Le dosage des cytochromes P450 (CYPs) humains par spectrométrie de masse : applications en toxicologie

The dosage of cytochromes P450 (CYPs) humans by mass spectrometry : applications in toxicology

• Auteur / Autrice : Ahmad Al Ali
• Direction : Philippe Beaune
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie
• Date : Soutenance le 10/06/2014
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bases moléculaires de la réponse aux xénobiotiques
• Jury : Président / Présidente : Olivier Laprévote
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Beaune, Olivier Laprévote, André Guillouzo, Emmanuelle Leize-Wagner, Alain Brunelle, David Touboul
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André Guillouzo, Emmanuelle Leize-Wagner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéomique

Médicaments -- Toxicologie

Médicaments -- Métabolisme

Analyse

Cytochrome P450

Spectrométrie de masse

Mots clés libres

Cytochrome P450

Spectrométrie de masse

Multiple reaction monitoring

Quantification sans marquage

Microsomes de foie humain

Baculosomes

Cytochrome P450

Mass spectrometry

Multiple reaction monitoring

Label-free quantification

Liver microsomes

Baculosomes

Résumé

Les cytochromes P450 (CYPs) jouent un rôle essentiel dans le métabolisme oxydatif de nombreux composés endogènes et exogènes. L’expression de CYPs est extrêmement variable en fonction de facteurs physiopathologiques, génétiques et environnementaux. Le métabolisme des xénobiotiques par les CYPs dépend en partie de la nature, de la quantité et de l’activité d’isoformes des CYPs impliqués. L'analyse quantitative de l'expression de CYP dans les organes du métabolisme, tels que le foie, sont d'une importance particulière étant donné que la biotransformation réalisée par les CYPs est souvent un facteur critique qui affecte l'efficacité, la disponibilité et la toxicité des médicaments chez l'homme. La technique actuelle de dosage la plus courante est l’immunoquantification par Western Blot. Cette technique est limitée par la disponibilité et la spécificité de l'anticorps. Les techniques de protéomique par spectrométrie de masse, permettant d’analyser de très faibles quantités de protéines en mélange, sont les méthodes de choix pour l’identification et la quantification des CYPs dans différents organes. Nous avons développé et validé une méthode pour doser 6 CYPs (1A2, 2C9, 2D6, 2J2, 3A4 et 3A5) par spectrométrie de masse en couplage chromatographique. Cette méthode, simple, rapide de sensibilité satisfaisante et peu coûteuse, a été validée dans différents types de matrices biologiques (lignées cellulaires hépatiques et neuronales, baculosomes). Ensuite, elle a été appliquée à grande échelle pour l’analyse de 50 foies humains (microsomes et mitochondries) afin d’étudier la relation phénotype/génotype pour les CYPs. Cette méthode pourra être appliquée à d’autres CYPS, est un outil utile qui permettra d’améliorer la compréhension et la prédiction pharmacocinétique et toxique de médicaments et d’autres produits chimiques.

Cytochromes P450 (CYPs) play a key role in the oxidative metabolism of many endogenous and exogenous compounds. The expression of CYPs is extremely variable depending on patho-physiological, genetic and environmental factors. The metabolism of xenobiotics by CYPs depends on the nature the quantity and the activity of CYP isoforms involved. Quantitative analysis of CYP expression in organs such as liver, are of particular importance since the biotransformation performed by CYPs is often a critical factor that affects the efficiency, availability and drug toxicity in humans. The most common technique is the immune-quantitation (Western Blot). This technique is limited by the availability and specificity of the antibody. Mass spectrometry-based proteomics, able to analyze very small amounts of protein in a mixture, are the methods of choice for identification and quantification of CYPs in different organs. We developed and validated a method for dosing 6 CYPs (1A2, 2C9, 2D6, 2J2, 3A4 and 3A5) by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This simple, rapid, low-cost method has an adequate sensitivity, and has been validated in different types of biological matrices (liver and neuronal cell lines, baculosomes). It has been applied at large-scale to analyze these 6 CYPs in 50 human livers samples (microsomes and mitochondria) to study the phenotype/genotype relationship. This method, which could easily be applied to other CYPs, provides an important tool to improve the understanding and prediction of pharmacokinetics and toxicity profile of drugs and other chemicals.