métabolisme: les...

1

1

Métabolisme: les biotransformations

I. Introduction

II. Réactions de phase I1. Monooxygénases à cytochromes P4502. Hydrolyses

III. Réactions de phase II1. Glucuronoconjugaison2. Sulfoconjugaison3. N-acétyl conjugaison4. Glutathion-conjugaison5. Conj. aux acides aminés, méthyl-conjugaison

IV. Réactions de phase III

2Phase III systèmes de transport impliquant les protéines ABC: MDR, MRP, MOATABC : ATP-binding cassette, MDR : multidrug resistance, MRP : multidrug resistance-associated protein, MOAT : multispecific organic anion transport

parfois Bioactivation …

2

3

4


I. Introduction




3

5

I- Monooxygénases à cytochromes P450

I- Généralités:

� Agent: eau + électron + fournisseur de H + P450RH + O2 � R-OH + H2O

� Localisation:réticulum endoplasmiqueubiquitaire (foie, rein, intestin, peau, poumons …)

� Réactions catalysées: très nombreuses:réduction, oxydation, hydrolyse

� Substrats: très nombreux, + ou - spécifiques (un même substrat peut être métabolisé par différents P450, un P450 métabolise différents types de substrats)

6

4

7

8

5

9

10

Substrats +/- spécifiques

d’un iso-enzyme

6

11

III.4. Expression tissulaire des cytochromes P450

Foie (+++) :

70 % dans RE hépatocytes

Non exclusive

Passage obligatoire si administration orale

Poumons, intestin, rein (++)

Peau, placenta (+)

12

7

13

14

�C-hydroxylation:

�Hydroxylation des alcènes => époxydes

8

15

Toutes les positions ne sont pas équivalentes:

16

�N,S-hydroxylations:

9

17

�Désalkylation, désamination, désulfuration oxydative:

18

Ex: Nitroréduction

10

19

Cas particulier: Déshalogénations�Déshalogénation oxydative:

�Déshalogénation réductive:

�Déshydrohalogénation et oxydation:

P450

HexaChlorocycloHexane

Lindane

20

�Remarque: de nombreuses réactions d’hydrolyses sont réalisées par des hydrolases non P450 dépendantes plus ou moins spécifiques

11

21

III.7. Détoxication et bioactivation

� Métabolites de phase I

- inactifs : le + souvent

hydrophiles, éliminables

- plus actifs : + puissants (même mécanisme d’action)

(ex : parathion -> paraoxon)

prodrogues (cf. TD)

- réactifs : � toxiques: liaisons / protéines, ADN

(ex : benzène [époxybenzène] phénol)

22

- Métabolisme du benzène : formation de l’époxybenzène

12

23

III.8. Variations

� Facteurs génétiques

Espèce, individus, âge, sexe

� Facteurs externes

Induction ou inhibitionLiées à médicaments, toxiques, alimentation, pathologies

� Cf TD

24

Autres oxygenases

• Oxygénases appartiennent au groupe des oxydoréductases: N enzymes à fonction métaboliques

• Cytochromes P450 appartiennent au groupe des «Mixed Function Oxygenase» (MFO)

• De nombreuses oxydoréductases normalement impliquées dans le métabolisme des nutriments peuvent intervenir dans le métabolisme des xénobiotiques lorsque les analogies structurales sont fortes

13

25

Autres oxygenases

26


I. Introduction




14

27

II- Hydrolyses

� Agent: eau + hydrolases

� Substrats: spécifiques Esters => estérasesAmides => amidasesEpoxydes => époxydes hydrolases nombreux

� localisation: eau + hydrolasesnombreux organes et milieuxintra ou extra-cellulaires

� Exemples:thalidomide / amidasebenzène / époxyde

28

15

29

- Métabolisme du benzène : hydrolyse de l’époxybenzène

30


I. Introduction




16

31

I- Glucuronoconjugaison

� Agent: acide glucuronique (GA) activé en acide UDP-a-D-glucuronique (UDP-GA) dans le cytosol des

hépatocytes à partir du glucose-1 phosphate

� Substrats: nombreux (-OH ; -NH2 ; -SH ; -COOH), dont composés endogènes (hormones sexuelles, bilirubine, acides biliaires …)

spécificité de substrat variable

� Enzymes : UDP-glucuronyl transférases (UDP-GT)Famille multigénique 25 isoformes

regroupées en 2 familles : UDP-GT1 et UDP-GT2

Localisation : cytosol et RE (proches P450)

Expression: ubiquitaire : foie, rein, intestin, peau …

Inductibles

32

17

33

34

- Métabolisme du benzène : glucuronoconjugaison du phénol

18

35

36

19

37


I. Introduction




38

II- Sulfoconjugaison

� Agent: sulfate (SO42-)

activé en 3’-phosphoadénosine-5’-phosphosulfate (PAPS)

� Substrats: nombreux (-OH ; -NH2 ; -SH ; -COOH), spécificité de substrat variablebalance avec glucuronoconjufgaison selon la localisation tissulaire

et la disponibilité en cofacteurs

� Enzymes : Sulfotransférases (ST)

Famille multigénique

Localisation : cytosol

Expression: ubiquitaire : foie, rein, intestin …

Non-Inductibles

20

39

40

- Métabolisme du benzène : sufoconjugaison du phénol

21

41


I. Introduction




42

III- N-acétyl conjugaison

� Agent: groupement acétyl (-CO-CH3)activé sous forme d’acétyl coenzyme A (CH3-CO-S-CoA)

� Substrats: groupement aminé (R-NH2), spécificité relative

� Enzymes : N-acétyl-transférases (NAT)

Famille multigénique : Homme : 2 isoformes (NAT1, NAT2)codées par 2 gènes distincts

Localisation : cytosolExpression : NAT1 ubiquitaire: foie, rein, intestin …

NAT2 localisée: foie, intestinInductibles

22

43

44

23

45


I. Introduction




46

IV- Conjugaison au glutation

� Agent: glutathion (GSH)

� Substrats: électrophiles (R-X), spécificité de substrat

� Enzymes : Glutathion-S-transférases (GST)

Famille multigénique : 6 classes : alpha, pi, mu,théta, oméga, zéta

Localisation : cytosol

Expression: ubiquitaire : foie, rein, intestin …

Inductibles

24

47

� Mécanismes réactionnel et formation des mercapturates: 2 étapes

1- conjugaison au GSH

2- métabolisme des conjugués:formation des mercapturates

2.1- hydrolyse du glutamate2.2- hydrolyse de la glycine2.3- N-acétylation de la cystéine

� Variations

Interspécifiques : absence chez porc

Interindividuelles: activité variable (nulle ou forte), impliqué dans risque de cancer

48

+ H-X

25

49

Toxique

Toxique

Foie

Reins

�Conjugaison des époxydes

�Conjugaison des dérivés halogénés

50

- Métabolisme du benzène : glutathion conjugaison de l’époxybenzène

26

51


I. Introduction




52

27

53

54


I. Introduction




28

55

Réactions de phase III

• P-glycoprotéines avec site fixation ATP (ATP-binding cassette = ABC transporter) � transport actif contre gradient de concentration

• Protéines de membranaires présentent dans de très nombreux organes

• Peuvent intervenir dans l’absorption mais aussi excrétion � le plus étudié, mécanisme de résistance des cellules tumorales aux anticancéreux

• Inductibles• Peuvent être inhibées• Peu d’applications vétérinaires (modèles pour homme)

56

29

57

58

30

59

Conclusions

• Métabolisme complexe: N enzymes, iso-enzymes, isoformes … particularité de substrat, détoxication/bioactivation

• Conséquences variables selon médicament/toxique, peuvent être dramatiques

• Facteurs de variation génétiques (espèce, race/ethnie, individu…) importants

• Facteur de variation non génétiques (médicaments, toxiques, aliments, pathologies…) importants

• � cf. TD pour applications vétérinaires

60

métabolisme: les...

Documents