la liaison aux protéines plasmatiques alain bousquet-mélou février 2014

La liaison aux protéines plasmatiques

Alain Bousquet-Mélou

Février 2014

LOCALISATION VASCULAIRE

IMPORTANCE DE LA CONCENTRATION LIBRE Subit les processus pharmacocinétiques Responsable des actions pharmacodynamiques

Importance de la liaison aux protéines plasmatiquesImportance de la liaison aux protéines plasmatiques

Distribution

Action

Eliminationexcretion, metabolism

Cliée

Bmax

KdAlb

concentrations totales

Clibre

compartiment vasculaire

Importance de la forme libre d’un principe actifImportance de la forme libre d’un principe actif

Principeactif

La relation qui liepharmacocinétique et pharmacodynamie

Clairance

BiodisponibilitéDose par unité de temps = X Concentration cible

Concentrationstotales

Concentrationstotales

• Definition:

C

C ion totaleconcentrat

libreion concentrat f

tot

libreu

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

temps

Ln(C)

Pourquoi connaître le % de liaison aux protéines plasmatiques

Ctotale = CMI / fu

Clibre = CMI Seuil therap

Seuil therap

La liaison aux protéines plasmatiques

Ex. : un antibotique

Pourquoi connaître le % de liaison aux protéines plasmatiques

La liaison aux protéines plasmatiques

Pour passer des concentrations libres efficaces déterminées in vitro au concentrations totales cibles correspondantes in vivo

Pour comparer des gammes de concentrations cibles entre espèces

La liaison aux protéines plasmatiques

méthodes d’étude

fu = C libre

C totale

PRINCIPE Mesure des concentrations libres et liées

TECHNIQUES DE SEPARATION Dialyse à l’équilibre, ultrafiltration Ultracentrifugation

PARAMETRE La fraction libre

Les protéines

impliquées

La liaison aux protéines plasmatiques

Les modalités de fixation

La liaison aux protéines plasmatiques

La liaison aux protéines plasmatiques

Liaison saturable Liaison « non saturable »

Gamme des concentrations efficaces

<<KD, prot plasma

Gamme des concentrations efficaces

>>KD, prot plasma

La liaison aux protéines plasmatiques

Quels sont les facteurs déterminants de la fraction libre ?

• Definition:

CC

C

C

Cion totaleconcentrat

libreion concentrat f

liéelibre

libre

tot

libreu

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

CKCB

CD libre

libremaxliée

Cliée

Clibre

Bmax

• La concentration liée

Bmax : - concentration maximale de sites- proportionnelle à la concentration de protéines de liaison

KD

Bmax/2

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

KD : - concentration liant la moitié des site de liaison- inversement proportionnel à l’affinité pour la protéine

CKB

CK f

Dmax libre

D libreu

• Fixation linéaire (non saturable) : Clibre << KD

Dmax

Du

KB

K f

CC

C fliéelibre

libreu

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

• Effets de modifications de la concentration de protéines

Dmax

Du

KB

K f

Conc protéine augmente Bmax augmente

fu diminue

fu augmenteConc protéine diminue

Bmax diminue

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

• Effets d’un déplacement par compétition

Dmax

Du

KB

K f

déplacement par compét.KD augmente

fu augmente

La concentration libre requise pour occuper la moitié des sites de liaison est augmentée

La fraction libre : fu (unbound fraction)La fraction libre : fu (unbound fraction)

Variations de Bmax : nombre de sites de liaison Albumine Insuffisance rénale chronique

Insuffisance hépatique

Foetus, nouveau-né 1-glycoprotéine acide Inflammation

Gestation

Variations de la fraction libreVariations de la fraction libre

Variations de la fraction libreVariations de la fraction libre

Variations de Bmax : nombre de sites de liaison Albumine Insuffisance rénale chronique

Insuffisance hépatique

Foetus, nouveau-né 1-glycoprotéine acide Inflammation

Gestation

Variations de KD : affinité de la liaison Phénomène de compétition Produits endogènes : urée,

AGV

Médicaments Albumine foetale

Variations de la fraction libreVariations de la fraction libre

Des modifications au niveau des capacités de liaison (Bmax) et de l’affinité entre le ligand et les protéines (KD) sont à l’origine de variations de la fraction libre (fu)

Faut-il en déduire que ces variations de la fraction libre entraînent des variations de la concentration libre ?

fu =KD

KD + Bmax

fu =Clibre

Ctotale

Variations de la fraction libreVariations de la fraction libre

Quelle importance clinique pour les phénomènes de compétition au niveau des protéines plasmatiques ?

« Sur le plan pharmacologique, ce type d’interférence se traduit par l’augmentation de la fraction libre plasmatique de l’un ou des deux médicaments présents. Il en résulte une augmentation des intensités des effets observés par rapport à ceux escomptés. Les principales substances ionisées susceptibles d’entrer en compétition au niveau des sites albuminiques sont indiquées sur le tableau 11.10. L’interaction la plus classique est celle de la warfarine associée à la phénylbutazone (O’Reilly et Aggeler, 1970). Chez un sujet traité par l’antivitamine K à dose efficace, l’administration de phénylbutazone provoque sa défixation partielle, majorant l’effet anticoagulant. Aux concentrations thérapeutiques de ces deux substances, le pourcentage de forme libre plasmatique de warfarine passe de 10 à 30 p. cent … Il en résulte une augmentation importante des concentrations tissulaires de warfarine, celles-ci étant sensiblement trois fois plus élevées. Au niveau du foie où se trouvent les récepteurs de la warfarine, l’effet anticoagulant est multiplié par trois, ce qui, compte tenu du mauvais coefficient chimiothérapeurique de cette substance, se traduit par un surdosage générateur d’hémorragies. »

FIXATION DES MEDICAMENTS SUR LES PROTEINES PLASMATIQUESpar J.-P. Tillement

In : PHARMACOLOGIE CLINIQUE - Bases de la thérapeutique (Giroud, Mathé, Meyniel)

Phénomènes de compétition au niveau des protéines plasmatiques

Très souvent évoqué comme une cause d’interactions médicamenteuses

Le “déplaceur” augmente la fraction libre du “déplacé”

VRAI

Il est déduit que la concentration libre du “déplacé” augmente

FAUX

Phénomènes de compétition au niveau des protéines plasmatiques

A l’origine, une confusion dans la relation entre fu, Clibre et Ctotale

Lorsqu’un déplacement existe, la concentration libre de la molécule déplacée n’est généralement pas affectée, avec une absence de conséquence sur l’exposition de la cible (récepteur, pathogène ...) et sur les effets associés

Relations entrefu, Clibre and Ctot :la situation in vitro

fu, Clibre, Ctot : situation in vitro

Clibre = 3/V

Ctotale = 6/V

fu = 0.5

Clibre = 5/V Ctotale = 6/V fu = 0.83

1 2

6

5

4

3

1 2

6

5

4

3

“déplaceur”

principe actif

V= volume

Ctot

Clibre

Ajout déplaceur

1.0

0.5

0.2fu = 0.5

fu = 0.75

si fu alors Clibre

Time

co nstante C t o t

Ctot

Clibre

Ajout protéine

1.0

0.5

0.2

fu = 0.25

si fu alors Clibre

Time

fu, Clibre, Ctot : situation in vitro

12

6

5

4

3

Perfusion

PlasmaFluide

extracellulaireFluide

intracellulaire

Elimination

Concentration libre = 3/vConcentration totale = 6/v

fu=0.5

fu, Clibre, Ctot : situation in vivo : état initial

K10 x Clibre

K12 x Clibre

K21 x Clibre

EquilibreVitesse élimination = Taux de perfusionClibre x constante = Taux de perfusion

1

2

6

5

4

3

Perfusion

PlasmaFluide

extracellulaireFluide

intracellulairedéplaceur

Concentration libre = 5/v Concentration totale = 6/v

fu augmente

fu, Clibre, Ctot : situation in vivo: juste après administration du

“déplaceur”

1

2

6

5

4

3

Perfusion

PlasmaFluide

extracellulaireFluide

intracellulairedéplaceur

K12xClibre

K21 x Clibre

Elimination & distribution augmentent transitoirement

fu, Clibre, Ctot : situation in vivo : après administration du

“déplaceur”

Nouvelles molécules libres

K10 x Clibre

1

2

63

Perfusion

PlasmaFluide

extracellulaireFluide

intracellulaire

déplaceur

Concentration libre = 3/v Concentration totale = 4/v

fu

fu, Clibre, Ctot : situation in vivo : état final

EquilibreVitesse élimination = Taux de perfusionClibre x constante = Taux de perfusion

Élimination proportionnelle à la concentration libre

Effet

Ctot

Cfree

Ajout compétiteur

1.0

0.5

0.2

fu = 0.2

fu = 0.4

si fu alors Ctot

Time

?

!

La très grandemajorité desmédicaments

Pas d’ajustementpour modification de fu

fu, Clibre, Ctot : situation in vivo

Ne pas compenser la baisse de Ctot : surdosage !

Administration d’un compétiteur

Avantdéplacement

Déplacementintravasculaire

Redistributiondes molécules

déplacées

Eliminationdes molécules

déplacées

libre

lié

Influence sur les concentrations plasmatiques

sec min min

La liaison aux protéines plasmatiques

La molécule a-t’elle un taux de liaison >90%?

OuiLa molécule a-t’elle un index

thérapeutique étroit ?

Oui

L’élimination de la molécule est-elle faible ou forte ?

Forte

Administration voie IV ?

Interactions cliniquement significatives à envisager. A documenter

Interaction cliniquement significative peu probable

une augmentation transitoire de la concentration libre est-elle pertinente cliniquement ?

non

non

Faible

nonnon

Oui

Oui

Rolan 1994, B.J.Clin Pharmacol. 37, 125

Arbre de décision pour déterminer l’importance clinique des interactions potentielles par déplacement de la liaison aux protéines plasmatiques

Surestimée comme cause d’interactions médicamenteuses Surestimée lorsque l’on interprète des variations de fu comme

causes de variations de la concentration libre Pas d’exemple d’adaptations de posologies lorsque fu varie En particulier : ne pas mal interpréter une diminution de Ctotale

Réelle pour extrapoler des concentrations efficaces de l’in vitro vers l’in vivo : ex. CMI pour les antibiotiques

Réelle pour comparer des concentrations efficaces entre espèces Réelle pour évaluer l’étendue de la distribution du principe actif

La liaison aux protéines plasmatiques

Conclusion : importance de la liaison aux protéines plasmatiques