Study of the relationships between blood concentrations, bile concentrations, intracellular concentrations and immunosuppressive effect of tacrolimus in liver transplantation

Abstract

Le tacrolimus est la pierre angulaire du traitement préventif du rejet de greffe en transplantation hépatique. Les posologies de tacrolimus doivent être adaptées aux patients en fonction des concentrations résiduelles sanguines mesurées tout au long du traitement. Cependant, ce suivi thérapeutique pharmacologique présente des limites puisque la réponse au tacrolimus n’est pas optimale chez tous les patients. Dans ce contexte, ce travail avait pour objectifs d’évaluer l’intérêt de nouveaux biomarqueurs de suivi pharmacologique du tacrolimus chez les patients transplantés hépatiques. Un premier axe de recherche a permis de montrer que la variabilité intra-individuelle des concentrations sanguines était un facteur de risque de perte de greffon et de survenue de toxicités. Dans la seconde partie du travail, une méthode de dosage du tacrolimus dans la bile a été développée, un métabolite glucuronide direct du tacrolimus a été mis en évidence dans la bile des patients, et la concentration biliaire a été identifiée comme un potentiel biomarqueur prédictif de la neurotoxicité de l’immunosuppresseur. La dernière partie du travail s’est consacrée à l’étude in vitro et in vivo des relations entre l’exposition sanguine, l’exposition intra-cellules mononuclées sanguines et l’effet pharmacodynamique du tacrolimus sur sa cible la calcineurine. L’ensemble de ces travaux de pharmacologie translationnelle ont permis d’améliorer la compréhension de la relation exposition-effet du tacrolimus et d’identifier de nouveaux biomarqueurs qui pourraient permettre de faire un pas en avant dans l’optimisation et la personnalisation du traitement immunosuppresseur des transplantés hépatiques.Tacrolimus is the cornerstone of preventive treatment of allograft rejection in liver transplantation. Tacrolimus dosages must be tailored according to trough whole-blood concentrations measured all along the therapy. However, this therapeutic drug monitoring approach has some limitations since tacrolimus response is not optimal for all patients. In this context, this work aimed at evaluating the interest of alternative pharmacological biomarkers of tacrolimus monitoring in liver transplant recipients. The first part of the research led to emphasize that intra-patient variability of tacrolimus trough whole-blood concentrations was a risk factor for graft loss and drug side effects. In the second part of the work, an analytical method of quantification of tacrolimus in bile was developed, evidences of the presence of tacrolimus direct-glucuronide metabolite in bile were provided and tacrolimus bile concentration was found to be a potential predictive biomarker of the drug neurotoxicity onset. The last part of the work was focused on in-vitro and in-vivo studies of the relationships between tacrolimus blood and intracellular exposures and its pharmacodynamic effect on its target calcineurin. Taken together, this translational pharmacology research program led to improve our understanding of tacrolimus exposure-effect relationship and to identify new biomarkers that could allow making a step forward in optimizing and personalizing the immunosuppressive treatment in liver transplant recipients