Hépatotoxicité APAP après doses thérapeutiques

Le paracétamol (acétaminophène, APAP) est un analgésique et antipyrétique omniprésent disponible dans le monde entier dans de nombreux médicaments en vente libre et sur ordonnance. Aux doses supra-thérapeutiques, l'APAP est un agent hépatotoxique bien décrit et un problème de santé publique important puisque 30'000 hospitalisations sont estimées être liées à une lésion hépatique induite par un médicament APAP (DILI) chaque année aux États-Unis. L'APAP est en effet la cause la plus fréquente d'insuffisance hépatique aiguë (ALF) aux États-Unis et en Europe avec une mortalité globale estimée à 28 %. La moitié des surdoses d'APAP sont involontaires et la faible capacité des patients à identifier les produits avec APAP a été documentée. Dans les hôpitaux, 1 % de toutes les prescriptions de médicaments contenaient une prescription d'APAP surdosée, ce qui souligne la nécessité d'une sensibilisation accrue au surdosage non intentionnel d'APAP.

A la dose thérapeutique recommandée de 4g/j, l'APAP est généralement considérée comme sûre. Cependant, des associations entre le dosage thérapeutique de l'APAP et les élévations de l'alanine aminotransférase (ALT) ont été démontrées. En effet, jusqu'à 1/3 des volontaires sains traités avec des doses thérapeutiques d'APAP ont présenté une élévation de 3x ALT (jusqu'à 14x) après 3 jours de traitement pendant jusqu'à 11 jours. Ces résultats ont été confirmés chez des patients non buveurs. L'étude multinationale de cas-population SALT a rapporté 81 cas d'ALF (49 en France) ayant conduit à une transplantation après une exposition sans surdosage à l'APAP au cours d'un suivi de 3 ans et l'APAP sans surdosage était associée à un taux d'ALF 2x plus élevé que les AINS. Aux États-Unis, 17 % des ALF induites par l'APAP sur une période de 41 mois ont été signalées avec une dose d'APAP inférieure à 4 g/jour.

La malnutrition comme facteur de risque Certains auteurs ont suggéré que des doses thérapeutiques d'APAP pourraient être hépatotoxiques en présence de malnutrition et de faible poids corporel ainsi que de consommation chronique d'alcool et de médicaments induisant les cytochromes P450 (CYP). Comme le glutathion (GSH) est synthétisé à partir de 3 acides aminés (aa)(Cys, Glu et Gly), une carence en protéines ou en aa peut entraîner une déplétion en GSH. Chez les rats, le jeûne était associé à une hépatotoxicité accrue de l'APAP en raison de la diminution du GSH hépatique, et une période de jeûne de 16 heures était suffisante pour épuiser les réserves de GSH. Il a été démontré que les niveaux de GSH étaient réduits chez les patientes anorexiques par rapport aux témoins et une corrélation positive entre les niveaux de GSH et l'IMC a été observée. Une petite étude rétrospective (n=10) a montré qu'une hépatotoxicité sévère après dose modérée d'APAP (4 à 10g/jour) était précédée dans 80% des cas par une dénutrition. Plusieurs rapports de cas d'hépatotoxicité sévère (certains mortels) après des doses thérapeutiques d'APAP chez des adultes malnutris ont été publiés. Dans la population pédiatrique, des cas d'ALF ont été signalés après des doses thérapeutiques d'APAP après une infection virale et un faible état nutritionnel. Cependant, aucune étude bien menée n'a cherché à évaluer de manière prospective l'impact de la dénutrition sur la toxicité aux doses thérapeutiques d'APAP.

Les experts de la FDA ont souligné que l'APAP est fréquemment utilisé chez les patients atteints de cachexie. La cachexie est un syndrome complexe caractérisé par plusieurs perturbations homéostatiques dont une perte de poids involontaire progressive, accompagnée d'émaciation, de satiété précoce, de faiblesse et d'anorexie. Un large spectre de maladies cliniques est associé à la cachexie. La prévalence de la dénutrition a été observée chez 20 à 29 % des patients hospitalisés en Europe, et 33 % dans les services chirurgicaux. Pickering et al. ont démontré que le métabolisme de l'APAP se déplace vers les voies oxydatives toxiques après une chirurgie aortique majeure, ce qui suggère que ces patients peuvent être particulièrement sensibles. Les données sur la consommation de médicaments indiquent également que l'utilisation de l'APAP est élevée dans les contextes postopératoires. Le British National Formulary a recommandé une dose maximale de 60mg/kg IV APAP pour une utilisation chez les adultes dont le poids est inférieur à 50kg et 3g/jour IV en cas de malnutrition chronique ou de déshydratation. Étonnamment, aucune recommandation de ce type n'est disponible pour l'APAP orale et qui est couramment prescrite indépendamment de l'état nutritionnel. Il est probable que les cas d'atteinte hépatique secondaire à la dose normale recommandée soient sous-représentés car la dose n'est pas perçue comme excessive et n'est pas décrite comme telle dans les directives internationales de prise en charge de la douleur. Compte tenu de l'utilisation généralisée de l'APAP et de la prévalence de la malnutrition dans les services de chirurgie, il est d'une importance clinique cruciale de clarifier si la malnutrition prédispose à l'hépatotoxicité induite par l'APAP à la posologie recommandée de 4 g/jour.

Biomarqueur d'hépatotoxicité APAP :

L'APAP est métabolisé par glucuronidation (55 %) et sulfatation (40 %). Les métabolites de l'APAP sont excrétés hors du foie par des protéines associées à la multirésistance (36-38). L'APAP est oxydé (5%) par les cytochromes P450 (CYP) 2E1, 3A et 1A2 en N-acétyl-p-benzo-quinone (NAPQI), métabolite électrophile et cytotoxique responsable de la toxicité hépatique de l'APAP.

A dose thérapeutique, l'APAP est généralement rapidement détoxifiée par conjugaison avec le GSH, éliminée du foie et excrétée dans l'urine. Slatery et al. ont montré que l'épuisement du GSH commence dans la plage de 0,5 à 3 g d'APAP. Après un apport excessif d'APAP, les voies de sulfonation et de glucuronidation se saturent au profit de la voie d'oxydation. Cela entraîne la formation de grandes quantités de NAPQI et une déplétion hépatique en GSH. NAPQI se lie de manière covalente aux macromolécules, réagissant avec les groupes soufrés des protéines hépatiques, et est responsable de la nécrose centrolobulaire hépatique histopathologique avec épargne périportale. La N-acétylcystéine (NAC) est un piégeur de NAPQI. Dans les 24 heures suivant une seule ingestion aiguë, les concentrations plasmatiques d'APAP sont utilisées pour prédire la probabilité d'hépatotoxicité et la nécessité d'un antidote à la NAC. Cependant le normogramme n'est pas pertinent pour les patients se présentant plus de 24h après l'ingestion ou après une ingestion chronique. Développer et valider un marqueur précoce et facilement accessible de l'hépatotoxicité serait particulièrement utile dans les populations à haut risque et fragiles pour améliorer le diagnostic et la prise en charge de l'hépatotoxicité induite par l'APAP. En effet, les cas non reconnus d'hépatotoxicité APAP sont de mauvais pronostic car l'administration d'antidote ne sera pas instituée ou retardée. L'APAP se lie de manière covalente à la protéine à la suite d'une réaction entre le NAPQI et les résidus de cystéine pour produire des adduits de protéine APAP-CYS. Dans l'ALF liée à l'APAP, il a été démontré que les concentrations maximales d'adduits APAP-CYS étaient en corrélation avec les concentrations maximales d'aminotransférase et détectées jusqu'à 12 jours après l'ingestion. Chez 157 adolescents et enfants présentant un surdosage d'APAP, le pic d'adduits APAP-CYS était corrélé au pic de transaminases hépatiques, au délai de traitement par NAC et à la détermination du risque à l'aide du normogramme. Il a également été démontré que les concentrations d'APAP-CYS varient en fonction du degré d'exposition et que l'APAP-CYS est spécifique des expositions à l'APAP. Cependant, aucune détection directe d'APAP-CYS sur des protéines de pleine longueur ou de longs polypeptides n'a été effectuée. La détection a été réalisée après digestion par une endopeptidase non spécifique. Ainsi, la position exacte de l'adduit et l'identité des protéines modifiées sont inconnues.

La liaison de substances chimiques sur l'hémoglobine et l'albumine plasmatique est un phénomène bien connu et la plupart des produits chimiques agissant via des métabolites réactifs forment de tels adduits. Les adduits d'hémoglobine et d'albumine sont facilement accessibles à partir d'un échantillon de sang et ont une durée de vie bien définie en raison de l'absence de réparation. Récemment, des protocoles d'analyse directe des protéines reposant sur l'analyse LC-MS/MS de chaînes de globine intactes ou de peptides ont été décrits pour l'analyse des adduits d'hémoglobine et d'albumine. L'utilité clinique de l'albumine et de l'hémoglobine modifiées par APAP-CYS en tant que biomarqueurs de l'hépatotoxicité de l'APAP sera évaluée et comparée au taux sérique des transaminases, de l'APAP, de l'APAP-CYS et des métabolites.

Les microvésicules (MV) sont progressivement apparues comme des porteurs potentiels de biomarqueurs fructueux. Les MV sont des vésicules circulantes libérées par presque tous les types de cellules et sont composées d'une grande variété de biomolécules telles que des ARN messagers, des micro-ARN, des protéines et des lipides. Fait intéressant, leur composition est liée à leur cellule, tissu ou organe d'origine et est influencée par la stimulation et les changements micro-environnementaux de la cellule donneuse. Cela leur donne des "signatures" d'un état physiologique. Les MV sont rapidement libérées dans le sang après un stimulus ou un changement d'état et sont ainsi de potentiels indicateurs précoces d'un état physiologique, contenant des informations précieuses pour le suivi des pathologies. Des molécules spécifiques libérées directement dans le sang via les VM des hépatocytes, pourraient contenir des candidats biomarqueurs intéressants pour améliorer la prise en charge des patients suite à une intoxication à l'APAP. Des stratégies de protéomique quantitative seront utilisées pour isoler de nouveaux biomarqueurs protéiques de l'hépatotoxicité induite par l'APAP à partir des MV. Alternativement, les micro-ARN circulants se sont révélés être de puissants biomarqueurs potentiels pour une variété de maladies, y compris l'hépatotoxicité suite à des surdoses d'APAP. Les micro-ARN sont de petites molécules régulatrices non codantes d'environ 22 nt de long affectant les niveaux d'expression de centaines de gènes stables dans les fluides circulants. En cas de surdosage en APAP, plusieurs études ont montré que la concentration plasmatique du miR122 spécifique du foie corrèle et même légèrement précède l'augmentation des taux sanguins des marqueurs classiques d'hépatotoxicité. Le criblage transcriptomique à partir du plasma et des MV sera utilisé pour identifier de nouveaux candidats potentiels de miARN pour la toxicité hépatique induite par l'APAP.

La détection de nouveaux biomarqueurs peut être un processus fastidieux qui peut être facilité en utilisant des échantillons extrêmes comme filtres pour identifier les candidats les plus pertinents, que ce soit au niveau des protéines ou des acides nucléiques. Dans le cadre de cette étude, des échantillons extrêmes seront fournis par 6 patients arrivés à l'hôpital après ingestion d'une surdose d'APAP.

Marqueur génétique de susceptibilité Les polymorphismes génétiques des enzymes métabolisant les médicaments (DME) et des transporteurs impliqués dans la pharmacocinétique de l'APAP pourraient être utilisés comme biomarqueurs de susceptibilité à la toxicité hépatique de l'APAP. Les principales voies d'élimination de l'APAP sont les DME de phase II UDP-glucuronosyltransférases (UGT) et sulfotransférases (SULT). Trois isoformes UGT semblent être impliquées dans la glucuronoconjugaison APAP et une variabilité jusqu'à 15x dans la glucuronoconjugaison APAP a été démontrée. UGT1A1*28 et *6 sont associés à une activité enzymatique réduite et à une toxicité accrue de l'irinotécan. Chez les animaux, les rats Gunn déficients en UGT avaient une sensibilité accrue à l'APAP par rapport aux témoins. Le syndrome de Gilbert est une hyperbilirubinémie héréditaire due à l'UGT1A1*28 entraînant une réduction de 40 % de l'activité enzymatique, une réduction de la glucuronidation de l'APAP et une augmentation de la production de métabolites actifs. La sulfatisation de l'APAP est catalysée chez l'homme par les isoformes SULT qui peuvent avoir une différence d'activité jusqu'à 50 fois supérieure. Cependant, l'impact des polymorphismes SULT sur la toxicité de l'APAP est inconnu. La bioactivation de l'APAP en NAPQI est médiée par la famille CYP, CYP2E1 et 2D6 apparaissant comme les isoformes les plus pertinentes. Les deux sont hautement polymorphes et peuvent subir une duplication de gènes. Les souris knock-out Cyp2e1 sont moins sensibles aux effets hépatotoxiques de l'APAP que les animaux de type sauvage. . Chez l'homme, l'impact des polymorphismes CYP2D6 et 2E1 sur la toxicité de l'APAP est inconnu. NAPQI est détoxifié par GSTP1 dans le foie pour lequel deux polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) communs ont été décrits, l'un d'eux réduisant l'activité enzymatique. Enfin, une régulation à la hausse des transporteurs d'efflux a été décrite après l'ingestion d'APAP toxique. Ce projet visera à caractériser in vitro les voies métaboliques impliquées dans le métabolisme de l'APAP et la formation de métabolites réactifs, ainsi que leur impact sur la production de métabolites.