Réactivité à l'asthme aigu et polymorphismes des récepteurs adrénergiques B2

Les statistiques les plus récentes disponibles indiquent qu'environ 22,2 millions de personnes aux États-Unis souffrent d'asthme. Parmi ceux-ci, environ 55 % ont subi au moins une attaque au cours de l'année précédant l'enquête, entraînant 1,9 million de visites aux services d'urgence et 497 000 hospitalisations. L'histoire naturelle de l'asthme aigu est celle de la résolution et 70 à 80 % des personnes éliminent rapidement leur obstruction des voies respiratoires après un traitement avec 7,5 à 10,0 mg d'albutérol nébulisé. Cependant, il existe un sous-ensemble de patients présentant des épisodes sévères récurrents qui répondent mal à ce traitement et nécessitent une hospitalisation pour résolution. Bien que ces patients représentent une minorité des asthmatiques, ils ont une maladie persistante qui représente la grande majorité des dépenses pour les soins d'urgence. Pourtant, pratiquement rien n'est connu à leur sujet. Dans la présente demande, nous souhaitons tester l'hypothèse selon laquelle ces personnes obtiennent de mauvais résultats avec l'albutérol en raison de polymorphismes génétiques de leurs récepteurs bêta 2 adrénergiques (β2AR) qui influencent la gravité et/ou réduisent la réactivité aux bronchodilatateurs à courte durée d'action.

Une possibilité d'une grande importance clinique est que les non-répondeurs à l'albutérol présentent des différences génétiquement déterminées dans le β2AR qui régulent à la baisse l'efficacité. Divers polymorphismes ont été décrits dans ce récepteur, la plus grande attention étant accordée aux substitutions de polymorphismes mononucléotidiques (SNP) aux positions d'acides aminés 16 (arginine en glycine, Arg 16 Gly) et 27 (glutamine en acide glutamique, Gln 27 Glu). Le récepteur Gly 16 présente une régulation à la baisse améliorée in vitro après exposition à l'agoniste tandis que l'allèle Arg 16 est plus résistant. L'allèle Gly 16 est fortement associé aux déstabilisations de l'asthme qui se manifestent par des symptômes nocturnes et un risque accru de gravité. En revanche, l'homozygotie Arg/Arg en position 16 a été associée à de moins bons résultats dans des études prospectives sur l'utilisation régulière d'agonistes β2 à courte durée d'action. Ce phénomène n'a pas été observé chez les asthmatiques qui utilisaient l'albutérol au besoin ou chez ceux qui étaient homozygotes pour la glycine. Étant donné que plus de 90 % des sujets de nos études, et ceux d'autres, souffrant d'asthme aigu, prennent ce médicament de manière routinière et que la grande majorité est traitée avec lui en urgence, la présence de l'allèle Arg/Arg pourrait conduire à des réponses plus faibles. Il a également été suggéré que ce polymorphisme peut également produire des effets similaires avec des agonistes β2 à longue durée d'action. Encore une fois, étant donné qu'un grand pourcentage de patients asthmatiques utilisent de manière chronique des sympathomimétiques à longue durée d'action, ce facteur peut avoir un effet contributif. Alternativement, la pharmacogénétique des β2AR peut être totalement sans importance. Deux études ont laissé entendre que ni les génotypes uniques au codon 16, ni les haplotypes dans le β2AR n'ont d'effet sur la réponse bronchodilatatrice aiguë à l'albutérol ou au salbutamol. Cependant, étant donné que ces essais ont été réalisés chez des patients stables, ils peuvent ne pas être représentatifs du groupe non répondeur décrit ci-dessus.

Dans la présente étude, nous proposons de nous appuyer sur les méthodes antérieures que nous avons utilisées dans le traitement de l'asthme aigu. Les évaluations cliniques et les schémas thérapeutiques sont standardisés à l'aide d'un parcours de soins, comme dans les études précédentes. Les données démographiques, la taille, le poids, la race, les symptômes, les signes, les antécédents médicaux et l'utilisation régulière de médicaments au cours du mois précédent avant la visite index sont enregistrés sur une feuille d'admission. Nous obtenons régulièrement des informations sur la durée de la maladie, la fréquence des crises, les hospitalisations, les admissions en USI, les intubations et une liste des déclencheurs généraux et spécifiques des exacerbations aiguës. Nous enregistrons également les médicaments contre l'asthme, notamment les stéroïdes oraux et inhalés, les agonistes bêta-adrénergiques à courte et longue durée d'action, les antileucotriènes, les anticholinergiques et les méthylxanthines. Nous incluons dans nos historiques tous les médicaments concomitants, y compris les collyres (bêta-bloquants et prostaglandines), les médicaments cardiaques et antihypertenseurs (actifs bêta-adrénergiques et inhibiteurs de l'ECA). Nous demandons aux gens comment ils prennent leurs médicaments contre l'asthme, mais nous n'avons aucun moyen de savoir s'ils les utilisent vraiment comme prescrits. Si leurs médicaments sont obtenus à notre hôpital, il peut être possible de déterminer le nombre d'ordonnances remplies, mais nous ne saurons toujours pas l'utilisation. Nous enregistrons également la consommation de drogues illicites telles que la cocaïne, l'héroïne et l'OxyContin, etc. L'indice de masse corporelle (IMC) est calculé en divisant le poids en kg par la taille en mètres carrés. L'obésité est classée comme un IMC ≥ 30 kg/m2. La saturation artérielle en oxygène est déterminée par oxymétrie de pouls à l'air ambiant et de l'oxygène supplémentaire est administré si nécessaire pour les valeurs inférieures à 90 %. Avant le traitement, le meilleur des trois débits expiratoires de pointe (PEFR) est considéré comme représentant l'état initial de limitation de débit du patient. Les données PEFR sont enregistrées en termes absolus ainsi qu'un pourcentage de la normale prédite. Comme dans les études précédentes, si l'obstruction des voies respiratoires d'un patient l'empêchait d'atteindre le niveau minimum sur le débitmètre de pointe, une valeur de 10 est attribuée arbitrairement pour éviter de diviser par zéro lors du calcul du pourcentage d'amélioration suite à l'albutérol.

Les sujets reçoivent soit 2,5 mg d'albutérol nébulisé toutes les 20 min pour trois doses, soit deux doses de 5,0 mg d'albutérol à 20 min d'intervalle. La non-réponse à l'albutérol est définie comme un échec du PEFR chez un asthmatique gravement malade à dépasser 40 % de la valeur prévue après ≥ 7,5 mg d'albutérol (2,5 mg d'aérosols d'albutérol q.20 min x3). Après l'achèvement de chaque programme, PEFR est répété et les patients réexaminés. Les décisions d'admission et de sortie sont prises en fonction de critères prédéterminés publiés. Les patients sont considérés comme prêts à être renvoyés chez eux s'ils sont asymptomatiques, sans utilisation de muscles accessoires, ont une respiration sifflante absente ou réduite et ont atteint un débit de pointe de 60 % de la valeur prévue. Ceux qui ne répondent pas à ces exigences reçoivent un traitement supplémentaire avec des bronchodilatateurs adrénergiques et anticholinergiques et des glucocorticoïdes à la discrétion du médecin urgentiste et réévalués toutes les heures. S'ils satisfont par la suite aux critères de libération, ils sont libérés. Sinon, ils sont admis à l'hôpital. Le taux d'admission de faux positifs avec ces algorithmes s'est avéré inférieur à 1 % et le taux de rechute sur 24 heures inférieur à 2 %.

Seuls les individus dont la visite index au service d'urgence était pour le traitement d'une crise d'asthme aiguë sont étudiés. Les patients ayant des antécédents évoquant une insuffisance cardiaque congestive, une pneumonie, une bronchite chronique ou un emphysème sont exclus.

Du sang veineux sera prélevé sur 1250 sujets. On s'attend à ce que 25 % aient une obstruction qui répond mal à l'albutérol et nécessite une hospitalisation pour résolution. Les 75 % restants auront une obstruction qui se résoudra rapidement avec l'albutérol et qui seront renvoyés chez eux. L'ADN sera isolé et testé à l'aveugle par le Centre de recherche en génétique humaine du Centre médical Vanderbilt pour l'identification des SNP β2 AR aux positions 16 et 27 et des haplotypes récepteurs. Les polymorphismes mononucléotidiques seront génotypés à l'aide des tests de génotypage de polymorphisme mononucléotidique TaqMan (Applied Biosystems, Foster City, Californie, États-Unis). Onze polymorphismes seront sélectionnés pour le génotypage à partir de la région codante ADRB2 et jusqu'à environ 5 kb 5' Codon 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, rs11959427, rs1042711, rs1042713 , rs1042714, rs1800888 et rs1042718). Les mesures de contrôle de la qualité incluent un taux d'appel de génotype de 95 % et aucun écart significatif par rapport à l'équilibre de Hardy-Weinberg au sein de chaque groupe racial (valeur p exacte > 0,01). Les haplotypes seront prédits avec un logiciel accessible au public (SNPHNP-un programme d'estimation des fréquences de grands haplotypes de polymorphismes mononucléotidiques [version 1.3]). Les paires d'haplotypes 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 et 6/6 seront évaluées.

La principale variable de résultat sera les modèles génétiques (SNP et haplotypes) dans chaque population. Nous souhaitons évaluer les modèles de SNP et la réactivité de l'albutérol à l'aide d'une étude cas-témoins. Les comparaisons inter-groupes seront faites par analyse de covariance. Les associations entre le PEFR de base et le pourcentage d'amélioration après l'albutérol seront stratifiées pour le modèle SNP et seront évaluées par une analyse de covariance. Les polymorphismes uniques peuvent être insuffisants et il a été suggéré que les haplotypes contenant plusieurs polymorphismes peuvent être plus informatifs. Drysdale et ses collègues ont identifié 13 polymorphismes et les ont organisés en 12 groupes d'haplotypes avec des fréquences variables entre les groupes ethniques. Les quatre plus courants étaient les haplotypes 1, 2, 4 et 6. L'haplotype 2, qui contient des homozygotes Gly16, était associé à la plus grande réversibilité du FEV1, tandis que l'haplotype 4, qui contient des homozygotes Arg16, était le moins. Cinq paires d'haplotypes étaient courantes chez les asthmatiques. Les homozygotes, les haplotypes 2/2 ont eu le plus grand impact sur le VEMS et l'expression des protéines, tandis que la paire d'haplotypes 4/4 a montré le moins d'effet dans les deux catégories. Puisqu'aucun SNP isolé ne peut avoir d'utilité prédictive, c'est pourquoi nous mesurons les haplotypes. La combinaison d'haplotypes 4/4 produit le plus faible impact et peut être opérationnelle chez les non-répondeurs. La paire d'haplotypes 4/6 produit la plus grande amélioration avec l'albutérol et, par conséquent, peut être opérationnelle dans le groupe réactif.

Nous estimerons les fréquences d'haplotypes dans l'ensemble des patients de l'étude. À l'aide de la régression logistique, nous calculerons une statistique de score global au repos pour l'association globale entre les haplotypes et la réactivité à l'albutérol. Ensuite, les scores spécifiques à l'haplotype et les valeurs p correspondantes seront calculés. Des statistiques similaires seront calculées en ajustant les covariables de base. Ces analyses seront réalisées à l'aide des fonctions R dans haplo.stats.

Nous évaluerons les associations des haplotypes 1 à 6 avec la réponse/non-réponse aux agonistes adrénergiques à l'aide d'une étude cas-témoin. En utilisant les données du tableau 1 et en supposant que les cas représentent 25 % des sujets de l'étude, et en utilisant la fonction haplo.power.cc. Nous avons besoin d'un échantillon de 1243 patients pour être en mesure de détecter une augmentation d'au moins 40 % du risque de non-réponse aux agonistes adrénergiques chez les patients avec des haplotypes contenant Arg16Arg par rapport aux haplotypes sans Arg16Arg avec une puissance de 80 % à un niveau de signification de 0,05. Dans des hypothèses similaires, nous avons besoin d'un échantillon total de 865 pour être en mesure de détecter une augmentation de 50 % du risque d'échec du traitement chez les patients avec des haplotypes contenant Arg16Arg par rapport aux patients sans. Le nombre de sujets représente le total requis pour atteindre une puissance suffisante compte tenu d'un rapport succès-échec du traitement de 75:25.

Les résultats de cette étude démontreront si les génotypes Gly16Arg ou Gln27Glu et/ou les haplotypes β2AR sont associés à la réponse à l'albutérol chez les patients qui connaissent des épisodes aigus d'asthme et si le schéma génotypique varie entre les différents phénotypes cliniques. Ils fourniront également des informations sur la question de savoir si ces polymorphismes déterminent la gravité des épisodes telle que mesurée par la fonction pulmonaire initiale et les symptômes. Dans cette enquête, les résultats positifs et négatifs seraient extrêmement importants. Des résultats positifs suggèrent que nous pouvons commencer à donner un sens à la réactivité thérapeutique à un niveau très basique. Ils suggèrent également que nous devons commencer à rechercher des traitements alternatifs pour un segment important de la population asthmatique lorsqu'ils deviennent gravement malades. Tout aussi important, cela signifie que nos efforts sur le contrôle de l'asthme n'ont plus besoin d'être appliqués de manière diffuse, mais peuvent désormais être axés sur la prophylaxie chez les personnes touchées. Des résultats négatifs démontreront de manière concluante que les changements génétiquement déterminés dans B2AR ne peuvent pas être facilement traduits en réponses cliniques et que nous devons rechercher d'autres facteurs qui déterminent la gravité et l'utilisation des ressources dans la population bêta2 insensible.