Conception et évaluation d'antidotes potentiels des anticoagulants oraux directs

Design and evaluation of potential antidotes to direct oral anticoagulants

• Auteur / Autrice : Georges Jourdi El Jerdi
• Direction : Bernard Le Bonniec, Isabelle Gouin-Thibault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 27/09/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Innovations Thérapeutiques en hÉMostase (Paris ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascale Gaussem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Gaussem, Peter Lenting, Patrick Mismetti, Sophie Susen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Peter Lenting, Patrick Mismetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antidotes

Dabigatran

Coagulation

Diagnostic différentiel

Pharmacodynamie

Anticoagulants oraux directs

Mots clés libres

Anticoagulants oraux directs

Antidote

Pharmacodynamie

Diagnostic différentiel

A2Macroglobuline

Coagulation

Direct oral anticoagulants

Antidote

Pharmacodynamics

Differential diagnosis

A2Macroglobulin

Coagulation

Résumé

Les anticoagulants oraux directs (AOD) représentent une avancée thérapeutique majeure dans le traitement et la prévention de la thrombose. Ils inhibent la thrombine (dabigatran) ou le facteur Xa (FXa ; xabans). Ils sont prescrits à dose fixe, ont une pharmacocinétique prévisible, une fenêtre thérapeutique large mais comme tout anticoagulant, sont associés à un risque hémorragique. Nous avons débuté ce travail en même temps que l'essor de ces médicaments et examiné trois problématiques. Les xabans présentent de façon inattendue une pharmacodynamie (PD) différente entre eux, notamment en termes de sensibilité au temps de Quick (TQ). Nous avons analysé la vitesse d'inhibition du FXa par les xabans pour expliquer cette différence. Pour cela, nous avons estimé les constantes d'inhibition (KI) et d'association (kass) et montré que le rivaroxaban inhibe le FXa quatre fois plus rapidement que l'apixaban. Utilisées pour modéliser in silico le TQ ainsi que le test plus sensible de génération de thrombine (TGT), nous avons montré que ces constantes enzymatiques expliquent à elles seules la PD différente des xabans. Ce travail a fait l'objet d'une publication dans Thrombosis & Haemostasis. Seul un antidote pour le dabigatran est actuellement commercialisé. Plusieurs antidotes des xabans sont en cours de développement mais ne sont pas encore disponibles et présentent des limites non négligeables. Nous avons conçu, préparé et évalué un antidote qui neutralise les xabans sans interférer avec l'hémostase. Cet antidote faisant l'objet d'une demande de brevet, consiste en un complexe (GDFXa-a2M) formé de FXa dépourvu de domaine Gla (GDFXa) séquestré par de l'a2Macroglobuline (a2M). Pour préparer ce complexe, l'a2M a été purifiée à partir du plasma humain puis incubée avec du GDFXa. Les affinités des xabans pour GDFXa-a2M sont comparables à celles pour le FXa. Son efficacité et sa neutralité ont été testées in vitro en présence ou non de xabans, de dabigatran ou d'héparines et de ses dérivés par test de génération de fibrine (TGF), thromboélastométrie (Rotem) et tests chromogéniques. Un simple excès de GDFXa-a2M neutralise à 100% les xabans, et, de façon inattendue, à environ 80% le dabigatran et au moins 50% l'héparine (et ses dérivés). En cas d'anomalie d'un test de coagulation, GDFXa-a2M permet, après addition in vitro, un diagnostic différentiel entre traitement anticoagulant et coagulopathies puisqu'il n'interfère pas avec ces tests : il ne modifie par exemple pas un test réalisé sur un plasma déficitaire en facteurs vitamine K dépendants. L'efficacité et la sécurité de GDFXa-a2M ont été évaluées in vivo et ex vivo chez la souris. GDFXa-a2M diminue le saignement induit par le rivaroxaban ou le dabigatran. Sa demi-vie, estimée à 85 min, permet une neutralisation de l'effet anticoagulant en une seule administration par IV bolus. Des tests de coagulation ex vivo, et l'absence d'élévation des d-dimères ou des complexes thrombine-antithrombine confirment l'absence de potentiel thrombogène de GDFXa-a2M. Au total, GDFXa-a2M serait un nouvel antidote prometteur des AOD et dérivés hépariniques dépourvu d'effet anti- ou procoagulant et permettant de plus un diagnostic différentiel entre coagulopathie et traitement anticoagulant.

Direct Oral Anticoagulants (DOAC) represent a major therapeutic progress for the treatment and prevention of thrombosis. They inhibit thrombin (dagigatran) or factor Xa (FXa; xabans). They are prescribed at fixed doses and have predictable pharmacokinetic and large therapeutic range, however, like any anticoagulant, they are associated with increased hemorrhagic risk. We started our work in parallel to the DOAC development and studied three issues. Unexpectedly, xabans have different pharmacodynamics, particularly in term of sensitivity to global coagulation assays, namely prothrombin time (PT). We studied the kinetics of FXa inhibition by xabans in order to rationalize this discrepancy. We determined the equilibrium inhibition constants (KI) and association rate constants (kass) and found that rivaroxaban neutralises FXa four-fold more rapidly than apixaban. Used in numerical integration to evaluate the impact of FXa inhibition on PT and thrombin generation test (TGT), a more sensitive assay, we concluded that kon values for FXa of xabans rationalize the pharmacodynamics discrepancy. This work was published in Thrombosis & Haemostasis. One unique antidote to dabigatran is actually commercialized. Many others targeting xabans, are under clinical trials, however they are not yet available and present number of limits. We have conceived, prepared and evaluated an antidote neutralizing xabans while being neutral with regard to hemostasis. A patent is deposited. The antidote consists of GDFXa-a2M complex which is formed by Gla-domainless FXa (GDFXa) neutralised and sequestered by a2Macroglobuline (a2M). To prepare GDFXa-a2M complex, a2M was purified from human plasma and incubated with GDFXa. Affinity of xabans to FXa and GDFXa-a2M were comparable. Its efficacy and neutrality was tested in vitro in the presence or not of xabans, dabigatran, heparin and heparinoid derivatives by clot waveform assay, thromboelastography (Rotem) and chromogenic assays. An excess of GDFXa-a2M fully neutralized (100 %) xabans, and, surprisingly, at least 80 % dabigatran and 50 % heparin (and derivatives). In case of abnormal coagulation test, GDFXa-a2M would allow, after in vitro addition, differential diagnosis between anticoagulant treatment and coagulopathies as it does not interfere with these tests: for instance, it did not affect the clotting time of plasma lacking functional vitamin K dependent coagulation factors. GDFXa-a2M eficacy and safety were evaluated in vivo and ex vivo in mouse. GDFXa-a2M significantly decreased bleeding induced by rivaroxaban or dabigatran. Its half-life, estimated around 85 min, allows neutralization of anticoagulant effect following a single IV bolus administration. Ex vivo coagulation tests and the absence of increased levels of d-dimers and thrombin-antithrombin complex confirm the absence of thrombotic potential of GDFXa-a2M. In total, GDFXa-a2M is an attractive novel antidote of DOAC and heparinoid derivatives, with neither pro- nor anti-coagulant effect, allowing therefore differential diagnosis between coagulopathy and anticoagulant treatment.