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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 …
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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
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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)
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III.4. Expression tissulaire des cytochromes P450
Foie (+++) :
70 % dans RE hépatocytes
Non exclusive
Passage obligatoire si administration orale
Poumons, intestin, rein (++)
Peau, placenta (+)
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Cas particulier: Déshalogénations�Déshalogénation oxydative:
�Déshalogénation réductive:
�Déshydrohalogénation et oxydation:
P450
HexaChlorocycloHexane
Lindane
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�Remarque: de nombreuses réactions d’hydrolyses sont réalisées par des hydrolases non P450 dépendantes plus ou moins spécifiques
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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)
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- Métabolisme du benzène : formation de l’époxybenzène
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III.8. Variations
� Facteurs génétiques
Espèce, individus, âge, sexe
� Facteurs externes
Induction ou inhibitionLiées à médicaments, toxiques, alimentation, pathologies
� Cf TD
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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
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Autres oxygenases
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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
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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
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- Métabolisme du benzène : hydrolyse de l’époxybenzène
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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� 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
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+ H-X
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Toxique
Toxique
Foie
Reins
�Conjugaison des époxydes
�Conjugaison des dérivés halogénés
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- Métabolisme du benzène : glutathion conjugaison de l’époxybenzène
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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
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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
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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)
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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
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