CORTICOÏDES

ECOLE NATIONALE DE MEDECINE VETERINAIRE

LES CORTICOÏDES

EN MEDECINE VETERINAIRE

PHARMACIE & TOXICOLOGIE

Pr Agrégé Samir BEN YOUSSEF Dr Jamel BELGUITH Dr Rim Hadiji

LES CORTICOIDES

EN MEDECINE VETERINAIRE

INTRODUCTION

PREMIERE PARTIE

PHARMACIE CHIMIQUE DES CORTICOÏDES

1. Structure chimique et classification 7

1.1. Corticoïdes naturels 8

1.2. Corticoïdes artificiels 9

2. Origine et préparation 10

2.1. Origine 11

2.1.1. Rappel anatomo-physiologique 11

2.1.2. Biosynthèse des glucocorticoïdes 11

2.2. Préparation 14

3. Propriétés physiques et chimiques 18

3.1. Propriétés physiques 18

a. Caractères organoleptiques 18

b. Solubilité 18

c. Action sur la lumière polarisée 18

d. Spectre d’absorption UV 18 e. Fluorescence 18 3.2. Propriétés chimiques 18 3.2.1. Propriétés communes 18 3.2.2. Propriétés particulières 20

DEUXIEME PARTIE

ETUDE PHARMACOLOGIQUE DES CORTICOÏDES

1. Pharmacocinétique 22 1.1. Résorption 22 1.2. Distribution 23 1.3. Biotransformations 24 1.4. Elimination 25 2. Activité pharmacologique 27 2.1. Effet anti-inflammatoire 29

2.1.1. Les médiateurs de l’inflammation 30

2.1.2. La réaction inflammatoire 34

2.1.3. Effets anti-inflammatoire et anti-allergique 36

2.2. Autres effets biologiques 37

a. Rétroaction hypophysaire 37

b. Effets métaboliques 37

3. Toxicité et effets secondaires 40

3.1. Action pro-infectieuse et immunodépressive 40

3.2. Accidents digestifs 41

3.3. Troubles liés aux effets métaboliques 41

a. Action anti-corticotrope 41

c. Atteinte musculaire 42

d. Métabolisme lipidique 42

e. Troubles liés à l’action minéralo-corticoïde 42

3.4. Autres effets secondaires 42

a. Effet sur le métabolisme phospho-calcique 42

b. Effet sur le système nerveux central 43

c. effet sur le sang et la moelle osseuse 43

d. Effet cardiovasculaires et respiratoires 43

e. Chute de la lactation et de la production de laine 43

f. Avortements 43

g. Augmentation de l’incidence des fourbures 43

h. Syndrome de cushing iatrogène 44

TROISIEME PARTIE

1. Indications 45

1.1. Traitement des états inflammatoires 45

1.2. Traitement des états allergiques 46

1.3. Traitement des états de choc 47

1.4. Traitement de désordres métaboliques 47

1.5. En thérapeutique substitutive 47

1.6. Dans l’induction du part 48

1.7. Immunosuppression 48 1.8. Cancérothérapie 48 2. Contre-indications 49 3. Règles d’utilisation 49 3.1. La décision d’utilisation 49 3.2 Le choix du corticoïde 50

3.3. Protection contre les effets secondaires 50

3.4. Respect des contre-indications 51

3.5. Surveillance régulière des animaux traités 51

3.6. Traitements synergiques 51

4. Formes pharmaceutiques,

Voies et modalités d’administration 51

4.1. Formes pharmaceutiques 51

4.2. Voies et modalités d’administration 52

4.3. Principes de posologie 53

4.4. Associations 53

CONCLUSION

LISTE DES ABREVIATIONS

AINS Anti-inflammatoires non stéroïdiens

ACTH L'hormone adrénocorticotrophine

NADPH Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate

CRF Cortisol Releasing Factor F Fluor

UV Ultra-violet

nm Nanomètre

HPLC Chromatographie Liquide Haute Performance

CCM Chromatographie en couche mince

H2SO4 Acide sulfurique

IM Voie Intramusculaire

IV Voie intraveineuse

CBG Corticosteroid binding globulin

Vd Volume de distribution

LMR Limites maximales de résidus

ppb Partie par billion

ADN L'acide désoxyribonucléique

HSP Heat shock protein

kDa Kilo Daltons

PNN Polynucléaires neutrophiles LT Leucotriènes PG Prostaglandines IL Interleukines IFN Interféron Thp T helper précursors

TGF-β Transforming Growth Factor β

PLA2 Phospholipase A2

COX Cyclo-oxygénases

TNF Tumor Necrosis Factor

iNOS La NO synthase inductiblekg

AIS Anti-inflammatoires stéroïdiens

MAI Maladies auto-immunes

Vit Vitamine

Introduction

Les anti-inflammatoires stéroïdiens (corticoïdes ou glucocorticoïdes) constituent un ensemble de substances hormonales, soit d’origine naturelle, secrétées par la corticosurrénale, soit obtenues par semi-synthèse voire par synthèse totale. Ils se caractérisent sur le plan chimique par leurs structures stéroïdique et sur le plan pharmacologique par des propriétés essentiellement anti inflammatoires d’où le nom qu'on leur donne : anti inflammatoires stéroïdiens.

Importance

Les corticoïdes sont particulièrement importants sur le plan thérapeutique, ils forment la classe des inflammatoires stéroïdiens par opposition aux anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS). Ils sont largement utilisés tant en médecine humaine qu’en médecine vétérinaire, on parle de corticothérapie. Cependant, ces composés sont loin d'être inoffensifs et sont à l'origine de nombreux effets secondaires.

Historique

Les corticoïdes sont des médicaments dont la découverte a bouleversé le traitement de certaines maladies.

Elle valut le prix NOBEL à KENDALL, à REICHSTEIN ainsi qu’à HENCH qui montra leur efficacité thérapeutique.

En 1850, ADDISON (Photo 1a) décrit chez l’homme les symptômes d’une maladie dégénérative des glandes surrénales due à un déficit en corticoïdes, maladie connue sous le nom de maladie d’ADDISON.

CUSHING (Photo 1b) décrit pour sa part les symptômes d’une maladie due au contraire à une hypersécrétion de corticoïdes : la maladie de CUSHING.

Photo 1b : Williams Harvey CUSHING (1869 - 1939)

En 1856, DEOWN grâce à des expériences de surrénalectomie démontre le caractère vital de la glande surrénale, d'où la notion d'hormone.

C'est aux Etats Unis, en 1933, qu'une équipe de chimistes parvient à isoler à partir d'extraits de glandes surrénales animales plusieurs hormones parmi lesquelles figure le cortisol. Pour la première fois une patiente souffrant de polyarthrite rhumatoïde est traitée par cette hormone et l'amélioration est spectaculaire.

En 1936, KENDALL, isole une demi douzaine de stéroïdes (les composés A à F) et identifie la cortisone au composé E.

En 1944, SARETT réalise la synthèse de la cortisone.

En 1950, TISHLER réalise la synthèse du composé F ou hydrocortisone = cortisol.

Au cours des années 1950, les indications de la corticothérapie (traitement par corticoïdes) sont élargies. Ce traitement n'est plus exclusivement réservé aux patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde mais commence à être prescrit pour de nombreuses autres pathologies avec succès. D'ailleurs, c'est également à cette année que la première utilisation expérimentale de corticoïdes en médecine vétérinaire fût réalisée notamment pour le traitement de l'acétonémie de la vache laitière.

En 1953, commence la corticothérapie vétérinaire.

Enfin, en 1969, les corticoïdes sont utilisés pour la première fois dans la parturition chez la vache.

PREMIERE PARTIE

PHARMACIE CHIMIQUE

DES CORTICOÏDES

1. Structure chimique et classification

Les anti-inflammatoires stéroïdiens, corticoïdes ou corticostéroïdes, comme tous les stéroïdes dérivent d'un noyau polycyclique saturé de formule générale C17H28 : le noyau stérane.

Le noyau stérane est formé de 4 cycles A, B, C et D. Les cycles A, B et C sont hexagonaux, le cycle D est pentagonal. Les atomes de carbones non communs de ce cycle sont numérotés de 1 à 17 [Figure 1].

Figure 1 : Noyau stérane [36].

Tous les stéroïdes possèdent un groupement méthyle fixé sur le carbone C13.

Les corticoïdes possèdent en outre un second groupement méthyle sur le 10ème

atome de carbone et une chaine éthyle portée par le carbone C17.

Les atomes de carbone des groupements méthyles portent respectivement les n° 18 pour le carbone porté par C13 et 19 pour le carbone porté par C10. Les

carbones de la chaine éthyle portent les n ° 20 et 21.

On obtient ainsi une structure de base à 21 atomes de carbone commune à toutes les hormones de la corticosurrénale appelée noyau prégnane [Figure 2]. Le noyau prégnane possède plusieurs carbones asymétriques C5, C7, C9, C10,

C13, C14 et C17.

Les corticoïdes sont des composés de structure à 21 atomes de carbone dérivant du noyau prégnane.

Figure 2 : Noyau prégnane [40].

Ils se caractérisent par la présence sur ce noyau prégnane :  D’une fonction cétone portée par le carbone C3,

 D’une double liaison entre les carbones C4 et C5,

 D’une fonction cétone portée par le carbone C20 et une fonction alcool

primaire sur le carbone C21.

Ces composés diffèrent les uns des autres par la présence ou l’absence sur les carbones C11 et C17 de fonctions oxygénées cétoniques ou alcooliques.

Selon leur origine, les corticoïdes sont classés en 2 groupes : les corticoïdes naturels et les corticoïdes artificiels.

1.1. Corticoïdes naturels

Les principaux corticoïdes naturels sont le cortisol et la cortisone.

 Le cortisol : c’est le 11ß, 17, 21 trihydroxy- 4 pregnène 3,20-dione [44]. C’est le type même des corticoïdes, il est appelé également hydrocortisone [Figure 3].

Figure 3 : Structure du cortisol (=hydrocortisone) [20].

 La cortisone : elle provient de l’oxydation du cortisol par déshydrogénation sur le carbone C11.

18 19 10 13 20 21 11 14 17 9 7 5

Du fait qu’ils présentent des fonctions oxygénées sur le C11 [Figures 3 & 4], à

laquelle certains auteurs rattachent leur activité biologique, on désigne ces composés sous le nom de 11 oxy-stéroïdes.

Figure 4 : Structure de la cortisone [19].

1.2. Corticoïdes artificiels

Les composés artificiels sont obtenus après des modifications structurales mineures des composés naturels, notamment :

- Une double liaison supplémentaire entre les carbones C1 et C2

(prednisone, prednisolone…)

- Une fluoration en C6 ou C9, ou une méthylation en C6

- Des méthylations ou hydroxylations en C16

On obtient ainsi plusieurs types de dérivés artificiels, dont :  Prednisone et prednisolone

La Prednisone et prednisolone diffèrent respectivement de la cortisone et de l’hydrocortisone par la présence d’une double liaison entre les carbones C1 et C2 [5].

 Méthylprednisolone

Le Méthyle prednisolone se caractérise par la présence d’une fonction méthyle sur le carbone C6, par rapport à la prednisolone dont elle dérive.

 Fludrocortisone

C’est la fluoro-hydrocortisone caractérisée par la présence d’un atome de fluor en position α sur C9.

 Triamcinolone

C’est la fluro 9 α delta 1-2 hydrocortisone.  Dexaméthasone

C’est la fluoro 9 α, méthyl 16 α, delta 1-2 hydrocortisone.

 β méthasone

Elle ne diffère de la dexaméthasone que par la position du groupement méthyle, qui est en position 16 β au lieu de 16 α.

La figure 5 montre la filiation des corticoïdes naturels et artificiels. Il est nécessaire de connaître l’existence de 2 grandes classes de glucocorticoïdes : les glucocorticoïdes fluorés et les glucocorticoïdes non fluorés car leurs profils pharmacodynamiques sont différents.

Figure 5 : Filiation des corticoïdes naturels et artificiels [7].

La complexité de la structure des corticoïdes, explique l’origine et la préparation de ces composés.

2. Origine et préparation

Les corticoïdes naturels sont bio-synthétisés dans l’organisme par les glandes surrénales, les corticoïdes artificiels sont obtenus par des modifications structurales mineures des composés naturels.

2.1. Origine

Afin de bien comprendre l’origine des corticoïdes, un bref rappel anatomo- physiologique sur les glandes surrénales est nécessaire.

2.1.1. Rappel anatomo-physiologique

Les glandes surrénales sont de petites glandes paires, situées au pôle supérieure des reins, elles sont richement vascularisées et innervées, formées de deux parties indépendantes l’une de l’autre : le cortex (= corticosurrénale) et la médulla (= médullosurrénale) [2].

La corticosurrénale représente chez les mammifères les 4/5ème de la glande surrénale. Elle occupe une position superficielle.

Elle est de structure hétérogène dans laquelle on distingue 3 parties [Figure 6] :  En partie périphérique : la zone glomérulée, lieu de la biosynthèse de

divers stéroïdes sexuels.

 En partie intermédiaire : la zone fasciculée, lieu de la biosynthèse des glucocorticoïdes naturels.

 En partie profonde en contact de la médullo-surrénale, on trouve la zone réticulée spécialisée dans la biosynthèse des minéralo-corticoïdes.

Figure 6 : Coupe schématique de la glande surrénale [25].

La médulla est le lieu de la biosynthèse des catécholamines (adrénaline et noradrénaline).

2.1.2. Biosynthèse des glucocorticoïdes

La biosynthèse des corticoïdes naturels se fait dans la zone fasciculée de la corticosurrénale.

Le cortisol, glucocorticoïde endogène de référence, est produit par les cellules de la zone fasciculée de la corticosurrénale à partir du cholestérol sanguin.

Le cholestérol est un stéroïde à 27 atomes de carbone porteur d’une chaine latérale sur le carbone C17, celui-ci provient soit de la synthèse hépatique soit

de la résorption intestinale du cholestérol alimentaire [Figure 7].

Figure 7 : Structure du cholestérol [40].

Les étapes de la biosynthèse des corticostéroïdes sont dominées par des hydroxylations faisant intervenir des hydroxylases (enzymes qui entrainent la substitution d’un groupent hydroxyle à un atome d’hydrogène).

Les étapes de la biosynthèse des corticostéroïdes peuvent être schématiquement divisées en 3 voies :

Une voie dite commune qui entraine à partir du cholestérol la formation de la progestérone et deux voies spécifiques qui entrainent la formation de cortisol et de corticostérone.

 Voie commune

La première étape de la voie commune entraine la rupture de la chaine latérale pour donner la delta 5 pregnénolone. Elle nécessite une double hydroxylation sur les carbones C20 et C22 et l’intervention d’une desmolase spécifique

surrénalienne qui est charger de la coupure C21-C22. Cette coupure est activée

par le Mg++ _{et une hormone polypeptidique, l'hormone corticotrope}

ou adrénocorticotrophine (ACTH), sécrétée par les cellules basophiles du lobe antérieur de l'hypophyse.

La delta 5 pregnénolone sous l’action concomitante de 2 enzymes (une isomérase qui fait basculer la double liaison C5-C6 vers C4-C5, et une

déshydrogénase qui transforme le groupement hydroxyle porté par le carbone C3 en fonction cétone. On obtient la progestérone (hormone sexuelle femelle)

[Figure 8].

27

A

Figure 8 : Les étapes de la synthèse de la progestérone [3].

 Voies spécifiques

La première voie aboutit suite à une série d’hydroxylation au cortisol [Figure 9]. A partir de la progestérone, se déroulent les 2 voies spécifiques aboutissant à la formation du cortisol, de la cortisone et de la corticostérone.

La progestérone, synthétisée à partir du cholestérol, est un des précurseurs de la plupart des autres hormones stéroïdes. Les glucocorticoïdes sont synthétisés à partir de la progestérone, sous l’action de systèmes enzymatiques, les hydroxylases. Les hydroxylases sont des enzymes qui fixent l’oxygène, donnant naissance à des radicaux hydroxyles.

Dans les surrénales les hydroxylases 11, 17, 18 et 21 oxydent les carbones situés en ces positions. Le NADPH 2 est leur coenzyme. Ces hydroxylases sont situées dans les mitochondries et les microsomes [51].

La progestérone sous l’action d’une 17 hydroxylase, se transforme en 17 hydroxyprogestérone dans les zones fasciculées et réticulées du cortex. La chaîne latérale est oxydée en présence de 21 hydroxylase, il se forme alors le désoxycortisol. Ce dernier se transforme en cortisol par une oxydation catalysée par la 11 hydroxylase [23]. [Figure 9].

Figure 9 : Les étapes de la biosynthèse du cortisol [28].

La corticostérone et la cortisone sont également synthétisées à partir de la progestérone [23] [Figure 10].

Figure 10 : Les étapes de la synthèse de la corticostérone et de la cortisone [3]. Le cortisol, sous l’action d’une déshydrogénase aboutit à la synthèse de la cortisone.

 L’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien en situation physiologique

La sécrétion par la corticosurrénale des glucocorticoïdes est contrôlée par l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien [Figure 11] :

-

Releasing Factor) qui stimule la libération d’ACTH (adenocorticotrophine hormon) par l’hypophyse.

-

-

2.2. Préparation des corticoïdes

La majorité des corticoïdes utilisés en thérapeutique sont des substances artificielles. Seul le cortisol et la cortisone sont d’origine naturelle. Le cortisol et la cortisone peuvent être transformés par l’action d’autres enzymes en de multiples glucocorticoïdes, ayant des effets métaboliques différents.

A l’heure actuelle, tous les corticoïdes aussi bien naturels qu'artificiels sont obtenus par synthèse chimique totale, ce qui a permis de s’affranchir des sources naturelles d’approvisionnement et de leur faible rendement.

L’obstacle majeur de la synthèse de ces 11 oxy-stéroïdes est la difficulté d'introduire une fonction oxygénée cétonique ou alcoolique en position 11.

Progestérone Désoxy 11-corticostérone Corticostérone

Cortisol Cortisone

La plupart des préparations se font à partir de stéroïdes possédant une fonction oxygénée sur le carbone C12 et dont le transfert sur C11 est aisé. On utilise des

12 hydroxystéroïdes comme l’acide désoxycholique, acide biliaire contenu dans la bile du bœuf.

On utilise également des matières premières d’origine végétale telles que le stigmastérol ou l’ergostérol, ne possédant pas de fonction oxygénée sur le cycle C mais dont le système de doubles liaisons en facilite l’introduction.

Figure 11 : L’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien [50].

Outre les synthèses partielles, des synthèses totales ont été développées. Elles

sont orientées vers l’obtention de dérivés plus actifs, à activité glucocorticoïde supérieure à celle des composés naturels.

Les composés les plus actifs sont obtenus par l’introduction d’une double liaison entre les carbones C1 et C2, d’un atome de fluor (F) sur le carbone C9 et ou

d’une méthylation ou d’une hydroxylation sur le carbone C16.

Le cortisol est synthétisé de différentes manières à partir de divers composés contenant un squelette stéroïde. Notamment à partir de la dextropregnenolone [Figure 12] [49].

Figure 12 : Synthèse du cortisol [49].

La prednisone et la prednisolone sont obtenues par déshydrogénation de la cortisone et du cortisol en C1-C2 [Figure 13].

Figure 13 : Structure de la prednisone [41].

La prednisone diffère de la cortisone par la présence d'une double liaison supplémentaire entre C1 et C2. Il ya plusieurs façons de le synthétiser. En

général, elle est synthétisée à partir de l'acétate d'hydrocortisone [Figure 14]. La prednisone est également synthétisée par déshydrogénation microbiologique de cortisone.

Figure 14 : Synthèse de la prednisone [49]. 1

2

Prednisone 2,4-dibromo-hydrocortisone

La méthyl-prednisolone est obtenue par méthylation de la prednisolone en position 6 alpha [Figure 15].

Figure 15 : Structure la méthyl-prednisolone [15].

La triamcinolone résulte de la fluoration en position 9 alpha et de l’hydroxylation en position 16 alpha de la prednisolone [Figure 16].

Figure 16 : Structure de la triamcinolone [8].

La dexaméthasone est synthétisée par fluoration et méthylation de la prednisolone successivement en position 9 alpha et en position 16 alpha [Figure 17].

Figure 17 : Structure de la dexaméthasone [42].

Le caractère stéroïdique des corticoïdes, notamment la présence de certaines fonctions chimiques particulières au niveau de leur structure,

explique les propriétés physiques et chimiques de ces composés.

CH3 6 16 9 CH3 16 9

3. Propriétés physiques et chimiques

Les propriétés physiques et chimiques diffèrent légèrement d’un composé à l’autre.

3.1. Propriétés physiques

a. Caractères ogranoleptiques

Les corticoïdes se présentent sous forme de poudre cristalline incolore à blanche, insipide et inodore.

b. Solubilité

Les corticoïdes sont insolubles dans l’eau du fait du caractère apolaire du noyau stéroïdique. Ce sont des molécules neutres qui ne possèdent pas de fonctions ionisables. Ils sont à l’opposé solubles dans les solutions organiques, notamment dans l’alcool, l’acétone et le benzène.

c. Action sur la lumière polarisée

Les corticoïdes présentent un pouvoir rotatoire de type dextrogyre lié à la présence dans leur structure de plusieurs carbones asymétriques.

d. Spectre d’absorption UV

Du fait de la présence dans leur structure de systèmes de doubles liaisons conjuguées, les corticoïdes absorbent dans la lumière UV avec un maximum aux alentours de 240 nm. Cette propriété est exploitée pour leur identification et leur dosage, notamment par la Chromatographie en phase Liquide Haute Performance équipée d'un détecteur Ultraviolet (HPLC-UV) [26].

e. Fluorescence

Elle est intense pour les composés présentant une fonction hydroxyle ou une fonction cétone sur le C11. Cette propriété est exploitée pour leur révélation en

chromatographie sur couche mince (CCM). 3.2. Propriétés chimiques

La structure générale des corticoïdes a également des conséquences directes sur les propriétés chimiques de ces composés. On distingue des propriétés communes à tous les dérivés et des propriétés particulières à certains composés.

3.2.1. Propriétés communes

Elles sont liées d’une part à la structure stéroïdique, d’autre part à la présence de fonctions chimiques particulières au niveau de cette structure.

 Propriété liées à la structure pour la structure stéroïdique La structure stéroïdique est mise en évidence par l’action de l’acide sulfurique (H2SO4), c’est la réaction de LIEBERMAN BURCHARD, réaction colorimétrique,

qui donne une coloration violette qui vire rapidement au vert.

 Propriétés liées à la présence d’une fonction alcool primaire sur C21

La présence d’une fonction alcool primaire sur la chaine latérale, sur le C21 est

d’une importance capitale, elle est exploitée pour la préparation d’esters utilisés en thérapeutique.

Ces esters sont préparés par l’action soit de monoacides soit de polyacides sur les corticoïdes.

Tous les esters (sauf : la beclométhasone 17-monopropionate et la fluticasone propionate) sont des prodrogues inactives. Ils doivent être hydrolysés pour libérer la fraction active car un radical -OH en C21 est nécessaire à la fixation sur

les récepteurs des glucocorticoïdes intracellulaires dans l’organisme. o Esters de monoacides

On prépare par l’action de monoacides sur les corticoïdes par estérification des groupements (-OH) en C21 et/ou C17 des :

- acétates (estérification en C21)

- diméthylbutyrate (estérification en C21)

- dipropionate (estérification en C17 & C21)

- valérate, pyvalate, benzoate (estérification en C17) …etc.

Ce sont des esters très peu solubles dans l’eau [Figure 18]. Administrés par la voie intramusculaire (IM), ils vont subir une hydrolyse lente par des estérases au niveau de l’organisme, d’où leur action retard (Méthylprednisolone acetate : Dépomedrol®_{) [47].}

Figure 18

o Esters de polyacides

On préparer par l’action de polyacides sur les corticoïdes plusieurs types d’esters : phosphates (estérification en C21) [Figure 20], hémisuccinates,

sulfa-benzoates…etc.. Ces esters se distinguent par leur hydrosolubilité.

Figure 20 : Dexaméthasone phosphate disodique [34].

L’acide hémisuccinique [Figure 21] estérifie les corticoïdes sur les fonctions alcools portées par le carbone C21, et grâce au deuxième groupement acide

carboxylique libre, il présente un caractère hydrosoluble.

Cette hydrosolubilité est encore améliorée par salification de cette fonction acide carboxylique libre par NaOH, on obtient un hémisuccinate sodique très hydrosoluble (soludérivé). Ces « soludérivés » sont utilisés par la voie intraveineuse rapide lors de thérapeutique d’urgence, leur action est immédiate (Méthylprednisolone succinate sodique : Solumedrol®_{) [Figure 22].}

3.2.2. Propriétés particulières

Elles concernent la triamcinolone qui comporte dans sa structure deux fonctions hydroxyles (-OH) contigües sur C16 et C17 en position alpha.

Figure 21

La présence de ces 2 fonctions permet par action de l’acétone sur la triamcinolone d’obtenir un acétonide liposoluble [Figure 23]. Celui-ci se comporte sur le plan pharmacocinétique comme un ester de monoacide à action retard (Kenacort retard®_).

L’acétonide de triamcinolone n’est pas une prodrogue de la triamcinolone mais un principe directement actif et la triamcinolone n’est pas son métabolite.

Figure 23 : Acétonide de triamcinolone [8].

Au bilan

Les corticoïdes constituent un groupe très homogène sur le plan structural, ils se caractérisent par une structure stéroïdique sans aucune fonction ionisable, ce qui leur confère un caractère neutre et liposoluble, pour tous les composés de la famille.

Les différences de solubilité sont beaucoup plus importantes entre les esters obtenues à partir de ces corticoïdes.

Ces différentes notions vont nous permettre de mieux comprendre les propriétés pharmacologiques de ces composés, que nous allons étudier dans la deuxième partie de ce mémoire.

DEUXIEME PARTIE

ETUDE PHARMACOLOGIQUE

DES CORTICOÏDES

1. Pharmacocinétique

Le comportement pharmacocinétique des corticoïdes est conditionné par deux éléments essentiels : le caractère neutre de ces composés et leur liposolubilité.

1.1. Résorption

 Administrés par le voie orale, les corticoïdes sont rapidement et complètement résorbés par la muqueuse digestive quelle soit la forme chimique, base, ester hydrosolubles ou esters liposolubles. Les liaisons esters sont hydrolysées dans le tube digestif et libèrent le corticoïde sous sa forme de base qui sera alors résorbée.

Chez les ruminants, les corticoïdes sont détruits dans le rumen [46]. Chez le cheval, la prednisolone présente une bonne biodisponibilité. En revanche, la biodisponibilité de la prednisone est nulle [48].

 La résorption par la voie parentérale (IM) varie selon la nature de l’ester administré :

o La résorption est immédiate pour les esters hydrosolubles (soludérivés) en solution aqueuse (hémisuccinate, phosphate) et pour les solutions organiques hydromiscibles.

Ils constituent des formes d’action immédiate adaptées aux traitements d’urgence. Ils agissent rapidement en quelques minutes, mais leur action est brève, de 12 à 18 heures.

Seules les formes hydrosolubles sont administrées par la voie IV. o La résorption est différée pour les esters liposolubles et pour les

acétonides en suspension aqueuse. Ils constituent des formes à effet retard ou semi-retard. Ils agissent au bout de plusieurs heures et leur durée d’action est longue jusqu’à 3 semaines.

o Par la voie percutanée la résorption dépend de l’état d’intégrité du revêtement cutané. Chez l’homme, la peau saine laisse passer 1% à 3% d’une préparation d’acétate de cortisol. La disparition de la couche cornée peut entrainer un passage jusqu'à une proportion de 90%.

o Par les voies intra-articulaire et intra-mammaire, il a été démontré que les corticoïdes passent dans la circulation générale.

Dans tous les cas, la résorption est plus importante pour les dérivés halogénés (fluorés), présentant une liposolubilité marquée.

1.2. Distribution

Dans le sang, 96% du cortisol circulant est fixé aux protéines plasmatiques. La liaison est assurée par deux protéines [Tableau I] :

i. Une protéine de liaison spécifique la trascortine ou corticosteroid binding globulin (CBG) ; une alpha-globuline qui possède une grande affinité pour lier le cortisol [45].

ii. L’albumine.

Tableau I

Corticoïdes : fixation aux protéines plasmatiques et caractères [30].

Transcortine Albumine

Cortisol & prednisolone

spécifique (transporte aussi la progestérone)

haute affinité faible capacité

Tous les glucocorticoïdes

non spécifique faible affinité grande capacité

Les corticoïdes naturels sont davantage fixés aux protéines plasmatiques que les composés artificiels d’où leur moindre diffusion tissulaire et leur plus faible activité biologique. Seules les formes libres non liées sont biologiquement actives.

La dexamétasone, comme tous les corticoïdes de synthèse ne se fixe pas sur transcortine.

A partir du sang, la diffusion des corticoïdes est large (Vd : 1 à 3 L/kg) et

homogène dans tous les tissus sans accumulation préférentielle. En regard de leur caractère liposoluble et neutre, leur pénétration intracellulaire est bonne pour une action sur des récepteurs nucléaires. Ils se fixent intensément sur les tissus et se concentrent dans les cellules d’où leur activité biologique au delà de leur présence dans le sang.

Ceci explique les discordances entre les ½ vies plasmatiques et la durée de leurs effets biologiques beaucoup plus longue pour tous les corticoïdes.

Les ½ vies plasmatiques varient de 90 à 300 mn, alors que la durée d’action varie de 12 à 96 h selon les composés [Tableau II].

Tableau II

Corticoïdes : ½ vies plasmatiques & ½ vies biologiques [7].

CORTICOIDE ½ VIE PLASMATIQUE _(mn) DUREE D’ACTION _(Heures)

Cortisone Hydrocortisone Prednisolone Méthylprednisolone Triamcinolone Dexaméthasone Bétaméthasone Fluméthasone 90 90 ≥ 200 ≥ 200 ≥ 200 ≥ 300 ≥ 300 ≥ 300 8-12 8-12 18-36 18-36 18-36 36-54 36-54 36-54 1.3. Biotransformations

Elles sont variables, les esters sont des prodrogues qui sont activés après hydrolyse enzymatique dans l’organisme, qui permet la libération du principe actif.

Tous les esters (sauf la beclométhasone 17-monopropionate et la fluticasone propionate) sont des prodrogues inactives. Ils doivent être hydrolysés pour libérer la fraction active car un radical (-OH) en C21 est nécessaire à la fixation

sur les récepteurs intracellulaires des corticoïdes.

L’hydrolyse se fait par des estérases, elle se fait à 2 niveaux, soit dans le sang, soit dans le foie :

• Hydrolyse sanguine

Dans le sang, des carboxy-estérases non spécifiques n’hydrolysent que les esters avec un groupe cationique.

• Hydrolyse hépatique

Elle intéresse les esters avec une charge anionique (carboxylate, sulfonate). Par conséquent, pour des corticoïdes esters d’acides

carboxyliques (succinates), les administrations locales sont sans intérêt. La méthyl-prednisolone acétate est rapidement hydrolysée dans le liquide synovial avec un temps de ½ vie de 1h.

La cortisone et la prednisone sont également des précurseurs et doivent faire l’objet d’une activation métabolique par réduction de la fonction cétone portée par le carbone C11, respectivement en cortisol et prednisolone.

La dégradation des corticoïdes se fait essentiellement dans le foie, elle fait intervenir plusieurs réactions de phase I :

o Une réduction de la double liaison en 4-5 (qui peut par ailleurs s’effectuer dans des sites extra-hépatiques),

o Une réduction des fonctions cétones portées par les carbones C3 et C20

qui ne s’effectue que dans le foie,

o Une oxydation réversible de la fonction hydroxyde portée par C11,

o Une scission de la chaine latérale.

Les dérivés issus de cette dégradation subissent dans un second temps des réactions de phase II, essentiellement des glucurono-conjugaisons, accessoirement des sulfo-conjugaisons.

Dès la première réaction de biotransformation, les corticoïdes perdent leur activité biologique, le plus souvent d’une manière irréversible

Les dérivés obtenus après biotransformation sont plus hydrosoluble que les composés parentaux et par conséquent plus facilement éliminables.

1.4. Elimination

L’élimination se fait par les voies rénale et biliaire sous forme inchangée et sous forme de métabolites. Chez les bovins, elle est pour 2/3 urinaire et 1/3 par les fèces [46].

Le dosage du cortisol urinaire est exploité pour le diagnostic de l’hypercorticisme chez le chien (syndrome de Cushing). La cortisolurie chez le chien atteint est de 118 ± 15 ng/ml [46].

Les corticoïdes sont recherchés dans les urines dans le cadre du contrôle antidopage chez le cheval de sport.

L’élimination des corticoïdes se fait également dans le lait, l’élimination de la dexaméthasone par le lait après une administration la voie IV à la dose de 0,1 mg/kg est illustrée dans la figure 24.

Le dosage des corticoïdes dans les fèces permet d’évaluer le stress chez les animaux sauvages.

 Niveaux résiduels

Les niveaux résiduels dépendent de la nature de l’ester utilisé, ce sont les esters de monoacides qui laissent les résidus les plus persistants.

Quatre corticoïdes ont fait l’objet d’une évaluation des résidus. Aussi des limites maximales de résidus (LMRs) définitives ont été fixées pour la dexaméthasone, la bêtaméthasone, la prednisolone et la méthyl-prednisolone. Ces LMR sont valables chez les bovins et les équidés, elles varient de 0.75 à 10 ppb selon le composé et la denrée alimentaire d’origine animale.

Concentration (ng/ml) 100 50 10 5 1 0 1 2 4 8 12 24 h Plasma Lait Tableau III

LMRs de quelques corticoïdes (Bovins) - µg/Kg = ppb [7]. TISSUS _méthasone Dexa- _méthasone Bêta- Prednisolone _prednisolone Méthyl-

Muscle 0, 75 4 10

Foie 2 10 10

Rein 0,75 10 10

Lait 0,3 6 -

Au bilan

Les corticoïdes sont largement distribués dans l’organisme en regard de leur caractère neutre et liposoluble.

Leur pharmacocinétique se caractérise par des temps de ½ vie biologiques beaucoup plus longs que les temps de ½ vie plasmatiques.

Au cours de leur cheminement dans l’organisme les corticoïdes exercent leur activité pharmacologique.

Figure 24 : Élimination de la dexaméthasone par le lait

2. Activité pharmacologique

L’activité pharmacologique des corticoïdes a été déterminée suite aux connaissances acquises sur les conséquences de leurs carences et leurs excès naturels ou induits.

Les expériences in vitro sur les tissus soumis à leur action sont venues compléter ces connaissances.

Les corticoïdes sont des agonistes compétitifs de cortisol sur ses récepteurs intracellulaires.

Dans leurs tissus cibles, leur pénétration intracellulaire est bonne les glucocorticoïdes se fixent sur des récepteurs intracellulaires dont l’activation aboutit à la régulation de gènes spécifiques.

Après transfert du complexe corticoïde récepteur vers le noyau, il y ‘a selon le cas activation ou inhibition de l’expression de différents gènes. Ainsi, il y a induction ou inhibition selon les cellules de la synthèse de protéines enzymatiques.

La réponse physiologique dans une cellule sensible passe donc par l’induction ou la répression d’une synthèse protéique. On considère qu’environ 600 protéines cellulaires (dont une vingtaine est identifiée) seraient ainsi sous le contrôle des corticoïdes surrénaliens.

Les glucocorticoïdes agissent par le biais d’un récepteur spécifique, appartenant à la superfamille des récepteurs aux stéroïdes, intracellulaires. Il est ubiquitaire, avec une densité dans le cytosol variable selon la cellule.

On distingue 3 domaines fonctionnels [Figure 25] :

 domaine d’activation du gène (ou de régulation transcriptionnelle), ou domaine immunogénique

 domaine de liaison à l’ADN

 domaine de liaison au ligand

Figure 25 : Domaines fonctionnels

du récepteur cytosolique des corticoïdes [14].

Le récepteur du cortisol est sous forme inactive dans le cytoplasme cellulaire. Lorsqu’il fixe un glucocorticoïde, il s’active et migre dans le noyau. La forme inactive du récepteur est en fait un complexe formé de plusieurs protéines : le récepteur, des « heat shock protein » (l’HSP 90 et l’HSP 70) et une immunophiline (protéine de 56 kDa). Cette association est nécessaire puisqu’elle met le site de liaison du ligand dans un état de haute affinité pour

l’agoniste et favorise donc ainsi sa liaison. La fixation de l’agoniste va conduire à la dissociation du complexe permettant son transfert nucléaire.

C’est au sein de ce noyau que le complexe hormone/récepteur va se fixer, au moyen de deux structures dites en « doigts de zinc » (portions très conservées entre tous les récepteurs des hormones stéroïdes), sur les éléments accepteurs du génome.

L’activation du récepteur du cortisol induit une synthèse de protéines comme c’est le cas pour la lipocortine, protéine qui inhibe la phospholipase A2. Mais, elle induit aussi la répression de gènes tels ceux qui codent pour l’ACTH (phénomène à l’origine du rétrocontrôle négatif exercé par le cortisol), de nombreuses cytokines (molécules impliquées dans divers processus immunologiques) ou de collagénases et de la stromélysine (enzymes en particulier impliquées dans la destruction des cartilages dans les arthropathies inflammatoires). Ces effets peuvent être directs ou passer aussi, au moins en partie, par la répression de l’expression des protéines codées par les proto-oncogènes c-fos et c-jun [28].

Le cortisol possède des affinités voisines pour son récepteur et pour celui de l’aldostérone. Ce glucocorticoïde devrait donc être à l’origine d’une rétention hydrosodée. En fait, à concentration plasmatique physiologique, ceci ne se produit pas car le cortisol est transformé en périphérie (dans les organes cibles des minéralocorticoïdes) par la 11-β-hydroxystéroïde oxydoréductase, en cortisone qui ne présente aucune affinité pour le récepteur de l’aldostérone [Figure 26].

Figure 26 : Mécanisme d’action cellulaire des corticoïdes [48].

PhLA2 : Phospholipase A2

ARNm : Acide désoxy-ribonucléïqiue messager, Ac.Ar : Acide Arachidonique,

PGs : Prostaglandines, LTs : Leucotriènes,

Les propriétés pharmacologiques des corticoïdes peuvent schématiquement être classées en 2 catégories :

o D’une part l’action pharmacologique recherchée, essentiellement l’action anti-inflammatoire et anti-allergique,

o D’autre part des effets indésirables, car sources d’inconvénients, notamment leurs effets métaboliques.

2.1. Effet anti inflammatoire

L'inflammation ou réaction inflammatoire est la réponse des tissus vivants, vascularisés, à une agression d’origine physique, chimique ou biologique dans le but de maintenir son intégrité.

L'inflammation est un processus habituellement bénéfique, son but est de mobiliser le système immunitaire afin d'éliminer l'agent pathogène et de réparer les lésions tissulaires. Parfois l'inflammation peut être néfaste du fait de l'agressivité de l'agent pathogène, de sa persistance, du siège de l'inflammation, ou encore de régulations anormales du processus inflammatoire. La réaction inflammatoire représente un processus physiologique en réponse à l’atteinte de l’intégrité tissulaire et surtout à une agression de la micro circulation capillaire, son but est de conduire rapidement l’organisme vers la cicatrisation des tissus altérés.

Le phénomène inflammatoire se développe en trois phases successives (vasculaire, cellulaire, puis de réparation) [30].

 La phase vasculaire est précoce, ne durant que quelques minutes à quelques heures après l’agression et se caractérise par la libération de différents médiateurs vaso-actifs d’origine tissulaire (histamine, prostaglandines, leucotriènes) ou vasculaire (kinines). Il y a vasodilatation artériolaire, augmentation de perméabilité capillaire et veinulaire, provoquant œdème, érythème, chaleur, douleur et perte de fonction. La libération in situ de radicaux libres et de superoxydes aggrave les lésions.

 La deuxième phase, dite cellulaire, se développe quelques heures à quelques jours plus tard. Elle est caractérisée par l’invasion leucocytaire et des macrophages. Les leucotriènes stimulent l’activité chimiotactique des leucocytes (adhésion à l’endothélium) et leur diapédèse, et facilitent la libération des cytokines.

 Puis l’ensemble évolue vers la réparation, avec formation du tissu de granulation puis de sclérose.

Le processus inflammatoire est étroitement lié à un autre système de défense de l’organisme : le système immunitaire, ils s’imbriquent, en même temps que les facteurs de la coagulation et de la fibrinolyse. Ceci montre la complexité et l’importance de l’étude des drogues anti-inflammatoires.

Ce processus comprend :

• des phénomènes généraux : exprimés biologiquement par le syndrome inflammatoire et cliniquement de façon variable, par de la fièvre (le plus souvent) et éventuellement une altération de l’état général.

• des phénomènes locaux : l'inflammation se déroule dans le tissu conjonctif vascularisé. Les tissus dépourvus de vaisseaux (cartilage, cornée) sont incapables de développer une réaction inflammatoire complète. Les tissus épithéliaux n'ont pas de rôle actif dans le

déroulement de la réaction inflammatoire mais ils peuvent être altérés par l'agression qui déclenche l'inflammation puis être réparés au cours de la phase terminale de l’inflammation.

Des médiateurs cellulaires et moléculaires de l’inflammation interviennent dans le processus inflammatoire.

2.1.1. Les médiateurs de l’inflammation

 Les médiateurs cellulaires

A l’exception des cellules endothéliales, toutes les cellules participant à la réponse inflammatoire et immunitaire ont pour origine des cellules souches de la moelle osseuse. Ces dernières se différencient au niveau médullaire sous l’effet de cytokines et de facteurs de croissance particuliers avant d’être libérées dans la circulation générale [37].

- Les granulocytes

Les granulocytes sont les cellules les plus nombreuses dans le sang périphérique. Ils regroupent les polynucléaires neutrophiles (PNN), éosinophiles et basophiles.

Les PNN jouent essentiellement deux rôles : la phagocytose des éléments étrangers et la dégranulation.

Les PNN sont également capables de synthétiser un grand nombre de médiateurs inflammatoires lipidiques [leucotriènes (LT) et prostaglandines (PG)], et cytokiniques [les interleukines IL-1β et IL-6 ou le Tumor Necrosis Factor α (TNF-α)]. Les PPN sont les cellules clés de l’inflammation aiguë.

Les éosinophiles résident essentiellement au niveau tissulaire. Ils libèrent différents médiateurs inflammatoires comme le Platelet Activating Factor (PAF) et les leucotriènes B4 (LTB4), une grande variété de cytokines pro-inflammatoires [IL-1, IL-6, Interféron-γ (IFN-γ), TNF-α] ainsi que des chimiokines comme l’IL-8. Au niveau pathologique, les éosinophiles ont été impliqués dans les lésions tissulaires liées à l’asthme allergique.

- Monocytes et les macrophages

Les monocytes représentent 2 à 10 % des leucocytes. Ce sont des cellules jeunes qui possèdent toutes les activités migratoires, chimiotactiques, phagocytaires et sécrétoires nécessaires à leur fonction. A terme, ils migrent dans les tissus où ils se différencient en macrophages tissulaires multifonctionnels [Tableau VI].

Tableau VI

Localisation des macrophages tissulaires[37].

Les monocytes et les macrophages sont des cellules phagocytaires. Elles libèrent des espèces réactives de l’oxygène, des enzymes hydrolytiques ou des protéases qui contribuent à la destruction d’éléments étrangers. Elles interviennent particulièrement dans l’amplification de l’inflammation par une libération massive de cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-1β, IL-6,IL-12), de facteurs chimiotactiques (IL-8), de prostaglandines ou de leucotriènes (essentiellement PGE2 et LTB4) qui contribuent au recrutement et à l’activation d’autres cellules immunitaires. Par une libération plus tardive de cytokines anti-inflammatoires comme l’IL-10, elles contribuent à rétablir l’homéostasie au niveau du foyer inflammatoire.

Les monocytes sont considérés comme les cellules clés de l’inflammation chronique. Ils jouent un rôle prépondérant dans la destruction tissulaire et l’entretien du processus inflammatoire [4].

- Les lymphocytes

Il existe deux populations de lymphocytes (B et T) dont les rôles sont fondamentalement différents.

Les lymphocytes B sont essentiellement impliqués dans la synthèse d’anticorps et dans l’immunité spécifique.

Les précurseurs des lymphocytes T donnent naissance à des lymphocytes CD4 (régulateurs) et CD8 (cytotoxiques ou suppresseurs). Les lymphocytes CD8 exercent des fonctions cytotoxiques qui leur permettent d’éliminer les cellules

infectées par les pathogènes intracellulaires. Ils libèrent essentiellement de l’IFN-γ et du TNF-α. Leur implication dans les maladies inflammatoires est mal connue, et semble a priori mineur.

Les lymphocytes CD4 jouent en revanche un rôle régulateur majeur dans la réponse immunitaire et inflammatoire par la libération de cytokines spécifiques. Différentes sous populations de lymphocytes T ont été identifiées : les cellules T helper précursors (Thp) qui se différencient, selon l’environnement cytokiniques, en cellules de type Th1 avec un profil de sécrétion pro-inflammatoire (IL-2, IFN-γ, TNF-α), Th2 avec un profil anti-pro-inflammatoire (IL-4, IL-5, IL-6, IL-10) ou Th3 (encore appelées Tr1 ou lymphocytes T régulateur), libérant du Transforming Growth Factor β (TGF-β) et de l’IL-10.

- Les mastocytes et les basophiles

Les polynucléaires basophiles partagent certaines des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des éosinophiles.

Les mastocytes et les basophiles sont impliqués dans l’initiation du phénomène inflammatoire et le recrutement des cellules immunes. Plus tardivement, ils constituent également une source de cytokines : les mastocytes libèrent des cytokines pro-inflammatoires (IL-1-β, IL-6, IFN-γ, TNF-α,) tandis que les basophiles sécrètent essentiellement des cytokines régulatrices (IL-4 et IL-13).

- Les cellules endothéliales vasculaires

L’intégralité de l'appareil cardiovasculaire est tapissée d’une monocouche de cellules endothéliales (l’endothélium), régulant l’ensemble des étapes impliquées dans le transport transendothélial des leucocytes au niveau du foyer inflammatoire.

 Les médiateurs solubles

- Les médiateurs lipidiques de l’inflammation

Sous ce terme sont regroupés tous les produits terminaux du métabolisme de l’acide arachidonique, principalement les prostaglandines, les leucotriènes et le PAF. Cette voie métabolique est essentiellement catalysée par la phospholipase A2 (PLA2) de type IV, une enzyme permettant la libération de l’acide arachidonique à partir des lipides membranaires.

Deux voies enzymatiques principales divergent ensuite pour conduire, à partir de l’acide arachidonique, à la formation de médiateurs lipidiques de l’inflammation biologiquement actifs : la voie des cyclo-oxygénases (COX) et celles des lipo-oxygénases [Figure 27].

Les médiateurs inflammatoires lipidiques les plus puissants sont incontestablement la PGE2, la PGI2, et le LTB4 qui contribuent au recrutement des cellules immunitaires sur le site inflammatoire.

Figure 27 : Principales voies enzymatiques de l’inflammation,

biosynthèse des eicosanoïdes [43].

- Les cytokines

Les cytokines constituent une famille de médiateurs pro-inflammatoires et immunorégulateurs, sécrétées principalement par les cellules du système immunitaire. Seuls le TNF-α (Tumor Necrosis Factor) et les interleukines IL-1β, IL-6 et IL-8, jouent vraisemblablement un rôle majeur dans les processus inflammatoires.

o Le Tumor Necrosis Factor (TNF)

Le TNF existe sous deux isoformes, α et β. Le TNF-β (ou lymphotoxine-α), essentiellement sécrété par les lymphocytes T activés, est l’isoforme le moins actif. Le TNF-α est une protéine soluble non glycosylée de 17 kDa constitué de 157 acides aminés.

Le TNF-α soluble sous sa forme trimérisée ainsi que son précurseur membranaire sont biologiquement actifs. Le TNF-α est sécrété par une grande variété de cellules, essentiellement les monocytes et les macrophages, les PNN et dans une moindre mesure les lymphocytes T, les mastocytes et les fibroblastes. Le α agit en se fixant sur des récepteurs membranaires TNF-R1 et TNF-R2.

Acide arachidonique Phospholipase A2 Phospholipides membranaires

cyclo-oxygénases (COX) lipo-oxygénases (LOX)

Prostaglandine H2 5 HPETE Prostacyclines (PGI2) Prostaglanclines (PGD2, PGE2, PGF2 α) Thromboxane A2

Il existe des formes solubles des récepteurs au TNF-α (soluble TNFR ou sTNFR), ou dérivées de ces récepteurs (TNF Binding Protein ou TBP) qui moduleraient son activité biologique par capture de la cytokine circulante.

Le TNF-α induit la prolifération des lymphocytes, augmente le recrutement et l’activité phagocytaire des PNN ainsi que le métabolisme oxydatif par la libération d’espèces réactives de l’oxygène.

In vivo, il est capable de stimuler la synthèse de diverses protéines comme certaines cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, IL-6, IL-8, IFN-γ, TNF-α), la NO synthase inductible (iNOS) ou les métalloprotéases.

En induisant l’expression de la COX, il stimule également la synthèse des médiateurs lipidiques de l’inflammation.

Le rôle du TNF-α dans les maladies inflammatoires chroniques est maintenant clairement établi.

o Les interleukines (IL-1, IL-6 et IL-8)

L’IL-1 est une protéine de 17 kDa qui se présente également sous deux isoformes, α et β, respectivement de 159 et de 153 acides aminés. Leur synthèse peut être induite par une grande variété d’autres cytokines (incluant l’IL-1 elle-même) comme le TNF-α, l’IFN-γ et les endotoxines bactériennes. L’IL-1 est essentiellement libérée par les mononucléaires phagocytaires stimulés, les PNN, et dans une moindre mesure, par de nombreuses autres cellules comme les cellules endothéliales, les lymphocytes B et T, les fibroblastes ou encore les ostéoclastes. L’IL1–β est capable, entre autres, de stimuler les monocytes, les macrophages et les lymphocytes T [38].

L’IL-6, protéine de 185 acides aminés, est synthétisée par une grande variété de cellules parmi lesquelles les phagocytes mononucléaires représentent la source la plus importante. Les lymphocytes T, les fibroblastes, les neutrophiles, les mastocytes et les éosinophiles peuvent également la synthétiser. La libération d’IL-6 est principalement induite par les endotoxines bactériennes, le TNF-α et l’IL-1β. L’IL-6 peut également induire ou inhiber sa propre synthèse en fonction des types cellulaires considérés. L’IL-6 agit en se fixant à un récepteur spécifique (IL-6R), et est impliquée dans la prolifération des lymphocytes T. L’IL-8 est un membre de la famille des chimiokines, ensemble de cytokines impliquées dans le recrutement des cellules immunes sur le site inflammatoire par chimiotactisme.

Il existe d’autres cytokines intervenant dans la régulation des processus inflammatoires, elles exercent des activités variées selon le type cellulaire considéré.

2.1.2. La réaction inflammatoire

L’inflammation non spécifique est caractérisée par sa durée limitée dans le temps et par un rétablissement, à terme, de l’homéostasie tissulaire. Elle est dite non-spécifique lorsque l’évènement déclencheur de la réaction

inflammatoire est rencontré pour la première fois par l’organisme, et qu’elle ne fait pas intervenir la « mémoire lymphocytaire ». Chez les mammifères, la réaction inflammatoire peut être artificiellement divisée en quatre grandes étapes :

i. la reconnaissance de l’agent initiateur,

ii. une étape vasculaire impliquant un recrutement de cellules immunocompétentes au foyer inflammatoire,

iii. une amplification de la réaction par l’ensemble des cellules effectrices de l’inflammation,

iv. l’élimination de l’agent initiateur et la réparation tissulaire.

 Déclenchement de la réaction

Il est possible de classer les agents initiateurs de l’inflammation en trois grandes catégories : physiques, chimiques et infectieux (endotoxines bactériennes, les toxines, les virus), ou encore les composés toxiques libérés à l’occasion de destructions cellulaires ou tissulaires.

Au niveau endogène, les agents initiateurs de l’inflammation sont des complexes immuns anormaux ou en quantité trop importante.

Sur le plan moléculaire et cellulaire, le déclenchement de la réaction inflammatoire reste toujours dépendant de la nature de l’agresseur.

La reconnaissance de l’agent fait principalement intervenir des effecteurs cellulaires précoces comme les macrophages ou les mastocytes résidents sur le site inflammatoire, ou moléculaires comme le système multimoléculaire du complément.

 Recrutement des cellules immunocompétentes

Les cellules endothéliales constituent les principaux acteurs cellulaires de cette étape. Celles-ci sont activées sous l’effet des médiateurs libérés à l’étape précédente, (dérivés du complément, thrombine, bradykinine), l’histamine libérée par les mastocytes, le PAF, les prostaglandines, les cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-1β, INF-γ), ou les espèces réactives de l’oxygène.

 Amplification de la réaction

Les PNN, suivis des monocytes et des lymphocytes, sont à l’origine de la libération d’un grand nombre de médiateurs lipidiques et cytokiniques de l’inflammation, contribuant à l’amplification de la réaction inflammatoire. Il est possible de distinguer les médiateurs précoces et tardifs. Les médiateurs précoces incluent l’ensemble des enzymes (protéases, lipases, COX, lipoxygénases, NO-synthase, …) et espèces réactives de l’oxygène, constituant de puissants bactéricides qui peuvent contribuer à la destruction de l’agent initiateur. Les médiateurs tardifs sont essentiellement les cytokines (IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α) et les facteurs nécessitant une synthèse protéique. Ces médiateurs réactivent toutes les

cellules présentes sur le site inflammatoire, et entretiennent la réaction jusqu’à élimination de l’agent initiateur.

 Retour à l’homéostasie ou passage à la chronicité

Le retour à l’homéostasie tissulaire implique l’élimination des éléments inducteurs de l’inflammation et des produits résultants de la dégradation du tissu altéré par les cellules à vocation phagocytaire (monocytes/macrophages et PNN). Les lymphocytes et les macrophages libèrent alors des cytokines anti-inflammatoires comme l’IL-4 et l’IL-10 qui suppriment l’ensemble des processus amorcés au cours de l’étape d’amplification. Les facteurs de croissance, libérés par exemple par les macrophages, permettent la réparation des tissus lésés par l’intermédiaire d’une prolifération des fibroblastes, d’une synthèse de collagènes et de protéoglycanes.

Dans certaines conditions (persistance de l’agent initiateur, réponse inflammatoire inadaptée, facteurs génétiques et/ou environnementaux), une évolution du phénomène inflammatoire vers une chronicité pathologique peut se produire.

2.1.3. Effets anti-inflammatoire et anti-allergique des corticoïdes

Les corticoïdes agissent sur les 3 stades de l’inflammation, ils sont doués d’un effet constricteur et de diminution de la perméabilité capillaire entrainant une réduction de transaction liquidienne et cellulaire au niveau de la zone agressée. Ils possèdent une action stabilisante de la membrane cellulaire principalement par le blocage des lipides membranaires par la phospholipase A2. La destruction des cellules, la dégranulation des mastocytes, la libération des médiateurs, des enzymes lysosomales et autre facteurs agressifs (radicaux libres et superoxydes) dans le foyer inflammatoire sont ainsi limitées.

Au cours du phénomène inflammatoire, les enzymes lysosomales et les complexe immuns agressifs lèsent la membrane cellulaire, il s’ensuit une libération d’acide arachidonique qui conduit selon deux voies : la voie de la cyclo-oxygénase et la voie de la lipo-oxygénase à la synthèse de prostaglandines , de thromboxanses , des leucotriènes…etc. [22].

Les corticoïdes interviennent en augmentant la synthèse d’une protéine membranaire : la transcortine ou lipocortine qui inhibe à son tour la phosphalipase A2, l’acide arachidonique ne peut plus être libéré à partir des membranes biologiques et la biosynthèse des prostaglandines est compromise. Les glucocorticoïdes agissent à un stade précoce, ils inhibent comme les AINS la voie de la cyclo-oxygènase, mais en plus inhibent la voie de la lipo-oxygénase.

Par ailleurs, les corticoïdes diminuent l’activité des fibroblastes donc de la formation du collagène, conduisant au ralentissement des phénomènes de cicatrisation. Cet effet négatif sur la formation du tissu fibreux amène à une cicatrisation retardée des lésions.

Parallèlement à leur action anti-inflammatoire, les corticoïdes limitent les réactions d’hypersensibilité de tous types et diminuent l’immunité humorale et cellulaire. Ils inhibent la libération de l’histamine et favorisent sa dégradation, en stimulant l’activité d’une histaminase chargée de la dégradation de l'histamine. Ils inhibent par ailleurs, la libération des cytokines.

2.2. Autres effets biologiques

Les corticoïdes reproduisent les effets physiologiques du cortisol, ceux-ci sont multiples.

a. Rétroaction hypophysaire

Les corticoïdes stimulent le rétrocontrôle négatif du cortisol sur l’axe hypothalamo–hypophysaire se traduisant par une inhibition de la sécrétion d’ACTH et de CRF [6].

Ils provoquent, chez toutes les espèces une hypocortisolémie par défaut de stimulation. Son expression clinique à l’arrêt de la corticothérapie à long terme, correspond à l’insuffisance surrénalienne aiguë ou maladie d’Addison, celle ci est rare [13].

b. Effets métaboliques

Les effets métaboliques des corticoïdes intéressent divers métabolismes.  Métabolisme glucidique

Le rôle physiologique du cortisol est de fournir aux tissus des substrats énergétiques (glucose, acides gras). Les corticoïdes reproduisent ce rôle, d’où un effet bénéfique immédiat « un coup de fouet » énergétique, en début de traitement.

A long terme, l’individu n’a pas besoin de cet excédent énergétique et l’accumulation de divers substrats devient source d’effets secondaires gênants. Pa railleurs, les corticoïdes augment la production de glucose, principalement par le foie en stimulant la néoglucogenèse. Ceci est associé à un effet anti-insuline.

Il en résulte une hyperglycémie qui s’installe rapidement malgré une augmentation de la glycogénogénèse hépatique.

La dexaméthasone et la fluméthasone ont l’activité hyperglycémiante la plus importante [1].

 Métabolisme protidique

Les corticoïdes stimulent à long terme le catabolisme protidique, avec libération d’acides aminés glucoformateurs [22]. Cet effet participe à la diminution de la synthèse de la substance fondamentale (collagène matrice osseuse).

 Métabolisme lipidique

Les corticoïdes entrainent une lipolyse, fournissant du glycérol et des acides gras nous estérifiés, par potentialisation de l’action des peptides lipomobilisateurs et des catécholamines [16].

 Métabolisme hydro-électrolytique

Les corticoïdes augmentent la filtration glomérulaire et limitent l’action de la vasopressine, provoquant une polyurie compensée par une polydipsie. A forte dose ils peuvent exercer un effet de type minéralo-corticoïde (rétention sodée et hypokaliémie). La rétention sodée s’accompagnant d’une rétention d’eau de l’organisme.

Cette activité est faible pour le cortisol, puisque à doses équivalentes celui-ci est 350 fois moins actif que l’aldsotérone. Cette activité est encore moindre pour la prednisone et la prednisolone, pratiquement nulle pour les autres corticoïdes artificiels [Tableau V].

Tableau V

Activités comparatives de quelques corticoïdes

Activités comparatives de quelques corticoïdes

DCI Activité

anti-inflammatoire Activité minéralo-corticoïde Freinage de l’axe HHS Cortisone 0,8 1 1 (court) Cortisol 1 1 1 Prednisone 3,5 0,8 4 Prednisolone 4 0,8 4 Méthyl-prednisolone 5 0,5 4 Dexaméthasone 30 0,1 50 (long) Bêtaméthasone 30 0,1 50 (long)

 Relation Structure-Activité

Les corticoïdes se caractérisent par une structure stéroïdique comportant des fonctions chimiques particulières, jouant un rôle essentiel dans leur activité biologique.

L’altération de l’une d’entre elles entraine la perte de l’activité corticoïde [Tableau VI].

La cortisone a été le premier corticoïde utilisé pour ses propriétés anti inflammatoires. Des modifications de sa structure ont amené à des augmentations du rapport activité anti inflammatoire/activité minéralo corticoïde. Hélas pour tous les composés développés les effets anti-inflammatoires et ceux sur le métabolisme glucido-protidique sont parallèles.

Ainsi :

o Tous les AI stéroïdiens utilisés sont hydroxylés en 17α

o Certaines modifications de la structure chimique entrainent des modifications du comportement pharmacocinétique et de l’activité biologique des corticoïdes.

Cycle A : la double liaison en 4-5 et la fonction cétone en C3 sont

indispensable à l’activité anti-inflammatoire.

L’introduction d’une double liaison en postion 1-2 augmente l’effet anti-inflammatoire mais également l’effet sur le métabolisme des glucides ainsi que la rétention sodée. C’est le cas de la prednisone et de la prednisolone.

Cycle B : la substitution en 6 α peut entrainer des effets différents : - Dans le cas du cortisol, la 6 α méthylation augmente l’effet

anti-inflammatoire et l’effet minéralo-corticoide.

- A l’opposé, la 6 α méthylpredrisolone a un pouvoir légèrement supérieur et minéralo-corticoide moindre que la predrisolone

- La présence d’un atome de fluor en position 9 α augmente toutes les activités biologiques des corticoïdes en diminuant la densité électronique à proximité du groupement 11 β hydroxyle.

Cycle C : la présence d’un atome d’oxygène en C11 est indispensable

pour l’activité antibactérienne (on parle de 11 oxystéroïdes).

Cycle D : l’hydroxylation ou la méthylation en position 16 réduit fortement le pouvoir de rétention sodée et modifie légèrement les effets anti-inflammatoires.