Le tacrolimus ou FK-506 est un immunosuppresseur de plus en plus utilisé en transplantation d'organes. Il constitue une alternative à la cyclosporine particulièrement dans les cas de rejet réfractaire à la cyclosporine. Son absorption digestive et sa pharmacocinétique présentent une grande variabilité intra et interindividuelles, aussi est-il recommandé d'ajuster les posologies par un suivi des concentrations sanguines. Un seuil thérapeutique de 5 à 20 ng/mL est généralement recommandé. Les effets secondaires sont similaires à ceux observés avec la cyclosporine, cependant la neurotoxicité et la diabétogénèse sont particulièrement fréquentes mais par contre l'hyperplasie gingivale, l'hypertrichose et l'hypercholestérolémie nettement moindres. Le tacrolimus présente aussi plusieurs interactions médicamenteuses. Les méthodes de dosage sont peu nombreuse et la technique de chromatographie liquide couplée à la spectrographie de masse demeure la méthode de référence. Deux méthodes immunologiques sont actuellement disponibles. La technique à fluorescence est la plus populaire car elle est plus automatisée et elle présente un rendement de récupération nettement supérieur à celui de l'ELISA plus sensible, mais plus laborieuse.
Devant un accroissement important de l'utilisation du tacrolimus comme immunosuppresseur en transplantation d'organes, nous avons cru bon présenter ici une brève revue des connaissances sur le sujet. Le tacrolimus est un médicament immunosuppresseur découvert en 1984 par la compagnie Fujisawa. C'est un produit naturel de l'actinomycète (champignon microscopique) « Streptomyces tsukubaensis » isolé près de la ville Tsukuba au Japon. Sa masse moléculaire est de 822 et il est de structure cyclique à 23 éléments (1).
Il a une activité in vitro 100 fois plus puissante que la cyclosporine. C'est Thomas Starzl qui en 1989 a été le premier à démontrer l'efficacité du tacrolimus chez des patients ayant subi une greffe hépatique (2). Il a par la suite démontré que le tacrolimus est efficace comme traitement alternatif pour les patients recevant de la cyclosporine et présentant un rejet réfractaire aux traitements usuels (3,4). Des études multicentriques (aussi bien en greffe rénale qu'en greffe hépatique) ont démontré que le tacrolimus lorsque comparé à la cyclosporine, permet de réduire significativement les épisodes de rejet mais qu'il est par contre associé à une incidence plus élevée d'effets secondaires (5-7).
Son mécanisme d'action fait encore l'objet de recherches et n'est pas totalement compris. Le tacrolimus se lie à une classe de protéines appelées les protéines de liaison du FK, ou FKBP (8,9). La formation d'un complexe à 5 sous-unités, comprenant une protéine de liaison, le tacrolimus, la calmoduline et les calcineurines A et B, provoque l'inhibition de l'activité phosphatase de la calcineurine (10). L'action des facteurs de transcription dépendant de la déphosphorylation pour leur transport vers le noyau est donc inhibée conduisant ainsi au blocage de la prolifération et des fonctions des cellules-T.
Le tacrolimus peut être administré par voie intraveineuse ou orale. L'administration intraveineuse immédiatement après la greffe fut d'abord préférée. Le transfert à la voie orale se faisait alors 4 jours plus tard. Son absorption au niveau proximal du tube digestif permet l'administration orale (ou via un tube naso-gastrique) immédiatement après la chirurgie. Aujourd'hui, l'administration intraveineuse est réservée aux rares cas où l'on ne peut atteindre le niveau thérapeutique par voie orale. La posologie doit être ajustée en fonction des concentrations sanguines. Les doses requises pour rejoindre les mêmes concentrations sanguines sont plus élevées chez les enfants que chez les adultes. L'absorption digestive est très variable (11) et de plus, chez les patients transplantés, la pharmacocinétique de ce médicament présente de grandes variations intra et interindividuelles (12,13). La biodisponibilité de la forme orale varie de 5 à 67 % et est en moyenne de 27 % seulement. Ces données furent obtenues chez des transplantés du foie. La prise de nourriture diminue l'absorption digestive. Le suivi des concentrations sanguines est donc indiqué entre autre pour contrer cette biodisponibilité peu prévisible.
Le volume de distribution du tacrolimus est très élevé (plus de 1300 L). À cause de la grande hydrophobicité de la molécule, sa distribution se fait surtout dans les lipides. Les concentrations dans le poumon, la rate, le cœur, le rein et le pancréas après l'équilibre de distribution sont nettement supérieures aux concentrations plasmatiques indiquant ainsi une grande affinité tissulaire (14).
Les études pharmacocinétiques ont aussi démontré que le sang total est un meilleur échantillon que le plasma pour étudier la pharmacocinétique du tacrolimus. Le tacrolimus se lie fortement aux globules rouges et aux protéines, surtout l'albumine et l'a1-glycoprotéine. La distribution entre le plasma et les globules rouges est affectée par plusieurs paramètres dont l'hématocrite, la température de séparation du plasma, la concentration du tacrolimus et la concentration des protéines plasmatiques. Le rapport entre la concentration du sang total et celle du plasma varie entre 12 et 67 (moyenne de 35) (15).
Il est bien connu qu'il existe des protéines liant les immunosuppresseurs (16,18). Celles-ci, appelées immunophilines peuvent être subdivisées en deux catégories. Les immunophilines majeures sont présentes à une concentration élevée dans tous les tissus. La cyclophiline est le facteur de liaison de la cyclosporine tandis qu'un facteur commun lie le tacrolimus et la rapamycine. Le point isoélectrique des protéines de cette première catégorie est près de 9. Elles présentent une activité rotamase et cette activité ne serait pas en relation avec leur pouvoir immunosuppresseur. Les immunophilines mineures, possèdent un point isoélectrique entre 6,0 et 6,5 et sont présentes dans le cytosol. Plusieurs d'entre elles furent identifiées (17,18) et se distinguent par des poids moléculaires variés. Un facteur de 52 kDa est présent dans les cellules T-facilitatrices, la rate, le thymus et celui-ci s'associe à la cyclosporine. Une autre fraction de 59 kDa s'associe à la fois à la rapamycine et au tacrolimus. Cette protéine fait partie des protéines du choc thermique et du récepteur des glucocorticoïdes. Le facteur le plus intéressant aurait un poids moléculaire de 25 kDa et serait spécifique à la rapamycine; un autre facteur de 14 kDa lierait à la fois la rapamycine et le tacrolimus.
Un facteur sanguin s'associant à la cyclosporine a été partiellement caractérisé (19) : sa liaison à la cyclosporine est spécifique puisqu'aucun antibiotique ou drogue courante n'inhibe la liaison. Cette protéine de 16 kDa est présente dans les globules rouges et ne fait pas partie de la membrane de ces cellules. Elle est distincte de l'hémoglobine, de l'anhydrase carbonique, de la calmoduline, du cytochrome b5 mais pourrait être identique à la cyclophiline. Il est logique de penser que de tels facteurs sanguins puissent exister pour lier la rapamycine ou le tacrolimus.
La demi-vie du tacrolimus est très variable. La valeur moyenne est de 8,7 h mais se situe généralement entre 5,6 et 16,6 h. Comme le tacrolimus est métabolisé à plus de 99 % par le foie, la fonction rénale en n'affecte pas l'élimination et la pharmacocinétique. À présent, plusieurs métabolites sont connus et deux au moins auraient une activité biologique (tableau 1)(1).
Tableau 1: Activités biologiques du tacrolimus et ses métabolites
La néphrotoxicité du tacrolimus est similaire à celle de la cyclosporine. Parmi les effets secondaires importants mentionnons une neurotoxicité surtout observée avec l'administration intraveineuse. De plus, le tacrolimus est diabétogénique chez 17 à 20% des patients traités (aux doses requises immédiatement après la greffe). Cette incidence est plus élevée que celle observée avec la cyclosporine (7% des cas). Contrairement à la cyclosporine, le tacrolimus ne cause pas d'hyperplasie gingivale, d'hypertrichose, et il est associé à un taux de cholestérol sanguin inférieur de 20% en moyenne à celui observé chez les patients traités à la cyclosporine (14).
Le tacrolimus présente plusieurs interactions médicamenteuses notamment avec les inhibiteurs du système cytochrome P450 responsable de l'oxydation des bloqueurs calciques, des corticostéroïdes, de la cyclosporine, des antibiotiques et autres drogues. Il inhibe aussi le P450 intestinal et augmente l'absorption digestive des drogues qui y sont métabolisées dont la cyclosporine. In vitro, son métabolisme est inhibé par les médicaments du tableau 2 (14).
Tableau 2: Médicaments inhibant in vitro le métabolisme du tacrolimus
Les méthodes de dosage du tacrolimus ont été récemment révisées (1). La mesure plasmatique ou sanguine est compliquée par les propriétés physico-chimiques particulières de la molécule. Ainsi, elle est insoluble dans l'eau, soluble dans les lipides, le méthanol, le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'éther et l'acétone. La molécule ne possède pas de noyau chromophore et n'est pas fluorescente.
Les premières méthodes de mesure se basaient sur la réaction lymphocytaire (MLR) peu sensible. Très vite une méthode ELISA fut développée pour l'évaluation clinique du médicament. Pour les études pharmacocinétiques, à cause du manque de sensibilité de l'ELISA, on a dû s'en remettre à la technique difficile et coûteuse du HPLC-MS. Il est à souligner que la liaison à l'anticorps utilisé dans l'ELISA ne corrèle pas bien avec l'activité biologique du médicament, phénomène qui jette des doutes sur l'utilité clinique du monitoring de la concentration sanguine pour les suivis thérapeutiques. Dans le même ordre d'idée, la liaison à la protéine de liaison tissulaire ne corrèle pas bien avec la liaison à l'anticorps monoclonal.
Bien que difficile à mesurer, la molécule du tacrolimus présente une stabilité intéressante : 1 semaine dans le sang à 25°C et plus de 6 mois au congélateur. Des niveaux thérapeutiques de 5 à 20 ng/mL (20) sont généralement recommandés. Cependant, avec l'expérience clinique, ces marges sont en révision et la limite inférieure pourrait être abaissée selon le type de greffe.
La première méthode ELISA fut publiée en 1987 par Tamura et utilisait soit un anticorps polyclonal pour une sensibilité de 0,33 ng/mL ou monoclonal pour une sensibilité de 1 ng/mL. La technique nécessitait 2 jours.
La compagnie INCSTAR a commercialisé la méthode ELISA avec anticorps monoclonal. La première version impliquait une extraction au méthanol et une incubation de 2 heures. La dernière version, ProTrac II®, nécessite une digestion enzymatique comme pré-traitement au lieu de l'extraction au méthanol. Le temps d'analyse est de 3 à 4 heures, la plage des concentrations mesurées est de 0,3 à 30 ng/mL. Cependant, la récupération du tacrolimus n'est que de 50 % et est compensée par des concentrations des calibrateurs inférieures à la valeur normale (21), ce qui jette des doutes sur la spécificité de la méthode.
En 1991, la compagnie Abbott a introduit une technique fluorescente à microparticules. Cette technique est semi-automatisée avec un appareil dédié, l'IMx. Le premier anticorps monoclonal utilisé donnait des résultats difficilement comparables avec ceux de la méthode ELISA. De plus, cette technique souffrait d'un manque de sensibilité et d'un manque de précision. La plage des mesures s'étalait de 5 à 30 ng/mL. Cette faible sensibilité limitait sérieusement l'application de la technique puisque les concentrations visées par les cliniciens sont à la baisse et particulièrement en pédiatrie.
Tout dernièrement, la compagnie Abbott a introduit une version améliorée de leur trousse, soit la trousse Tacrolimus II®. La plage des concentrations est maintenant adéquate (1 à 30 ng/mL), et la précision acceptable (CV de 8 à 12 %).
Nous avons eu l'occasion de comparer les résultats de la trousse Tacrolimus II d'Abbott à ceux de la méthode ELISA de INCSTAR pour des patients greffés du rein. La corrélation est acceptable et de façon générale, les résultats de la méthode Tacrolimus II sont systématiquement plus hauts de 2,2 ng/mL (21).
Abbott = 1,03 Incstar + 2,2
r = 0,825
n = 48
L'avantage majeur de la technique Abbott réside dans la rapidité d'exécution: en moins de 30 minutes, 23 échantillons peuvent être analysés et ce à un coût moindre qu'avec la technologie d'INCSTAR (ELISA).
Il existe des méthodes HPLC pour mesurer le tacrolimus. Ces techniques doivent être effectuées en tandem avec la spectrographie de masse ou avec une détection par immunoenzymologie. Elles sont longues, laborieuses et peu pratiques pour une application de routine avec un volume quotidien élevé de spécimens.
Il existe une méthode radioactive impliquant la liaison à la protéine de liaison FKBP-12. La corrélation avec l'ELISA est excellente (r = 0,97) cependant des résultats plus élevés de 13 à 68 % ont été observés.
Le tacrolimus est un immunosuppresseur efficace pour la transplantation d'organes. Il constitue maintenant une alternative thérapeutique à la cyclosporine. Il peut être utilisé à la place de la cyclosporine en prophylaxie du rejet ou être substitué à la cyclosporine chez des patients ayant un rejet réfractaire ou présentant des effets secondaires reliés à la cyclosporine. Initialement réservé aux transplantations hépatiques, son usage tend à s'étendre aux autres types de transplantation et en particulier aux transplantations rénales où l'expérience thérapeutique s'acquiert progressivement.
Son usage crée un nouveau besoin au laboratoire de biochimie clinique : le dosage d'un nouvel immunosuppresseur. Actuellement, les méthodes analytiques sont coûteuses en réactifs et nécessite une étape de pré-traitement de l'échantillon avant l'analyse immunologique ; cette dernière est automatisée soit en microplaque (ELISA), ou avec l'IMx et la technologie des microparticules fluorescentes. Il serait souhaitable que l'amélioration des technologies analytiques se fasse par une réduction des coûts en réactifs et par l'automatisation totale de cette analyse.
