Ciclosporine - Tacrolimus - Sirolimus

Ces 3 produits ont en commun leur capacité à se lier à des cibles intracellulaires, les immunophilines, qui sont des protéines intracellulaires abondantes et ubiquitaires. Les complexes formés lient et inhibent des enzymes qui activent des promoteurs de la transcription de gènes de cytokines, en particulier de l'IL-2.

1.La ciclosporine (Sandimun,Neoral), découverte en 1970 à l'occasion de recherches sur de nouveaux produits antifungiques, est un métabolite d'un champignon du sol (Tolypocladium inflatum Gams). Il s'agit d'un polypeptide cyclique avec de nombreux acides aminés N-méthylés et un acide aminé caractéristique en C9 dérivé de la méthylsérine. En I976 Borel montre chez l'animal que la ciclosporine (CsA ) avait la capacité de supprimer la réponse immunologique sans entraîner de dépression médullaire, et en 1978 Calne rapporte les premiers résultats en transplantation humaine : le produit utilisé seul est un puissant immunosuppresseur, mais les doses alors utilisées (17 mg/kg/j) sont néphrotoxiques.

Au cours des années 1980-1990, la ciclosporine s'est imposée comme l'immunosuppresseur de base avec les arguments suivants : * associée aux corticostéroïdes, elle améliore de 10 à 15% la survie du greffon à 1 an par rapport au protocole conventionnel azathioprine/corticostéroïdes; * elle diminue l'incidence des réactions de rejet, dont la séméiologie aigue (température, gros rein, oligurie) est gommée; elle n'a pas d'effet myélotoxique; * elle permet de diminuer fortement les doses de corticostéroides, diminuant ainsi le risque infectieux : l'incidence des infections bactériennes et virales est significativement abaissée. Au total la ciclosporine simplifiait la transplantation rénale.

Mode d'action : la CsA, qui n'a pas d'action cytotoxique, induit une inhibition sélective des fonctions lymphocytaires T, empêchant leur expansion clonale. Elle agit à un stade très précoce (mais après les corticoïdes) de la stimulation allogénique en bloquant la production d'interleukine 2 par la cellule T auxiliaire : elle bloque l'activation du gène de l'IL2, de telle façon que la production d'ARN-messager de l'IL2 est supprimée. En l'absence d'IL2, les lymphocytes T cytolytiques ne prolifèrent pas, et d'autres lymphokines sont inhibées.

Au niveau cellulaire, la ciclosporine pénètre dans le cytoplasme où elle se lie à une protéine du groupe des immunophilines, la ciclophiline ; le complexe ainsi formé se fixe sur une protéine, la calcineurine (régulatrice de nombreuses activités enzymatiques) et va inhiber la transcription des ARN messagers codant pour les cytokines IL-2, mais aussi IFN-gamma, IL-4, TNF-alpha, TGF-ß,endothelin-1, et autres cytokines.. Cette action cellulaire serait calcium dépendante, expliquant la synergie de la CsA et des inhibiteurs calciques

Effets secondaires : la ciclosporine est à l'origine de nombreux effets secondaires, en général dose-dépendants.

A. Effets extra-rénaux : l'hirsutisme, le tremblement, l'hypertrophie gingivale, les trois effets secondaires les plus importants pouvant conduire à l'interruption du traitement, sont devenus rares avec des doses < 10mg/kg/j. On peut noter une tendance à l'hyperglycémie, due à un effet du produit sur les cellules bêta-pancréatiques. A long terme, la complication essentielle est l'hypercholesterolémie, avec élévation du LDL-cholesterol : 1 an après la greffe, les 2/3 de malades on un cholesterol total > 200 mg/dl.

B. Effets rénaux :

• acidose tubulaire distale type IV avec hyperkaliémie et hyperchlorémie, le syndrome d'hyporéninémie-hypoaldostéronisme étant démasqué par un régime sans sel et l'administration de furosémide. L'association d'inhibiteurs de l'angiotensine majore le risque d'hyperkaliémie.
• une hyperuricémie avec diminution de la clearance de l'acide urique, avec possible crise de goutte en cas d'administration de diurétiques
• une hypomagnésémie par fuite urinaire
• surtout une hypertension artérielle avec augmentation du volume plasmatique et système rénine-angiotensine peu stimulable. On évoque une augmentation de la réabsorption tubulaire du sodium ou une action vasoconstrictive sur les cellulles musculaires lisses du fait de l'interaction ciclosprine-calcium intracellulaire.

C. Néphrotoxicité : c'est l'effet secondaire majeur. Son importance a diminué depuis l'abandon des doses historiques supérieures à 15 mg/kg/j, mais son incidence n'est cependant pas complètement abolie avec les protocoles utilisant le produit à doses modérées. Il peut s'agir soit d'un phénomène fonctionnel aigu réversible avec augmentation des résistances vasculaires intrarénales, soit d'un phénomène organique avec lésions tubulaires ou vasculaires, plus ou moins réversibles, pouvant évoluer vers la chronicité, les deux phénomènes pouvant coexister.

Cliniquement la néphrotoxicité de la ciclosporine peut se présenter sous forme aigue ou chronique :

• néphrotoxicité aigue : dans les premiers temps d'utilisation de la CsA à fortes doses, on notait une augmentation de l'incidence de l'oligo-anurie post-opératoire, la CsA venant s'ajouter aux causes déjà connues. Même avec la diminution des doses, on peut noter des épisodes de néphrotoxicité survenant au cours des trois premiers mois post-greffe : stabilisation d'une créatininémie à un taux anormal ou élévation de son taux, le problème étant de distinguer cette néphrotoxicité subaigüe d'un épisode de rejet, d'autant que les deux peuvent s'associer. La biopsie rénale permet de trancher.
• la néphrotoxicité chronique : au 6°, 12° ou 24° mois, le taux de créatinine reste élevé, même modérément. A l'arrêt du médicament on observe soit que la créatinine se normalise, cette réversibilité étant en faveur d'un phénomène hémodynamique, soit elle reste anormale, suggérant un état chronique irréversible, qui peut évoluer vers la destruction du parenchyme rénal. Le problème est d'éliminer un rejet chronique : les données de la biopsie rénale pouvant être plus difficiles à interpréter, seule l'interruption du produit peut apporter une réponse, mais avec un risque de rejet dans 1/3 des cas (cf. protocoles d'immunosuppression).

L'incidence de cette néphrotoxicité chronique est difficile à affirmer chez le transplanté rénal où elle doit être distinguée des autres lésions de la "néphropathie de l'allogreffe". Après transplantation cardiaque, des données déjà anciennes chiffraient entre 13% et 17% le nombre de sujets qui ont, 4 ans après la greffe, une créatininémie > 250µmol/l, un certain nombre d'entre eux évoluant vers l'insuffisance rénale terminale. La réalité de la néphrotoxicité chronique est confirmée chez les sujets traités par ciclosporine pour psoriasis ou maladies autoimmunes. Comme l'autre inhibiteur de la calcineurine, le tacrolimus, a la même néphrotoxicité, le problème actuel est de savoir comment, à l'avenir, se passer de cette catégorie d'immunosuppresseurs.

Anatomiquement, bien qu'aucune lésion histologique ne soit spécifique de la toxicité de la CsA, plusieurs aspects plus ou moins suggestifs peuvent être décrits :

• la tubulopathie : lésions du type nécrose tubulaire aigue, avec vacuolisation isométrique, microcalcifications et inclusions intracellulaires, prédominantes au niveau de la partie contournée du tube proximal. Cette tubulopathie est surtout notée au cours des épisodes de toxicité aigue, mais parfois également présente en cas de toxicité chronique.
• la fibrose interstitielle en bande sans oedème, répartie irrégulièrement en plages au sein desquelles les tubes sont atrophiés; on peut noter quelques infiltrats de cellules mononucléees, une endartérite fibreuse modérée, une fibrose de la capsule de Bowman. Cette image, présente dans les cas suspectés de néphrotoxicité chronique, est peu évocatrice, car identique à celle que peut donner un rejet chronique.
• l'artériolopathie :
  • vacuolisation des cellules musculaires lisses de l'artériole ainsi que de la cellule endothéliale , suivie par une nécrose cellulaire; des protéines plasmatiques pénètrent dans la paroi vasculaire et forment des dépôts hyalins grumeleux et nodulaires, la microscopie électronique montrant que ces dépôts remplacent la cellule musculaire nécrotique. On peut parfois noter des dépôts d'IgM, de C3, C1q, surtout de fibrine, l'ensemble pouvant être assez comparable aux images de la microangiopathie thrombotique.
  • épaississement de l'intima par un dépot d'un matériel amorphe d'aspect muqueux et riche en protéines glycans.

  Ces deux lésions, qui obstruent la lumière des artérioles, sont très préoccupantes car elles sont rarement réversibles et évoluent en général, même après l'arrêt du produit, vers une oblitération complète du vaisseau.

Les mécanismes de la néphrotoxicité sont divers :

• La toxicité directe tubulaire explique les lésions de vacuolisation et nécrose épithéliales.
• La vasoconstriction de l'artériole afférente explique les modifications de l'hémodynamique intrarénale (diminution du flux sanguin rénal et de la filtration glomérulaire), rapidement réversible. Cette vasoconstriction met en cause plusieurs mécanismes: stimulation du système sympathique et/ou du système rénine-angiotensine, ou atteinte endothéliale conduisant à la libération de produits vasoconstricteurs (endothéline, thromboxane A2) ou à l'inhibition de produits vasodilatateurs (prostacycline, oxyde nitrique).
• La néphrotoxicité chronique serait la conséquence de lésions artériolaires secondaires à une vasoconstriction intense et prolongée induite par de trop fortes doses du produit; une fois induites, les lésions ischémiques avec fibrose interstitielle et glomérulosclérose pourraient évoluer pour leur propre compte. Le développement de la fibrose interstitielle pourrait être également due à l'augmentation de cytokines, en particulier du TGF-beta qui stimule la production de collagène extracellulaire : sa production serait stimulée par l'angiotensine II, expliquant le rôle protecteur des inhibiteurs de l'enzyme de conversion ou des antagonistes du récepteur de l'angiotensine II. On a récemment décrit une augmentation du phénomène d'apoptose, c'est à dire de la mort cellulaire programmée, pouvant intervenir dans la fibrose avec perte des structures cellulaires.

La prévention de la néphrotoxicité a suscité de nombreuses tentatives. Une réelle efficacité ne peut être affirmée pour aucun des produits expérimentés : acides gras polyinsaturés Omega 3, inhibiteurs du thromboxane, Calcium-bloqueurs, pentoxiphylline.

Pharmacologie : administrée par voie orale, l'absorption digestive est rapide, la concentration maximum sanguine étant obtenue entre la 2°et la 4° heure, pour revenir à un taux basal à la 12° heure; mais il existe de grandes variations d'un individu à l'autre et d'un jour à l'autre chez un même individu en fonction de l'alimentation et des sécrétions biliaires et pancréatiques. Sa biodisponibilité est de 30%, témoin de sa lipophilie. Elle se répartit dans le sang à 50% dans le plasma, avec une fixation sur les lipoprotéines (90%).Sa demi-vie est en moyenne de 27 heures, mais varie de 4 à 50 heures. Sa distribution se fait dans les poumons, rate, coeur, rein, pancréas,foie, mais pas dans le système nerveux. Elle est presque totalement métabolisée au niveau du foie par le système enzymatique du cytochrome P450, et seuls trois métabolites (M1,M17,M21) , ont une certaine activité immunologique . L'élimination du produit est surtout biliaire, l'élimination urinaire ne dépassant pas 6%. La ciclosporine ne traverse pas la membrane des reins artificiels; elle traverse le placenta et est retrouvée dans le lait.

Dosage : ces caractéristiques pharmacologiques expliquent la difficulté d'établir des corrélations simples et reproductibles entre les taux sanguins , l'efficacité immunosuppressive et la toxicité. Le dosage de la ciclosporine peut se faire par des méthodes non spécifiques qui dosent avec la substance mère la plupart de ses métabolites : la polarisation de fluorescence est simple et rapide. Les méthodes spécifiques comportent la chromatographie liquide à haute performance ou le radio-immuno-essai (RIA) avec anticorps monoclonal. Un problème très discuté a été de savoir si le dosage sanguin devait être réalisé sur le plasma-sérum ou sur le sang total, car la distribution du produit entre les globules rouges, les protéines plasmatiques et l'eau plasmatique dépend de la concentration et de la température. La préférence va au dosage spécifique sur sang total, les taux sanguins étant 3 à 5 fois supérieurs aux taux plasmatiques. En pratique, la surveillance pharmacologique de la ciclosporinémie consiste à mesurer le taux résiduel, c'est à dire la concentration supposée la plus basse juste avant la nouvelle prise du médicament. D'autres critères ont été proposés, comme récemment la mesure du taux de ciclosporine 2 heures après la prise du produit.

Les difficultés de cette surveillance ont conduit à évaluer l'intérêt de la mesure de l'inhibition de la calcineurine et ses relations avec les concentrations sanguines. Ainsi l'inhibition de la calcineurine est d'environ 50% pour des taux compris entre 100 et 400ng/ml et de 80% pour des taux voisins de 1000ng/ml, et les changements de ciclosporinémie entraînent des modifications rapides du niveau d'inhibition de la cal cineurine.

Le Sandimun, première présentation du produit, est très lipophile, et le rôle de la bile est essentiel pour son absorption. La nouvelle présentation, Neoral, est moins dépendante de l'absorption biliaire et digestive, et a donc une meilleure biodisponibilité : la corrélation avec les taux sanguins est meilleure, et toutes les études ont confirmé une diminution des réactions de rejet sous Neoral. : le bénéfice est d'environ 15%. Aux Etats-Unis, la compagnie SangStat propose une nouvelle présentation (SangCya®)de ciclosporine orale, qui aurait une meilleure biodisponibilité, et dont le prix (produit générique) est inférieur au produit diffusé par Novartis.

Les interactions médicamenteuses sont très importantes. L'induction du système d'oxydation microsomiale hépatique du cytochrome P450 entraîne une diminution des taux sanguins de CsA, son inhibition entraîne l'augmentation de son taux, donc de sa toxicité. Par ailleurs, certains produits néphrotoxiques additionnent leur effet. Les interactions sont précisées dans le tableau suivant :

Augmentation des taux sanguins	Diminution des taux sanguins	Addition d'effet néphrotoxiques
kétoconazole,itracinazole,fluconazole macrolides (érythromycine, etc...) antagonistes calciques (diltiazem,nicardipine,verapamil) anti-H2 (?) furosémide (?) contraceptifs oraux mé méthylprednisone,corticoïdes	phénytoïne rifampicine isoniazide barbituriques (?) triméthoprime	amphotéricine B aminoglycosides (gentamicine, etc...) melphalan,méthotrexate cotrimoxazole(?) anti-inflammatoires non stéroidiens (?)

2. Tacrolimus (Prograf®,Fujisawa): le FK-506 est un antibiotique de la famille des macrolides. Son mode d'action est analogue à celui de la ciclosporine : FK se lie à une immunophilline, la FK-binding protein (FKBP), formant un complexe qui réagit avec la calcineurine et inhibe son action de la même manière que la CsA.

L'efficacité du tacrolimus est équivalente à celle de la ciclosporine. Plusieurs études prospectives et randomisées ont comparé tacromimus et ciclosporine, sous forme de Sandimmun®, utilisé dans les protocoles d'induction : le tacrolimus diminue d'environ 10-15% la proportion de sujets présentant un rejet aigu, en particulier de rejet sévère; mais la comparaison devrait être faite avec la ciclosporine prescrite sous forme de Néoral®, dont on sait qu'il entraine un gain à peu près identique. Le tacrolimus doit est considéré comme une alternativeà la CsA, surtout utilisé en cas d'échec d'un traitement de rejet par méthylprednisolone ou OKT3 : l'introduction du tacrolimus donne une réversibilité d'environ 75%.Le choix entre les deux produits devra tenir compte des effets secondaires, qui sont différents : si la néphrotoxicité est identique, mettant en jeu les mêmes mécanismes que la ciclosporine, le FK a une toxicité neurologique plus marquée, et surtout un effet diabétogène plus important : une étude récente montre que chez les sujets recevant du tacrolimus associé à de faibles doses de corticostéroides et du mycophénolate mofetil, 32% des sujets peuvent, au cours de la première année post-greffe, être considérés comme diabétiques ( 2 glycémies à jeun > 126 mg/dl). En revanche, il n'entraine ni hypertrophie gingivale, ni hirsutisme, et surtout moins d'hypertension artérielle et moins d'hypercholestérolémie.

3. Sirolimus (Rapamune® Wyeth-Ayerst): le sirolimus, ou rapamycine, appartient également à la famille des macrolides. Sa structure biochimique ressemble à celle du tacrolimus, et il se lie à la même immunophilline, la FKBP ; mais, à l'encontre du tacrolimus et de la ciclosporine, il n'inhibe pas la calcineurine, mais une autre molécule, (TOR, pour"target of rapamycin") qui intervient dans la prolifération induite par les cytokines (IL-2,IL-4,IL-7,IL-15) et le résultat final est identique.

Son efficacité en matière de prévention du rejet est comparable à celle de la ciclosporine, notée plus importante dans certains essais. Du fait de son action synergique avec la ciclosporine, il a été utilisé en association avec cette dernière, réduisant l'incidence de rejet aigu de plus de 20%. Son avantage essentiel est son absence d'effet sur la vasomotricité rénale, donc l'absence de néphrotoxicité et d'hypertension artérielle, d'où une meilleure fonction rénale à moyen terme, et il est particulièrement utilisé dans les protocoles essayant de diminuer, voir supprimer, la ciclosporine : chez les sujets recevant corticostéroides, ciclosporine et sirolimus, l'arrêt de la ciclosporine au 3° mois permet un gain de 10% de filtration glomérulaire au douzième mois. 

Un des intérets potentiels du sirolimus serait de pouvoir limiter l'installation d'un rejet chronique : la rapamycine inhibe, plus que les autres produits, la prolifération cellulaire médiée par les différents facteurs de croissance, et réduit l'épaisssiement intimal. De ce fait, il est possible que le produit soit actuellement le plus efficace pour éviter le rejet chronique. Inversement, ce rôle bénéfique pourrait être contrebalancé par l'élevation des lipides, dont on sait le rôle dans les lésions de la "glomérulopathie chronique du transplant". Récemment, plusieurs cas de protéinurie importante, en rapport avec des lésions de glomérulonéphrite segmentaire et focale, ont été rapportés etreliés à la prise de rapamycine

Les effets secondaires du sirolimus sont une diarrhée, une élévation des triglycérides et du cholesterol, une hypokaliémie, une thrombocytopénie, une incidence accrue d'arthralgies.Récemment, on a signalé l'apparition d'une pneumopathie interstitielle avec des infiltrats bilatéraux et la présence au lavage broncho-alvéolaire de lymphocytes T, ainsi que la possibilité d'hémorragies intra-alvéolaires, l'ensemble disparaissant après l'arêt du produit.L'association avec le tacrolimus est contrindiquée, en raison d'une action antagoniste entre les deux produits.

Sur le plan pharmacologique le sirolimus est caractérisé par une absorption digestive rapide influençée par les repas et variable chez un même individu, une faible biodisponibilité (environ 14%), une demi-vie de 2,5 jours, une élimination biliaire, une biotransformation dépendant en partie du cytochrome P450. Ceci explique la nécessité d'une surveillance pharmacologique.

Présenté en solution orale, la dose initiale est de 3mg à 5mg/j, la dose d'entretien de 2mg/j.Le contrôle par radio-immunoessai ou chromatographie liquide à haute performance des taux sanguins résiduels semble nécessaire pour adapter la posologie, compte tenu des variabilités individuelles (taux cible 30ng/ml pendant les 2 premiers mois, puis 15 ng/ml ultérieurement).