La liaison aux protéines plasmatiques

La liaison aux protéines plasmatiques

Alain Bousquet-Mélou

Février 2015

 LOCALISATION VASCULAIRE

 IMPORTANCE DE LA CONCENTRATION LIBRE



Subit les processus pharmacocinétiques



Responsable des actions pharmacodynamiques

Importance de la liaison aux protéines plasmatiques

Importance de la liaison aux protéines plasmatiques

Distribution

Action

Elimination

excretion, metabolism

C

Bmax

Kd

Alb

concentrations totales

C

compartiment vasculaire

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

Principe

actif

La relation qui lie

pharmacocinétique et pharmacodynamie

Clairance

Biodisponibilité

Dose

= X Concentration cible

Concentrations totales

Concentrations

totales

• Definition :

C C ion totale

concentrat

libre ion

concentrat f

tot libre

u  

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

<<

K

Gamme des concentrations efficaces

>>

K

La liaison aux protéines plasmatiques

Quels sont les facteurs déterminants de

la fraction libre ?

• Definition :

C C

C C

C ion totale

concentrat

libre ion

concentrat f

liée libre

libre tot

libre

u    

La fraction libre : fu (unbound fraction)

La fraction libre : fu (unbound fraction)

C K

B C C

D libre

libre liée max



 

C

C

B

• La concentration liée

B

: - concentration maximale de sites

- proportionnelle à la concentration de protéines de liaison K

B_max/2

La fraction libre : fu (unbound fraction)

La fraction libre : fu (unbound fraction)

K

: - concentration liant la moitié des site de liaison

- inversement proportionnel à l’affinité pour la protéine

C K

B

C f K

D

max libre

D libre

u  

 

• Fixation linéaire (non saturable) : C

<< K

D max

u D

K B

f K

  C

C f C

liée libre

libre

u  

La fraction libre : fu (unbound fraction)

La fraction libre : fu (unbound fraction)

• Effets de modifications de la concentration de protéines

D max

u D

K B

f K

 

Conc protéine augmente B

augmente

f

diminue

f

augmente Conc protéine diminue B

diminue

La fraction libre : fu (unbound fraction)

La fraction libre : fu (unbound fraction)

• Effets d’un déplacement par compétition

D max

u D

K B

f K

 

déplacement par compét.

K

augmente

f

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 libre

Variations de la fraction libre

Variations de la fraction libre

Variations 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 libre

Variations de la fraction libre

 Des modifications au niveau des capacités de liaison (B

) et de l’affinité entre le ligand et les protéines (K

) 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 ?

f

= K

K

+ B

f

= C

C

Variations de la fraction libre

Variations 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 chimiothérapeutique de cette substance, se traduit par un surdosage générateur d’hémorragies. »

FIXATION DES MEDICAMENTS SUR LES PROTEINES PLASMATIQUES par 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, C

et C

 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 entre f _u , C _libre and C _tot :

la situation in vitro

fu, C _libre , C _tot : 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

C

C

Ajout déplaceur

1.0 0.5

0.2 fu = 0.5

fu = 0.75

si fu  alors C



Time

c o nstante C



C

C

Ajout protéine

1.0 0.5 0.2

fu = 0.25

si fu  alors C



Time

fu, C _libre , C _tot : situation in vitro

1

2

6 5 4

3

Perfusion

Plasma Fluide

extracellulaire

Fluide

intracellulaire

Elimination

Concentration libre = 3/v Concentration totale = 6/v

fu=0.5

fu, C

, C

: situation in vivo : état initial

K₁₀ x Clibre

K₁₂ x Clibre

K₂₁ x Clibre

Equilibre

Vitesse élimination = Taux de perfusion Clibre x constante = Taux de perfusion

1

2

6 5 4

3

Perfusion

Plasma Fluide

extracellulaire

Fluide

intracellulaire

déplaceur

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

fu augmente

fu, C

, C

: situation in vivo: juste après administration du

“déplaceur”

1

2

6 5 4

3

Perfusion

Plasma Fluide

extracellulaire

Fluide

intracellulaire

déplaceur

K

xClibre

K

x Clibre

Elimination & distribution augmentent transitoirement

fu, C

, C

: situation in vivo : après administration du

“déplaceur”

Nouvelles molécules libres

K₁₀ x Clibre

1

2

6 3

Perfusion

Plasma Fluide

extracellulaire

Fluide

intracellulaire

déplaceur

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

fu 

fu, C

, C

: situation in vivo : état final

Equilibre

Vitesse élimination = Taux de perfusion Clibre x constante = Taux de perfusion

Élimination proportionnelle à la concentration libre

Effet

C

C

Ajout compétiteur

1.0

0.5 0.2

fu = 0.2

fu = 0.4

si fu  alors C



Time

?

!

La très grande majorité des médicaments

Pas d’ajustement pour modification de f

fu, C _libre , C _tot : situation in vivo

Ne pas compenser la baisse

de Ctot : surdosage !

Administration d’un compétiteur

Avant

déplacement Déplacement intravasculaire

Redistribution des molécules

déplacées

Elimination des 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%?

Oui

La 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

non non

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

 L’interaction médicamenteuse est réelle

 L’augmentation des concentrations libres est réelle !

 Le déplacement de la warfarine est réel : fu augmente !

 Mais la warfarine a une élimination faible

 le déplacement de la liaison en présence de PBZ augmente f

MAIS N’EST PAS responsable de l’augmentation des

concentrations libres à l’équilibre

 Le mécanisme responsable de l’interaction :

 La PBZ inhibe de manière stereoselective le metabolisme de la s-warfarine : une action directe sur l’élimination !

Retour sur l’interaction warfarine-phénylbutazone (PBZ)

Retour sur l’interaction warfarine-phénylbutazone

(PBZ)



Surestimée comme cause d’interactions médicamenteuses



Ne pas interpréter 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 les concentrations totales 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 ?