particulièrement importantes dans l’épithélium des tubules rénaux où elles assurent la réabsorption d’ions de la lumière des tubules vers le compartiment sanguin du tissu rénal.
Leur blocage a donc un effet diurétique favorable à la baisse de la pression artérielle
IV.3-Les transporteurs ioniques
Le furosémide bloque les co-transporteurs Na+/ K+/2Cl- (ou NKCC) localisés sur le pôle luminal des cellules épithéliales de l’anse de Henlé: furosémide et ses analogues dénommés diurétiques de l ’anse.
A ce jour, 330 cibles visées mais des milliers de cibles potentielles disponibles pour de nouveaux médicaments
Conclusion
Etudes de liaison ligand récepteur
L ’affinité et le modèle d ’action de masse
L ’analyse de la liaison des ligands aux récepteurs utilise le modèle simple dit loi d ’action de masse
équilibre entre les formes libres et associées du ligand et du récepteur
[L] + [R] [LR]K1
K-1
Détermination de la liaison spécifique du ligand
Utilisation de ligands marqués par radioactivité ou fluorescence: L*
[L*] + [R] [L*R]
Avec - [L*]: radioligand
- [R ]: concentration du récepteur
- [L*R]: radioligand fixé au récepteur
KD: constante de dissociation ce qui est libre [L*R] ce qui est lié
[L*][R]
Expérimentalement:
-utilisation de ligands marqués par un élément radioactif ou fluorescent
- mise en présence du récepteur
- mesure du complexe L*R
mesure du complexe L*R
Ligand
Marquage
Récepteur
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
)
Concentration en radioligand L*(nM)
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
)
Concentration en radioligand L*(nM)
[L*] et [R] connues[L*R] mesurée
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
)
Concentration en radioligand L*(nM)
Occupation de 100% des récepteurs par L*B max
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
) (d
pm/e
ssai
)
Concentration en radioligand L*(nM)
B max= 100% des récepteurs occupés
0
100
200
300
400
500
600
700
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
) (d
pm/e
ssai
)
Concentration en radioligand L*(nM)
B max
0
100
200
300
400
500
600
700
B max/2
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
) (d
pm/e
ssai
)
Concentration en radioligand L*(nM)
B max
0
100
200
300
400
500
600
700
B max/2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
) (d
pm/e
ssai
)
Concentration en radioligand L*(nM)
B max
0
100
200
300
400
500
600
700
B max/2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
KD
L’affinité d’un ligand, AGONSITE OU ANTAGONISTE pour son récepteur est définie par la constante de dissociation à
l’équilibre KD
Lia
ison
du
liga
nd (
L*R
) (d
pm/e
ssai
)
Concentration en radioligand L*(nM)
B max
0
100
200
300
400
500
600
700
B max/2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
KD
+ L’affinité d’un ligand pour son récepteur est forte plus le KD est faible
Le KD: paramètre d ’affinité du ligand pour son
récepteur
Le KD correspond à la concentration de L* nécessaire pour occuper 50% des récepteurs,
KD exprimé en unités de concentration
[L*R]
[L*][R]KD:
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
Réponses quantales
Réponses graduelles
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
réponses quantales: DE50
Réponse quantale: régie par le principe du tout ou rien
Quantifiée par le paramètre DE50
DE50: dose efficace 50: dose nécessaire pour produire un effet chez 50% des animaux
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament:
réponses graduelles DE50 ou CE50
Réponse graduelle: augmentation graduelle en fonction de la concentration ou de la dose
Quantifiée par les paramètres DE50 (dose efficace 50) ou CE50 (concentration efficace 50)
Dose ou concentration nécessaire pour observer 50% de l’effet maximum de la drogue
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: réponses graduelles DE50 ou CE50
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100
Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100
Exemple de la noradrénaline: effet vasocontricteur
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100Effet max
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)
9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100Effet max
Effet 50%
CE50
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: les agonistes (CE50, DE50, pD2)
CE50 ou DE50 : dose d’agoniste qui permet d’obtenir 50% de l’effet maximum
Permet de quantifier l’effet d’un agoniste
Caractérise la puissance de l’agoniste, plus CE50 faible, plus efficacité élevée
pD2 = -log CE50 ex: CE50 = 10-9M pD2=9
plus pD2 élevé, plus efficacité élevée
Paramètres fonctionnels de la réponse au médicament: les antagonistes (CI50, pA2)
Détermination de la concentration d’antagoniste qui permet de diminuer de 50% l’effet d’une concentration donnée d’agoniste: CI50
Détermination d’un pA2
plus pA2 élevé, plus affinité et efficacité élevées
Exemples
Utilisation d’un agoniste: β2 stimulant
Effets vasculaires d’un β2 stimulant: vasodilatation
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 β2 bloquant: le propranolol
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 bloquant: l’aténolol
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)
9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)
9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100Effet max
Effet 50%
Effet 0%
Eff
et (
%)
Concentration (-log M)
9 8 7 6 5
0
20
40
60
80
100Effet max
Effet 50%
CE50
Concentration (-log M)
9 8 7 6 5
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5
10-8 < X < 10-7
X=8.8 10-8=CE50
pD2 = -log CE50= 7.06
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 β2 bloquant: le propranolol: pA2 trouvé = 8.3
Mesure de l’effet d’un antagoniste β1 bloquant: l’aténolol: pA2 trouvé = 4.6
Les récepteurs étudiés étaient les récepteurs impliqués dans la vasodilatation et donc les récepteurs β2.
Le propranolol possède un pA2 élevé et donc possède un effet antagoniste vis-à-vis des récepteurs β2
L’aténolol possède un pA2 faible donc il possède une faible affinité et une faible efficacité en tant qu’antagoniste vis-à-vis des récepteurs β2
