Etudes pharmacocinétique et pharmacogénétique du tacrolimus et mise au point d’une technique de recherche de biomarqueurs urinaires pour le diagnostic précoce du dysfonctionnement du greffon rénal

Pharmacokinetic and pharmacogenetic study of tacrolimus and urinary biomarker discovery in renal transplant recipients

• Auteur / Autrice : Khaled Benkali
• Direction : Annick Rousseau, Pierre Marquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science - Technologie - Santé. Pharmacologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Limoges

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pharmacocinétique

Rein -- Transplantation

Résumé

Le suivi régulier et non invasif de l’état du greffon et l’individualisation des traitements immunosuppresseurs peuvent améliorer à long terme la réussite de la greffe rénale. Dans cette optique, les objectifs principaux des études menées au cours de ce travail de thèse étaient : (i) l’étude de l’influence du polymorphisme du gène hPXR NR1I2 codant pour le pregnane X receptor (PXR) qui régule l’expression de protéines impliquées dans la pharmacocinétique du tacrolimus, (ii) l’analyse pharmacocinétique de population du tacrolimus chez des patients adultes transplantés rénaux et le développement d’un estimateur Bayesien adapté à l’estimation des paramètres pharmacocinétiques individuels à partir d’un nombre limité de prélèvements sanguins, (iii) la mise au point de techniques de recherche de biomarqueurs de dysfonction du greffon rénal par l’analyse Nano-LC-MALDI-TOF/TOF du peptidome urinaire. Une forte influence d’une mutation ponctuelle (‑25385C>T) du gène hPXR NR1I2 a été montrée sur la pharmacocinétique du tacrolimus. L’élimination du tacrolimus était significativement diminuée chez les patients porteurs de l’allèle muté, ce qui pourrait favoriser la toxicité du tacrolimus chez ces patients ou l’inefficacité thérapeutique dans les premiers jours de traitement chez les homozygotes sauvages. L’approche pharmacocinétique de population (NONMEM) a mis en évidence une relation entre l’hématocrite, le polymorphisme du gène hPXR NR1I2 et la clairance du tacrolimus. Ce modèle de population a servi de base au développement d’un estimateur Bayesien capable d’estimer avec précision les indices d’exposition, au moyen de trois prélèvements sanguins (0, 1h, et 3h après administration du tacrolimus). La mise au point d’une technique de recherche de biomarqueurs urinaires a permis de quantifier les sources de variabilité qui peuvent interférer avec la découverte de biomarqueurs urinaires, avant de vérifier le pouvoir discriminant de cette méthode chez des patients transplantés rénaux présentant ou non des signes histologiques de néphropathie chronique. Au total, ces travaux apportent, d’une part, des connaissances pharmacogénétiques d’aide à l’individualisation de la première dose de tacrolimus et à la détection des patients potentiellement à risque de toxicité et d’autre part, des outils pharmacocinétiques d’individualisation de posologie en cours de traitement et analytiques de recherche de biomarqueurs urinaires d’atteinte du greffon.

To improve renal transplant recipients’ outcomes, non-invasive monitoring of the graft status and dose adjustment of immunosuppressive drugs might be helpful. The aims of the studies carried out during this thesis were: (i) to study the influence of hPXR NR1I2 polymorphisms on tacrolimus pharmacokinetics, as Pregnane X receptor (PXR) is a nuclear receptor which regulates the expression of proteins involved in tacrolimus metabolism and disposition; (ii) to characterize the population pharmacokinetics of tacrolimus in renal transplant patients and develop a bayesian estimator for individual AUC prediction; and (iii) to develop a reliable nano-LC-MALDI-TOF/TOF method for peptide biomarker discovery in urine, for the non invasive diagnosis of renal allograft dysfunction. A significant impact of the -25385C>T single nucleotide polymorphism of hPXR NR1I2 on tacrolimus elimination was found. Tacrolimus apparent clearance was significantly lower in mutated patients, which could lead to higher toxicity in these patients and/or therapeutic inefficiency in homozygous wild type patients during the first days following drug administration. The population pharmacokinetic analysis showed a significant influence of hematocrit level and hPXR NR1I2 polymorphisms on tacrolimus clearance. A reliable Bayesian estimator, able to predict tacrolimus exposure indices using only three whole blood concentrations (0, 1 and 3 hours post-dose), was developed. A nano-LC-MALDI-TOF/TOF technique was developed and validated for the discovery of peptide biomarkers in urine. The robustness of this technique was demonstrated by correct group allocation when urines from transplant patients with and without chronic nephropathy were compared. Overall, this program resulted in pharmacogenetic knowledge that might be useful for tacrolimus first dose individualization and for detecting patients with higher toxicity risks, a pharmacokinetic tool for tacrolimus dose adjustment during therapy, and an analytical tool for biomarker discovery which might lead to the non-invasive diagnosis of renal allograft dysfunction.