Warning: settype() expects parameter 2 to be string, array given in /home/mochb/public_html/header.php on line 88 Erythropoïétine et son utilisation en thérapeutique - NewsDoc - Cours de médecine / annonces gratuites
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Erythropoïétine et son utilisation en thérapeutique
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Physiologie :
A - Mode d'action, cellules cibles :
L'érythropoïétine agit sur les cellules cibles par l'intermédiaire d'un récepteur spécifique présent essentiellement sur les progéniteurs érythroblastiques, et à un moindre degré sur les progéniteurs mégacaryocytaires.
Dans la lignée érythroblastique, les récepteurs à l'érythropoïétine apparaissent sur les précurseurs immatures (BFU-E).
Leur expression augmente au cours de la différenciation érythroblastique et devient maximale au niveau des précurseurs plus matures (CFU-E).
Ces récepteurs sont toujours présents en faible nombre à la surface cellulaire.
Il a été démontré, par des expériences de liaison avec l'érythropoïétine marquée, soit l'existence d'un seul type de récepteur (haute affinité), soit de 2 types de récepteurs de haute et de basse affinité .
Les expériences de pontage qui fixent de façon irréversible l'érythropoïétine marquée sur son récepteur montrent que celle-ci se lie au moins à 3 protéines de poids moléculaire de 66,85 et 100 kD suggérant donc une structure multimétrique du récepteur.
Seul le gène codant pour la protéine de 66 kD a été cloné chez l'homme et la souris.
Cette chaîne fait partie de la superfamille des récepteurs aux facteurs de croissance hématopoïétiques qui comprend actuellement les récepteurs à l'IL-3, l'IL-4, l'IL-5, l'IL-6, l'IL-7, la chaîne de l'IL-2, le G-CSF, le GM-CSF, le LIF. Font également partie de cette famille les récepteurs à la prolactine et à l'hormone de croissance.
Le mode de transmission du signal après fixation du ligand sur son récepteur n'est pas encore complètement connu : il a cependant été démontré que l'érythropoïétine induit spécifiquement la phosphorylation du récepteur sur la tyrosine, dès les premières minutes qui suivent sa liaison.
Des travaux in vitro ont montré que l'érythropoïétine peut stimuler la prolifération des mégacaryocytes.
Cependant, in vivo, l'érythropoïétine ne semble pas agir notablement sur le chiffre des plaquettes puisque les malades atteints de polyglobulie secondaire ont un chiffre des plaquettes normal malgré un taux d'érythropoïétine élevé. De même, les souris transgéniques pour le gène de l'érythropoïétine ont un chiffre des plaquettes normal.
B - Gène et protéine :
Le gène de l'érythropoïétine a été cloné à la fois chez l'homme, la souris et le singe.
Il est localisé chez l'homme sur le chromosome 7 dans la région q21. Il contient 5 exons et 4 introns. Le gène est très conservé selon les espèces.
Il existe 94 % d'homologie entre le gène humain et le gène de singe et 80 % d'homologie entre le gène murin et le gène humain.
Cette homologie importante explique l'absence de spécificité d'espèce dans l'activité biologique de l'érythropoïétine. Le gène code pour une protéine de 193 acides aminés.
Le peptide signal, constitué de 27 acides aminés, est clivé, de plus la molécule perd l'arginine terminale en position 166 : l'érythropoïétine circulante est donc constituée de 165 acides aminés.
La molécule d'érythropoïétine est fortement glycosylée avec 3 sites de N-glycosylation et un site de O-glycosylation.
Une fois complètement glycosylée, la molécule a un poids moléculaire de 30 400 D, dont 40 % sont représentés par des carbohydrates.
L'action biologique in vivo est dépendante de la glycosylation : si la molécule perd ses acides sialiques, les galactoses mis à nu sont reconnus par les récepteurs hépatiques spécifiques, la molécule est alors rapidement épurée de la circulation.
Sous cette forme, l'érythropoïétine est encore active in vitro.
En revanche, si la molécule est complètement déglycosylée, elle va s'agréger et devenir complètement inactive in vivo et in vitro.
Aucun test pratiqué jusqu'à maintenant n'a montré de différence importante entre l'érythropoïétine urinaire, l'érythropoïétine endogène et l'érythropoïétine recombinante.
Les seules différences détectées sont de subtiles différences dans la glycosylation. Le site actif de la molécule qui se fixe sur le récepteur est encore inconnu.
La protéine n'a pas pu être encore cristallisée.
Il existe plusieurs modèles hypothétiques de conformation dans l'espace, un de ceux-ci la représente constituée de 4 hélices alpha antiparallèles reliées par 2 boucles, par analogie avec la structure de l'hormone de croissance, dont le récepteur appartient à la même superfamille de récepteurs.
C - Régulation de la production et lieu de synthèse :
Le rein est le site principal de la synthèse de l'érythropoïétine et sa synthèse est induite par le niveau de l'oxygénation rénale.
Chez un animal soumis à un stimulus hypoxique, on détecte de l'ARNm de l'érythropoïétine dès la première heure suivant l'hypoxie.
Le contrôle de la régulation transcriptionnelle du gène de l'érythropoïétine commence juste à être élucidé grâce à des modèles de souris transgéniques pour le gène de l'érythropoïétine ou des lignées cellulaires qui synthétisent de l'érythropoïétine.
Des séquences régulatrices activatrices ont été décrites en 3' du gène ainsi que des séquences en 5' qui sont spécifiques de tissu.
D'autre part, des travaux récents suggèrent qu'une protéine héminique jouerait un rôle régulateur sur la transcription : si l'oxygénation tissulaire est adéquate, cette protéine fixe l'oxygène et inhibe la transcription d'érythropoïétine.
En l'absence d'oxygène, la forme désoxygénée de cette protéine héminique pourrait induire la production d'érythropoïétine.
Enfin, l'existence d'une protéine dont l'action essentielle serait d'augmenter la demi-vie de l'ARNm a été proposée.
La nature exacte des cellules responsables de la synthèse de l'érythropoïétine a fait l'objet de nombreuses controverses. Par des techniques d'hybridation in situ sur des coupes de rein de souris rendues très anémiques, il a été démontré que les cellules marquées se situent au niveau du cortex et de la médullaire externe du rein.
Ce sont des cellules en position juxtatubulaire, très probablement des cellules endothéliales vasculaires.
Le foie est un site annexe de la synthèse d'érythropoïétine chez l'adulte, mais semble être l'organe principal de sa synthèse pendant la vie foetale.
La majorité (80 %) des cellules qui sécrètent l'érythropoïétine semble être les hépatocytes, principalement localisés autour des veines centro-lobulaires.
Les autres cellules responsables de la sécrétion sont des cellules en position interstitielle qui pourraient donc être de même nature que celles décrites dans le rein.
D - Physiopathologie de la production d'érythropoïétine :
L'érythropoïétine est habituellement présente en très faibles quantités dans le sérum et dans les urines.
Chez les patients à fonction rénale normale, le taux d'érythropoïétine augmente lorsqu'il existe une hypoxie tissulaire dont l'origine peut être anémique, secondaire à un syndrome pulmonaire obstructif, à un shunt cardiaque droit-gauche ou, beaucoup plus rarement, à une anomalie de l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène.
Par exemple, chez les patients atteints d'anémie par carence martiale, l'augmentation du taux d'érythropoïétine se fait en fonction du taux de l'hémoglobine selon une droite de régression dont on peut calculer la pente.
Dans d'autres circonstances pathologiques, anémie inflammatoire, anémies du cancer, anémie liée au SIDA, la sécrétion d'érythropoïétine reste proportionnelle à la diminution du taux de l'hémoglobine, mais la pente de la droite de régression est plus faible : il existe un déficit relatif en érythropoïétine.
Enfin, dans l'anémie de l'insuffisance rénale, le déficit presque absolu de synthèse d'érythropoïétine est la cause principale de l'anémie.
En effet, même si dans certains cas le taux d'érythropoïétine endogène augmente avec l'anémie, cette augmentation reste très modérée et n'est jamais en rapport avec le degré de l'anémie.
En thérapeutique, le taux d'érythropoïétine endogène va donc permettre de prévoir une éventuelle réponse au traitement par l'érythropoïétine recombinante.
Actuellement, le taux de l'érythropoïétine sérique peut être mesuré avec précision.
Des trousses de dosage utilisant des techniques radio-immunologiques ou des techniques ELISA sont commercialisées.
Le taux circulant chez le sujet non anémique est identique quel que soit l'âge chez l'homme et chez la femme, et varie entre 5 et 30 mU/ml.
Il a été décrit des variations nycthémérales minimes.
Dans certaines circonstances pathologiques, il existe une sécrétion d'érythropoïétine qui n'est plus régulée par les stimuli physiologiques.
C'est le cas des tumeurs rénales malignes ou des kystes du rein, des hépatomes, des hémangioblastomes du cervelet.
La sécrétion ectopique d'érythropoïétine par des fibromes utérins et des léiomyomes a été exceptionnellement décrite, mais à une époque où le dosage n'avait pas la fiabilité actuelle.
Dans la maladie de Vaquez, la polyglobulie n'est pas liée à une hypersécrétion d'érythropoïétine mais à une dysrégulation de la croissance des progéniteurs érythroblastiques et la polyglobulie entraîne un effondrement du taux d'érythropoïétine endogène.
E - Pharmacocinétique, pharmacodynamique :
Lorsque l'érythropoïétine recombinante est injectée par la voie intraveineuse, on observe un pic sérique immédiat important, dépendant de la dose, puis une décroissance rapide jusqu'au retour aux taux de base en 24 à 48 h.
Chez le volontaire sain, la demi-vie est approximativement de 5 h après la première injection, elle diminue aux environs de 4 h après des injections multiples probablement en raison de l'augmentation du nombre des érythroblastes (et donc du nombre de récepteurs) dans la moelle.
Le profil pharmacocinétique de l'érythropoïétine recombinante chez les malades rénaux est semblable à celui observé chez les volontaires sains, avec cependant une tendance à demi-vie plus longue.
Lorsque l'érythropoïétine est injectée par la voie sous-cutanée, le taux sérique maximal atteint est plus tardif, aux alentours de 12 à 24 h, et il est aussi moins élevé (5 % du pic observé après la même dose injectée par voie intraveineuse).
Cependant, le taux sérique diminue très lentement, avec une demi-vie supérieure à 20 h.
On retrouve encore en circulation des taux supérieurs aux taux de base 48 ou 72 h après l'injection. Le métabolisme de l'érythropoïétine est mal connu.
Moins de 5 % du métabolisme se fait au niveau du rein. L'hormone est probablement essentiellement dégradée au niveau hépatique ou consommée dans les érythroblastes de la moelle.
Applications cliniques :
A - Patients anémiques :
1- Anémie de l'insuffisance rénale :
La première indication thérapeutique a été naturellement celle du traitement de l'anémie de l'insuffisance rénale.
Dès 1987, deux équipes ont montré que l'anémie de l'insuffisance rénale chronique peut être corrigée par les seules injections d'érythropoïétine.
Les premiers essais ont utilisé la voie intraveineuse à raison de 3 injections par semaine après la séance de dialyse. Les doses utilisées au départ étaient de 150 UI/kg, à chaque injection.
Ces doses ont entraîné une correction rapide de l'anémie mais celle-ci était accompagnée d'effets secondaires préoccupants à type d'hypertension artérielle grave et de crises convulsives, le plus souvent liées aux épisodes hypertensifs. Un meilleur apprentissage du maniement de l'érythropoïétine a amené à utiliser des doses plus faibles, de l'ordre de 50 UI/kg, 3 fois par semaine en première intention, ce qui corrige plus lentement l'anémie, mais qui a l'avantage de diminuer notablement la fréquence des effets secondaires, en particulier l'hypertension artérielle.
Le mécanisme de celle-ci semble être une mauvaise adaptation des résistances vasculaires périphériques et non la seule augmentation de l'hématocrite.
L'aggravation de l'insuffisance rénale qui avait été décrite chez le rat n'a pas été retrouvée chez l'homme.
La fréquence des thromboses, en particulier au niveau des fistules artérioveineuses, ne semble pas augmenter sous traitement. Les autres effets secondaires sont mineurs et peu fréquents, à type de syndrome grippal et de migraines.
Enfin, il n'a jamais été détecté d'anticorps anti-érythropoïétine en cours de traitement, avec maintenant un recul de plus de 5 ans.
Il n'y a pas de résistance vraie au traitement par l'érythropoïétine. La résistance relative la plus fréquemment rencontrée est secondaire à la déplétion des réserves martiales induite par l'augmentation de l'érythropoïèse, réversible avec le traitement martial.
D'autres circonstances induisent une résistance relative : c'est le cas des infections intercurrentes, des syndromes inflammatoires, de la surcharge aluminique ou de la fibrose médullaire secondaire à l'hyperparathyroïdie.
Bien sûr, s'il existe une cause d'anémie surajoutée (hémolyse, hémorragie, maladie médullaire), la réponse au traitement sera moins bonne et nécessitera des doses supérieures. Initialement, la voie d'administration choisie a été la voie intraveineuse car elle est simple à utiliser chez l'hémodialysé.
Au vu des données de pharmacocinétique, la voie sous-cutanée a ensuite été testée et son efficacité démontrée. Cette voie permet une réduction d'environ 30 % de la dose individuelle.
La voie sous-cutanée n'entraîne pas d'effets secondaires particuliers et elle est très bien tolérée localement. L'érythropoïétine recombinante a reçu l'agrément pour le traitement de l'anémie de l'insuffisance rénale chez le malade hémodialysé et en prédialyse par la voie intraveineuse et la voie sous-cutanée.
2- Anémies avec déficit relatif de la production d'érythropoïétine :
Au cours de certaines anémies à fonction rénale conservée, il peut exister des insuffisances relatives de production d'érythropoïétine et un traitement par l'érythropoïétine recombinante a été tenté.
C'est le cas dans l'anémie inflammatoire de la polyarthrite rhumatoïde où une amélioration de l'anémie a pu être obtenue avec réduction du nombre de transfusions et parfois leur suppression complète.
Les doses d'érythropoïétine nécessaires sont, chez ces malades, supérieures aux doses utilisées dans le traitement de l'anémie de l'insuffisance rénale.
En général, la réponse au traitement semble corrélée avec le taux de l'érythropoïétine endogène, les malades répondeurs ayant un taux circulant relativement bas.
Des essais menés chez des malades atteints de cancer, chez qui le mécanisme de l'anémie est complexe mais en grande partie inflammatoire, ont montré qu'entre 30 et 50 % des malades répondent au traitement.
Aucun effet sur la croissance tumorale n'a été constaté.
Il a par ailleurs été démontré in vitro, sur des lignées cellulaires continues dérivées de cancers de différentes origines, que l'érythropoïétine n'a aucune action sur la prolifération cellulaire.
Des essais thérapeutiques ont été menés chez des patients anémiques atteints de myélome multiple ou de lymphome non hodgkinien avec un certain succès.
Chez les malades atteints du SIDA, dont l'anémie peut être aggravée par le traitement par la zidovudine, le traitement par l'érythropoïétine a entraîné une réduction des besoins transfusionnels, à condition que le taux d'érythropoïétine plasmatique endogène soit inférieur à 500 mU/ml.
Des traitements ont été aussi tentés après greffes de moelle, où il a été constaté une insuffisance relative de production d'érythropoïétine, mais le nombre de cas publiés est faible.
Les nouveau-nés prématurés développent fréquemment après la naissance une anémie sévère nécessitant des transfusions.
Un des mécanismes de cette anémie semble être une insuffisance relative de production de l'érythropoïétine. Les premiers essais de traitement publiés suggèrent que l'érythropoïétine peut réduire les besoins transfusionnels et entraîner une stabilisation du taux d'hémoglobine.
Actuellement, les résultats obtenus dans ces différentes anémies sont insuffisamment convaincants pour justifier une extension de l'indication du traitement par l'érythropoïétine.
3- Myélodysplasies :
Dans toutes les anémies que nous venons de citer et dans lesquelles un traitement par l'érythropoïétine a été tenté avec succès, il existe d'une part un déficit absolu ou relatif en érythropoïétine et d'autre part un tissu médullaire sain, capable de répondre à une stimulation.
Dans les myélodysplasies (anémies réfractaires), l'anémie est due à une anomalie médullaire primitive et s'accompagne généralement d'un taux élevé d'érythropoïétine sérique, deux éléments qui rendaient a priori illogique le traitement par l'érythropoïétine.
De nombreux essais ont cependant été menés, utilisant des doses variables, souvent élevées.
La voie d'administration était soit sous-cutanée, soit intraveineuse : les résultats sont décevants.
Seule une petite proportion de malades répond, le plus souvent partiellement, avec une simple diminution modérée des besoins transfusionnels.
Pour l'instant, aucun facteur prédictif de réponse au traitement ne peut être donné.
B - Patients non anémiques :
Les programmes d'autotransfusion différée, qui suppriment les risques infectieux et immunologiques de la transfusion sanguine, se développent de plus en plus.
Une utilisation potentielle de l'érythropoïétine est logiquement envisagée dans ce cadre.
Il a été démontré que l'injection d'érythropoïétine augmente le nombre de prélèvements possibles dans un temps donné.
Toutefois, le bénéfice est modeste, sauf chez les sujets dont le taux d'hémoglobine est aux limites inférieures de la normale, et à condition d'associer un traitement martial à forte dose.
L'érythropoïétine recombinante peut aussi être injectée en période pré- ou postopératoire, afin de réduire les besoins transfusionnels en diminuant la durée et la sévérité de l'anémie postopératoire.
Dans toutes les indications autres que l'anémie de l'insuffisance rénale, l'érythropoïétine recombinante est parfaitement tolérée.
En particulier l'apparition d'hypertension artérielle n'est pas observée, ce qui confirme que l'érythropoïétine en elle-même n'a pas d'effet vasopresseur direct.
Conclusion :
L'érythropoïétine recombinante est un agent thérapeutique majeur dans l'anémie de l'insuffisance rénale, avec un rapport risque/bénéfice excellent.
Dans les autres indications, la place exacte de l'érythropoïétine reste encore incertaine.
