Relevance of Ethylglucuronide as a marker of alcohol consumption : development of dosage methods and study of factors potentially affecting its production

par Alaa Al Saabi

Thèse de doctorat en Pharmacologie fondamentale

Sous la direction de Nicolas Picard et de Delphine Allorge.

Soutenue le 03-07-2013

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine (laboratoire) et de Pharmacologie des immunosuppresseurs et de la transplantation (laboratoire) .


  • Résumé

    La consommation excessive d’alcool présente des risques élevés pour l’individu et pour la société ; elle est fréquemment associée à une augmentation du risque d’accidents, d’actes de violence, et peut également conduire à court et/ou à long terme à de graves maladies et à des problèmes sociaux. Dès lors, l’utilisation de marqueurs fiables permettant de détecter une consommation excessive d’alcool, ponctuelle ou chronique, s’avère nécessaire pour prévenir des conséquences néfastes de l’abus d’alcool. L’éthylglucuronide (EtG) est un marqueur d’alcoolisation utilisé en toxicologie clinique (alcoologie) et médicolégale. Par rapport aux marqueurs indirects d’alcoolisation (CDT, γ-GT), ce métabolite mineur de l’éthanol est très spécifique et est quantifiable dans diverses matrices biologiques. La production d’EtG est catalysée par des enzymes de la famille des UDP-glucuronosyl-transférases (UGT). Cependant, les UGT impliquées dans la glucuronoconjugaison de l'éthanol, ainsi que les sources potentielles de variabilité interindividuelle de la production d'EtG, sont encore mal connues. Nos travaux ont ainsi consisté à (1) développer et valider une méthode de dosage de l’EtG dans différentes matrices biologiques par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem, (2) identifier les UGT humaines impliquées dans la glucuronoconjugaison de l’éthanol et étudier la contribution relative de chaque isoforme active au niveau hépatique, (3) étudier l’impact de substances fréquemment utilisées par les consommateurs d’alcool sur la production d’EtG in vitro, (4) étudier l’impact de polymorphismes génétiques fonctionnels des UGT sur la production hépatique d’EtG, et enfin (5) évaluer l’impact de la consommation de cannabis et d’autres drogues sur la production d’EtG à l’aide de prélèvements post-mortem. Ces travaux ont notamment permis de montrer que (1) l'éthanol est glucuronoconjugué principalement par le foie, puis dans une moindre mesure par les reins et par l'intestin, (2) les UGT1A9 et 2B7 sont les deux enzymes majoritairement impliquées dans la glucuronoconjugaison de l’éthanol, quel que soit l’organe considéré, (3) la morphine, la codéine, la nicotine et la cotinine n’entraînent aucune modification des taux de production d’EtG in vitro ; le lorazépam et l'oxazépam augmentent légèrement cette production (p = 0,2 et 0,065, respectivement) ; le cannabidiol inhibe la glucuronoconjugaison de l’éthanol par un mécanisme non-compétitif (CI50 = 1,17 mg/L; Ki = 3,1 mg/L), alors que le cannabinol augmente cette glucuroconjugaison de manière concentration-dépendante (p <0,05), (4) les SNP c.-900G>A affectant l’UGT2B7 et IVS1+399T>C affectant l’UGT1A9 augmentent légèrement la production d’EtG in vitro. Enfin (5) le rapport des concentrations sanguines EtG/éthanol apparaît significativement plus élevé chez des co-consommateurs de cannabis et/ou d’autres drogues que chez des consommateurs d’alcool seul. L’ensemble de ces résultats démontre l’existence de plusieurs facteurs pouvant potentiellement influencer la production d’EtG et devraient donc être pris en considération lors de l’interprétation de sa concentration in vivo.

  • Titre traduit

    Intérêt de l'Ethylglucuronide comme marqueur d'alcoolisation : développement de méthodes de dosage et étude des sources de variabilité de sa production


  • Résumé

    Alcohol abuse is frequently associated with an increased risk of road accidents and violence, and can also lead to serious social and health problems. Therefore, the use of reliable markers to detect excessive punctual and/or chronic consumption of alcohol is necessary to prevent the harmful consequences of alcohol abuse. Ethylglucuronide (EtG) has been proposed as a marker of alcohol consumption in a variety of clinical and forensic contexts. Compared with the indirect markers (e.g. CDT, γ-GT), this minor metabolite of ethanol is very sensitive and specific, and is quantifiable in various biological matrices. It is formed by conjugation of ethanol with uridine 5’-diphosphate glucuronic acid (UDP-GA) via the action of UDP-glucuronosyltransferase (UGT) enzymes. However, the knowledge of the UGTs involved in the glucuronidation of ethanol, and the potential sources of the interindividual variability of EtG production are still not clearly established. The aims of our work were (1) to develop and validate a method for the determination of EtG in different biological matrices by gas chromatography coupled with tandem mass spectrometry, (2) to identify the human UGT isoforms involved in the glucuronidation of ethanol, and then to evaluate qualitatively and quantitatively their specific contribution in the formation of EtG, (3) to study the impact of the co-administration of drugs frequently used by ethanol consumers on the in vitro production of EtG, (4) to study the impact of functional genetic polymorphisms of two UGTs on the hepatic production of EtG, and finally (5) to study the impact of the consumption of cannabis and other drugs on the production of EtG using post-mortem samples. The main results of our study showed that (1) ethanol is primarily glucuronidated by the liver and, to a lesser extent, by kidneys, (2) UGT1A9 and 2B7 were identified as the main human UGTs involved in ethanol glucuronidation, (3) morphine, codeine, nicotine, and cotinine did not modify EtG in vitro formation rate; lorazepam and oxazepam produced a minor, but not significant, increase of EtG formation. Only cannabinol and cannabidiol significantly affected ethanol glucuronidation; cannabinol significantly increased the glucuronidation of ethanol in a concentration-dependent manner, whereas cannabidiol inhibited the glucuronoconjugaison of ethanol by a non-competitive mechanism (CI50 = 1.17 mg / L; Ki = 3.1 mg / L), (4) the SNP c.-900G>A and IVS1+399T>C affecting UGT2B7 and UGT1A9, respectively, seem to increase the in vitro production of EtG, and (5) cannabis and/or drugs consumption (mainly opioids, benzodiazepines, and paracetamol) seem to be associated with ratios of blood concentrations of EtG/ethanol significantly higher than those observed among only alcohol consumers. Taken together, these results show the existence of several factors that could potentially influence the production of EtG, and that should be taken into account when interpreting its concentration in vivo.


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  • Détails : 1 vol. (191 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 168-190

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  • Cote : 50.379-2013-006
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