Mécanismes d'action et
cibles des médicaments
Pr. Pape
Département de Pharmacologie
CHU de Rennes, 2 rue Henri Le Guilloux, 35033 Rennes Cedex
mis à jour le 10 octobre 2001
Le médicament peut agir directement (inhibiteur calcique, anesthésique), ou bien en interférant avec un médiateur (ou messager) de l'organisme (dopamine, AMPc, hormones, sérotonine,... ).
Il existe deux sortes de médicaments:
- ceux qui agissent sur le récepteur cellulaire
- ceux qui ont un effet sans interagir avec de récepteur cellulaire
1. Mécanismes dépendants des récepteurs cellulaires
1.1. Les récepteurs membranaire
1.1.1. Les-récepteurs couplés à une protéine G
Les protéines G sont associées à un effecteur:
- enzymatique: adénylate cyclase ou phospholipase C
- canal ionique ou potassique
Ces récepteurs R sont impliqués dans l'effet de nombreux neuromédiareurs :
Récepteurs AT1 de 1'angiotensine II
Récepteurs Vl de la vasopressine
Récepteurs ETA, ETB de l'endothéline
Récepteurs a1
Récepteurs b adrénergique, NA (noradrénaline)
Il y a production d'un second messager
Exemple 1 : récepteur b adrénergique (b1 cardiaque, b2 vasculaire, bronchique, utérin)
Un agoniste (adrénaline, ou NA) se fixe sur le R ,B, la protéine G est activée par le récepteur alors couplé à son ligand, protéine G qui stimule l'adénylate cyclase. Il y a alors production d'APMc intracellulaire, ce qui stimule des protéines kinases qui elles-mémes phosphorylent:
- des protéines (enzymes)
- des canaux calciques voltages dépendants (VOC)
Les phosphorylations des enzymes peuvent correspondent à une stimulation ou une inhibition de ces enzymes. Certaines sont activent sous forme phosphorylée ou déphosphorylée.
Exemple 2 : stimulation des récepteurs b 1 cardiaque
Ici la protéine kinase phosphoryle les VOC, ce qui provoque :
- leur activation
- le raccourcissement de leur temps d'ouverture
- l'augmentation de leur fréquence d'ouverture
Le Ca++ augmente dans les fibres musculaires cardiaques, et permet ainsi l'interaction entre l'actine et la myosine. La contraction se réalise alors = effet inotrope +. Il y a également une augmentation du nombre de contractions = effet chronotrope +, ce qui entraîne une tachycardie.
Ces deux effets s'accompagnent d'une augmentation de la consommation en 02 par le myocarde.
Les b bloquant (bloque le R b 1 cardiaque) protège le cur contre une stimulation orthosympathique consommant de l'02. Ce qui explique leur indication dans le traitement de l'angine de poitrine (ou angor).
L'angor est une carence en 02 du cur, ce qui provoque une ischémie (causé par rétrécissement des artères coronaires).
Le traitement consiste à :
- augmenter l'apport en sang (vasodilatateurs)
- diminuer les besoins (b bloquant)
Exemple 3 : stimulation des récepteurs b 2 des fibres musculaires lisses (vasculaires, bronchiques, et utérines)
Le Ca++ combiné à la calmoduline active la myosine kinase qui phosphoryle la myosine. La myosine phosphatée se combine avec l'actine pour permettre la contraction.
Dans le cas des R b 2 des fibres musculaires lisses, la protéine kinase, qui est activée par l'augmentation de l'AMPc, phosphoryle la myosine kinase qui, phosphorylée, devient inactive.
Ceci explique la relaxation musculaire lisse. Par exemple, la stimulation des R b 2 pulmonaires (avec du salbutanol) entraîne une broncho-dilatation. Le salbutanol est donc préconisé pour le traitement de l'asthme.
Exemple 4 : stimulation des récepteurs al adrénergiques (effecteur = phospholipase C) en particulier vasculaire
La phospholipase C, activée par la protéine G, hydrolyse le phosphatidyl inositol diphosphate et donne ainsi deux seconds messagers : l'inositol triphosphate (IP3) et le diacylglycérol (DAG)
- IP3 provoque la libération de Ca++ intracellulaire (à partir du réticulum sarcoplasmique) et ainsi, l'augmentation du [Ca++] intracellulaire permet la contraction des fibres musculaires lisses vasculaires. (explique l'origine du Ca qui se combine à la calmoduline dans le cas de la stimulation des fibres musculaires lisses, vu dans l'exemple précèdent)
- DAG stimule la protéine kinase C gui phosphoryle des protéines et des canaux ioniques (surtout calciques).
1.1.2. Les récepteurs à activité tyrosine kinase
Il possède une extrémité protéique intracellulaire qui est caractérisée par un site enzymatique à activité tyrosine kinase. Parmi ces récepteurs, il existe :
- le récepteur à l'insuline
- les récepteurs aux facteurs de croissance (FC)
Exemple : le récepteur à l'insuline
L'insuline se fixe à son récepteur et augmente ainsi l'activité tyrosine kinase, il se réalise une déphosphorylation qui conduit à la stimulation de la glycogène synthétase (pour la glycogénèse), car sa forme active est la forrne déphosphorylée. La déphosphorylation conduit à l'inhibition des deux enzymes de la glycogénolyse dont les formes actives sont phosphorylées.
1.1.3. Les récepteurs canaux
Ces récepteurs sont des protéines formant des canaux ioniques. Le canal ionique est activé directement par un médiateur. La liaison de l'agoniste à son récepteur entraîne une modification macromoléculaire permettant le passage de certains ions dans le sens de leur gradient transmembranaire. Donc la réponse de la cellule à cette stimulation est directement reliée à la modification ionique intracellulaire.
Exemple 1 : le récepteur nicotinique de l'acétylcholine (Ach) sur la plaque motrice qui comprend un canal sodique
La stimulation par l'Ach déclenche l'ouverture du canal.
L'entrée de Na+ entraîne l'augmentation de la conductance ionique qui provoque une dépolarisation de la plaque motrice. Il se crée un PA qui se propage et entraîne dans les fıbres musculaires striées la libération de Ca intracellulaire stocké dans le réticulum sarcoplasmique, et entraîne ainsi la contraction des myofilaments.
Un myorelaxant non polarisant (Ex: D-tubocuranine) bloque ces R, entraînant le blocage des muscles en position relâchée. Ce produit est utilisé en anesthésiologie pour éviter la contraction musculaire pendant une intervention chirurgicale et aussi pour faciliter une intubation trachéale.
Exemple 2 : récepteur A du GABA qui comprend un canal chlore
Le GABA est un neuromédiateur inhibiteur qui, en se liant à son R, augmente la conductance au chlore de la membrane post-synaptique.
Ceci entraîne une hyperpolarisation qui induit un effet sédatif.
Les benzodiazépines (= auxiolytiques, = sédatifs) augmente la liaison du GABA à ces récepteurs A. L'entrée du chlore est donc plus importante par augmentation de la fréquence d'ouverture du canal.
Les barbyturiques (sédatifs, anticonvulsifs) augmentent aussi les effets du GABA par le même mécanisme.
1.2. Mécanismes intracellulaires
organisés autour de récepteurs internes, cytosoliques et ou nucléaires correspondants aux hormones stéroïdes
.La molécule pénètre dans la cellule, se fixe sur son récepteur spécifique,
.le complexe récepteur / stéroïde est activé, et se fixe à un accepteur nucléaire ;
.en découle la modulation bien connue de la synthèse protéique, par stimulation ou inhibition de la transcription. (ARNm)
Exemple 1 : Activité anti-inflammatoire des glucocorticoïdes
.Les glucocorticoïdes induisent la synthèse de Lipocortine qui inhibe la phospholipase A2 membranaire.
.Cette inhibition empêche la libération de lacide arachidonique, précurseur des prostaglandines.
Exemple 2 : Immunosuppresseur type cyclosporines (CSP) et tacrolimus
.Les molécules pénètrent à lintérieur des lymphocytes T par le truchement des immunophilines (protéines cytoplasmiques)
.Le complexe formé CSP/Tacro-immunophiline inhibe laction enzymatique de la calcineurine (cest une phosphatase Ca++ / Calmoduline dépendante)
.on obtient le blocage de la transmission vers le noyau du signal nécessaire à la synthèse dinterleukine II. (différenciation, prolifération des lymphocytes T activés par un antigène)
2. Mécanismes indépendants des récepteurs cellulaires
2.1.1. Na+ / K+ ATPase (& digitaliques)
.La cellule maintient en permanence un gradient transmembranaire de sodium et potassium grâce à la Na+/K+ ATPase ou pompe à sodium`

.Elle expulse les ions Na+ qui ont pénétré, et rentre les ions K+ sortis
.Elle est associée avec un échangeur Na+ / Ca++ qui fait entrer le Na+, sortir le Ca++
.les Digitaliques
Ils inhibent la Na+/K+ ATPase en découlent :
. augmentation la concentration intracellulaire de Na+
.Le Na+ agit sur léchangeur Na+/Ca++ en linversant
. entrée de Ca++ à lintérieur de la cellule

Au niveau de la fibre musculaire cardiaque, le Ca++ se fixe sur la troponine C ; permet les rapports actine/myosine, ainsi que la contraction cardiaque
On comprend alors :
.Leffet inotrope + des digitaliques
.Leur indication dans le traitement de linsuffisance cardiaque
2.1.2. Canal à Na+ (& anesthésiques locaux)
.Il est impliqué dans les processus de dépolarisation rapide permettant la genèse et la conduction du potentiel daction (par ex. message nerveux)
.Au niveau dun nerf sensible, le stimulus membranaire déclenche louverture des canaux sodiques rapides.
Les anesthésiques locaux
.sintègrent dans la membrane autour des canaux sodiques
.empêchent leur ouverture, inhibent lafflux de sodium et la conduction nerveuse : le message douloureux est atténué
2.1.3. Canaux calciques (& inhibiteurs calciques)
.après activation par dépolarisation, la concentration en Ca++ libre intracellulaire sélève.
.ce mécanisme est à la base de nombreux processus physiologiques.
.la fibre musculaire lisse (vaisseaux surtout) réagit en se contractant ; la vasoconstriction entraîne laugmentation de la pression artérielle
Les inhibiteurs calciques
.bloquent les canaux Ca++ voltage dépendants ; il y a vasorelaxation
.diminution de la pression artérielle
.indiqués pour le traitement de lhypertension artérielle
2.1.4. Cotransport Na+/K+/Cl- (& diurétiques)
.les diurétiques de lanse (furosémide) inhibent au niveau rénal ce cotransport
.ils empêchent la réabsorption de sodium
le sodium et le chlore sont éliminés et entraînent de leau :
.™ de la diurèse
2.2. Actions contre les enzymes
blocage ou stimulation dun enzyme ou dun système enzymatique
2.2.1. Inhibitions
Exemple 1 : Inhibiteur de la monoamine oxydase (IMAO)
.L'IMAO inhibe la dégradation de la noradrénaline par la MAO
augmente par voie subséquente la concentration de noradrénaline dans la fente synaptique : cest un antidépresseur
Exemple 2 : Inhibiteur des phosphodiesterases
.les phosphodiesterases désactivent lAMPc
.les inhibiteurs de cet enzyme tel la théophiline augmentent la concentration intracellulaire en AMPc
.Au sein des fibres musculaires lisses bronchiques, cette augmentation se traduit par une relaxation comme dans le cas de la stimulation des récepteurs b -
.bronchodilatateur pouvant servir au traitement de lasthme
Exemple 3 : Inhibiteur de lenzyme de conversion du SRAA
(système Rénine Angiotensine Aldostérone et bradykinine)
.Lenzyme de conversion désactive la bradykinine (vasodilatateur) en un peptide inactif et transforme langiotensine I en angiotensine II (puissant vasoconstricteur)
.En inhibant lenzyme de conversion, la production dangiotensine II est défavorisée; et, au contraire, la bradykinine est conservée :
.Vasodilatation et diminution de la pression artérielle
.indications : traitement de lhypertension artérielle
Exemple 4 : Anticancéreux type méthotrexates et 5-fluoroUracile
.le méthotrexate inhibe :
- la dihydrofolate qui transforme lacide folique en acide tetrahydrofolique,
- la thymidilateSynthétase impliquée dans la formation des bases ;
Au total : blocage de la synthèse dADN et mort cellulaire
.le 5-fluoroUracile inhibe la thymidilateSynthétase et a le même type deffet
Exemple 5 : b lactamines (Antibiotique)
.Ces molécules fragilisent la membrane bactérienne en inhibant la transpeptidase qui est nécessaire à son maintien : lyse favorisée
2.2.2. Activations
Exemple : dérivés nitrés (trinitrine)
.le molsidomide (donneur de NO monoxyde dazote ) le molsidomide tapais-je stimule la guanylate cyclase et augmente en conséquence la concentration intracellulaire de GMPc.
.la fibre musculaire lisse vasculaire se relâche par le même mécanisme que lors de laugmentation dAMPc après stimulation des récepteurs b -
.ces substances sont bien-entendu des vasodilatateurs indiqués pour le traitement de langine de poitrine à cause vasculaire
2.3.1. Antiacides
. contenant des groupes HO- qui neutralisent les ions H+ libérés par lacide chlorhydrique gastrique.
2.3.2. Anticancéreux intercalants
.de par leur structure chimique, ils sintercalent dans la molécule dADN (Acide désoxyribonucléique) et bloquent la réplication et la transcription
2.3.3. Anticancéreux alkylants
.ce sont des agents électrophiles qui interagissent avec les centres nucléophiles des molécules dADN ; les bases alkylées sont éliminées ou mutées, et la cellule meurt par apoptose.
2.3.4. Antibiotiques antifongiques
Exemple de lamphotéricine
.fixée sur un acide gras spécifique des fongiques, elle sinsère dans la membrane, forme des pores, modifie les équilibres osmotiques (parce que les petites molécules fuient)
.éclatement des micro-organismes.