ARTICLE
abc.2012.0740
Auteur(s) : Caroline Moreau1,2,3, Marie-Anne Loriot1,2, Virginie Siguret3,4 virginie.siguret@parisdescartes.fr
1 Inserm UMR-S 775, Université Paris Descartes,
Paris, France
2 Service de biochimie, Unité fonctionnelle de
pharmacogénétique et oncologie moléculaire, APHP, Hôpital Européen
Georges Pompidou, Paris, France
3 Service d’hématologie biologique, APHP, Hôpital
Européen Georges Pompidou, Paris, France
4 Inserm UMR-S765, Université Paris Descartes, Paris,
France
Tirés à part : V. Siguret
La warfarine, ou le « link » entre le mélilot et le
Président Dwight D. Eisenhower
Les médicaments antagonistes de la vitamine K (AVK) sont
utilisés en thérapeutique comme anticoagulants oraux depuis les
années 1950. Ils inhibent la coagulation en interférant avec le
cycle de la vitamine K (figure 1),
« vitamine » découverte dans les années 1920 par le
chimiste danois, Carl Peter Henrick Dam qui étudiait alors le rôle
du cholestérol dans l’alimentation. Dam décida de nourrir des
poulets avec une alimentation pauvre en lipides, mais constata
rapidement que ses poulets présentaient des hémorragies
sous-cutanées ou internes qui ne disparaissaient pas lors d’une
supplémentation en cholestérol [1]. Il apparut alors évident qu’une
substance inhibant la coagulation, autre que le cholestérol, avait
été supprimée de l’alimentation des poulets. Il rechercha les
substances liposolubles pouvant être à l’origine des hémorragies et
conclut que cet élément dont la privation induisait des saignements
et des défauts de croissance osseuse pourrait être une vitamine
liposoluble. Il nomma cette substance « vitamine K »
de l’allemand et du danois « Koagulation » [2]. Le
terme « vitamine K » regroupe une famille de
composés liposolubles caractérisés par une structure naphtoquinone
substituée par un groupement méthyle en position 2 et une chaîne
aliphatique en position 3 (figure 2). La
vitamine K est synthétisée par les bactéries du tube digestif
ou est apportée par l’alimentation (notamment les végétaux verts
comme la salade, les choux…). Trois formes de vitamine K se
distinguent par la nature de la chaîne carbonée greffée à la
quinone (figure
2) : la vitamine K1 ou phylloquinone
de synthèse végétale avec une chaîne latérale phytyle, la
vitamine K2 ou ménaquinone de synthèse bactérienne
avec une chaîne latérale terpénoïde et la
vitamine K3 ou ménadione, forme synthétique dont
l’utilisation en complément de l’alimentation est pratiquement
abandonnée du fait d’effets secondaires délétères.
Dam purifia la vitamine K de la luzerne en 1936 et sa
synthèse fut réalisée dès 1939 par Edward Doisy. Ces deux
scientifiques obtinrent le Prix Nobel de Médecine en 1943 pour
leurs études sur la vitamine K.
La synthèse des médicaments antagonistes de la vitamine K
date de la même époque, alors que les premières observations de
leur activité anticoagulante remontent aux années 1920 : à
cette époque aux États-Unis et au Canada, des hémorragies
spontanées survinrent dans des troupeaux de bétail ayant consommé
du mélilot doux avarié (Melilotus alba et Melilotus
officinalis). En 1922, le Dr Frank Shofield, vétérinaire
pathologiste, rapporta que ces hémorragies étaient dues à
l’ingestion par les animaux d’ensilage moisi obtenu à partir du
mélilot et nota un temps de coagulation allongé chez les animaux
malades. Il constata également que le retrait du trèfle doux de
l’alimentation du bétail permettait leur guérison. Le mélilot
contenait de la bishydroxycoumarine qui s’est avérée avoir une
activité anticoagulante orale lors de tests in vivo chez le
lapin [3]. En 1940, Karl Link isola l’agent responsable de ces
hémorragies, la 3,3’-diméthylène,4-hydroxycoumarine qu’il
synthétisa la même année et nomma dicoumarol. Il montra également
qu’un traitement par vitamine K1 bloquait l’effet
du dicoumarol, lui conférant ainsi son rôle anti-vitamine K
[4]. Après la découverte du dicoumarol, l’équipe de Link développa
106 analogues du dicoumarol. De par sa demi-vie longue et son
caractère hydrosoluble, l’une de ces molécules fut développée comme
raticide et fut nommée la warfarine (WARF+ suffixe -arin, pour
coumarine), en l’honneur de la Wisconsin alumni research
fundation qui avait financé les recherches du Pr Karl Link (figure 3) [5].
Dès 1948, la puissante activité anticoagulante de la warfarine
promut cette molécule au rang de raticide. En 1951, une
intoxication par la warfarine chez des sujets sains, sans
conséquence dramatique pour les intoxiqués, suggéra son utilisation
en thérapeutique. Les essais cliniques aux États-Unis sur la
warfarine ne débutèrent qu’en 1953 [4]. L’utilisation de la
warfarine comme anticoagulant oral connut un essor fulgurant
lorsqu’en 1955, le président Eisenhower bénéficia d’un traitement
par la warfarine à la suite d’une crise cardiaque [4]. Cependant,
malgré une utilisation de plus en plus répandue de la warfarine,
son mécanisme d’action resta mal connu jusqu’en 1978, date à
laquelle le Dr Johan Stenflo mit en évidence que la warfarine
inhibait la vitamine K époxyde réductase (VKORC1), enzyme
impliquée dans le cycle de régénération de la vitamine K (figure 1). Ce
n’est qu’en 2004 que le gène VKORC1 codant cette enzyme,
cible pharmacologique de tous les AVK, fut identifié et cloné
[6, 7]. En inhibant la régénération de la vitamine K à
l’état réduit, les AVK diminuent la γ-carboxylation des facteurs
vitamine K dépendants et conduisent à la synthèse de facteurs
non fonctionnels.
Utilisée depuis les années 1950, la warfarine reste aujourd’hui
l’AVK le plus prescrit au monde même si d’autres AVK ont depuis été
développés en médecine humaine. Les AVK constituent encore
actuellement le traitement anticoagulant oral de référence de la
maladie thromboembolique veineuse (MTEV) et de pathologies
thromboemboliques artérielles, principalement la fibrillation
auriculaire (FA). Étant donné l’augmentation de l’incidence de ces
pathologies avec l’âge et l’allongement de la durée de la vie dans
les pays occidentaux, le nombre de patients nécessitant un
traitement anticoagulant oral va croissant. Bien que non connu avec
certitude en France, le nombre de patients traités par AVK est de
l’ordre de 900 000 (www.afssaps.fr).
Les accidents hémorragiques sous AVK : un réel enjeu de
santé publique
Les AVK aujourd’hui commercialisés en France appartiennent à
deux familles, distinctes selon leur structure chimique : les
dérivés coumariniques comprenant la warfarine
(Coumadine®) et l’acénocoumarol (Sintrom® et
MiniSintrom®), et les dérivés de l’indane-dione avec la
fluindione (Préviscan®) qui n’est disponible qu’en
France. En dépit d’une utilisation à grande échelle depuis bientôt
60 ans, le traitement par AVK demeure la première cause de
iatrogénie médicamenteuse. Du fait d’une marge thérapeutique
étroite et d’une importante variabilité dans la réponse au
traitement, une mauvaise utilisation des AVK expose le patient à un
risque thrombotique et à un risque hémorragique.
L’incidence des accidents hémorragiques varie selon le type
d’étude dont l’information est issue. L’incidence annuelle des
accidents hémorragiques fatals est estimée entre 0,4 et 0,8 %
[8]. L’incidence annuelle des accidents hémorragiques majeurs est
de 0,5 à 4,2 % dans les essais cliniques contrôlés contre 1,2
à 7,4 % dans les études de cohortes. Les hémorragies
intracrâniennes sont plus rares avec une incidence annuelle de 0,3
et 0,5 %, mais le taux de mortalité est de 25 à 50 %.
L’estimation précise de l’incidence annuelle des accidents
hémorragiques mineurs est bien plus difficile : elle varie de
2 à 24 % selon les études. Les hémorragies les plus fréquentes
sont les hémorragies digestives et les hématuries. Le risque
hémorragique, deux à trois fois plus élevé chez les patients âgés
de plus de 75 ans, est accru au début du traitement du fait de
l’instabilité de l’INR et de la difficulté pour trouver la dose
thérapeutique adéquate chez certains patients.
En France, les complications hémorragiques liées aux AVK sont
responsables à elles seules chaque année d’environ 17 000
hospitalisations et de plus de 4 800 décès (Afssaps, 2004) (
www.afssaps.fr). C’est la raison pour laquelle l’Agence française
de sécurité sanitaire des produits de santé (Afssaps) a retenu ce
problème de santé publique comme thème d’action prioritaire de son
comité de l’iatrogénie médicamenteuse. La Haute autorité de santé
(HAS) a publié en 2008 des recommandations sur la prise en charge
des patients traités par AVK lors de surdosages ou de complications
hémorragiques ( www.has-sante.fr).
Facteurs de variabilité de la réponse aux AVK
Pour le prescripteur, ces molécules s’avèrent très délicates à
manier d’une part, à cause de leur marge thérapeutique étroite et,
d’autre part, à cause de l’importante variabilité inter- et
intra-individuelle de la réponse au traitement. Pour exemple, la
dose totale hebdomadaire de warfarine à l’équilibre peut varier
d’un facteur 16 d’un individu à l’autre, certains patients
nécessitant des doses de l’ordre de 5 mg par semaine, d’autres
jusqu’à 80 mg par semaine. La surveillance biologique de
l’effet du traitement est de ce fait obligatoire et contraignante
pour les patients traités, et l’adaptation posologique est
individuelle en fonction des résultats de l’INR. La compréhension
des facteurs responsables de la variabilité de la réponse au
traitement est une voie d’approche pour optimiser la prescription,
limiter les accidents iatrogènes directement imputables aux
AVK.
Facteurs de variabilité de la dose d’AVK à l’équilibre
Les causes de la variabilité dans la réponse aux AVK sont
multiples : physiopathologiques (âge, sexe, indice de masse
corporelle, co-morbidités, état nutritionnel), environnementales
(médicaments, alimentation), génétiques (variations dans les gènes
du métabolisme, du transport, ou de la cible pharmacologique des
médicaments) et vraisemblablement des causes épigénétiques non
formellement identifiées actuellement [8]. Les caractéristiques
démographiques du patient ont été les premiers facteurs de
variabilité identifiés dans la réponse aux AVK. Ce sont notamment
l’âge, le sexe, l’indice de masse corporelle. On observe une
diminution de l’ordre de 6 à 10 % de la dose à l’équilibre par
décennie [9] : par exemple, dans le cas de la warfarine, si
les trentenaires nécessitent des doses de l’ordre de
6 mg/jour, les patients de 70 ans reçoivent en moyenne environ
4 mg/jour, et ceux de 85 ans en moyenne 3,5 mg/jour
[10, 11]. Les co-morbidités telles qu’une poussée
d’insuffisance cardiaque, une insuffisance hépatocellulaire, une
insuffisance rénale sévère, un cancer actif, des antécédents de
saignement notamment gastro-intestinaux, une dysthyroïdie sont
autant de facteurs qui viennent influencer la réponse au traitement
par AVK [12]. Les pathologies intercurrentes aiguës telles que les
épisodes de diarrhée aiguë, le sepsis, la survenue d’une fièvre
représentent des facteurs de risque de surdosage [12]. L’influence
de ces différents facteurs sur la réponse au traitement, à
l’origine d’une instabilité de l’INR, provient non seulement de la
pathologie elle-même, mais également des médicaments administrés
alors pour traiter ces pathologies. En effet, les interactions
médicamenteuses sont un facteur majeur de variabilité inter- et
intra-individuelle dans la réponse aux AVK, puisque certains
médicaments peuvent potentialiser l’effet anticoagulant des AVK,
alors que d’autres peuvent l’inhiber [13]. Parmi les plus
fréquemment incriminés, citons les antibiotiques, les antifongiques
azolés, l’amiodarone, potentialisateurs des AVK. L’alimentation a
longtemps été mise au premier rang des causes d’instabilité et de
variabilité dans la réponse aux AVK. Cependant, à ce jour, une
alimentation équilibrée est recommandée chez les patients traités
par AVK afin d’éviter les carences marquées en vitamine K
liées aux régimes sans légumes verts qui créent au contraire de
l’effet recherché une instabilité accrue du traitement. Le
traitement par AVK ne justifie donc pas de suivre un régime
alimentaire particulier. Des études récentes ont d’ailleurs montré
qu’une supplémentation en vitamine K (100 μg/jour) améliorait
la stabilité de l’anticoagulation, notamment chez des patients
identifiés préalablement comme particulièrement instables
[14, 15].
Facteurs génétiques de variabilité
Plus récemment, des facteurs génétiques ont été identifiés comme
responsables d’une part importante de la variabilité de la réponse
au traitement. Ce sont des polymorphismes situés sur des gènes
impliqués dans le métabolisme des AVK ou des gènes impliqués dans
le cycle de la vitamine K ou dans son métabolisme.
CYP2C9 et métabolisme des dérivés coumariniques
Le cytochrome CYP2C9 est l’enzyme majoritaire du métabolisme des
dérivés coumariniques. Le gène codant pour cette enzyme présente
des polymorphismes qui affectent son activité (
http://www.imm.ki.se/CYPalleles/cyp2c9.htlm). De nombreux
polymorphismes de ce gène ont été décrits et leur fréquence varie
selon l’ethnie. L’allèle CYP2C9*1 correspond à la forme
sauvage et constitue la séquence de référence. Dans la population
caucasienne, les deux principaux variants alléliques sont
CYP2C9*2 (Arg144Cys) et CYP2C9*3 (Ile359Leu), et se
retrouvent respectivement chez environ 12 % et 8 % des
sujets. Ainsi, 40 % des individus caucasiens sont porteurs
d’au moins un allèle muté. Les polymorphismes du CYP2C9 sont
associés à une diminution de l’activité enzymatique, ce qui induit
à l’état hétérozygote mais encore plus à l’état homozygote une
diminution de la clairance hépatique des AVK, et a pour conséquence
la nécessité d’utiliser des doses d’AVK plus faibles pour atteindre
l’INR cible [16, 17]. Les résultats des principales études
réalisées sur la warfarine dans les populations caucasiennes ainsi
que ceux d’une récente méta-analyse [18] mettent en évidence la
relation entre le génotype CYP2C9 et la dose de warfarine à
l’équilibre : la dose quotidienne moyenne de warfarine est
plus faible chez les patients porteurs des allèles mutés
CYP2C9*2 et CYP2C9*3 que chez les patients
homozygotes sauvages (CYP2C9*1/*1). De plus, la présence de
l’allèle CYP2C9*3 est associée à une réduction plus
importante de la posologie à l’équilibre par comparaison avec
l’allèle CYP2C9*2. Les patients homozygotes pour
CYP2C9*3 nécessitent une plus grande réduction de posologie
que les patients hétérozygotes, et ce jusqu’à - 75 % de la
dose utilisée chez les homozygotes sauvages [18]. Des relations
similaires entre les polymorphismes du CYP2C9 et les doses à
l’équilibre d’acénocoumarol ont été observées : les
polymorphismes génétiques du CYP2C9 influencent de manière
significative la posologie à l’équilibre de l’acénocoumarol [19].
Des données récentes indiquent que les porteurs de l’allèle
CYP2C9*2 nécessitent une diminution de 17 % de la dose
hebdomadaire par rapport aux homozygotes sauvages, et les patients
porteurs de l’allèle CYP2C9*3 une diminution de
25 %.
VKORC1, cible pharmacologique des AVK
Quelques mois après la publication du clonage de VKORC1
[6, 7], les premières études montrant l’influence de
polymorphismes de VKORC1 sur la réponse aux AVK ont été
publiées. En 2005, D’Andrea et al. ont montré l’impact d’un
polymorphisme intronique (1173C>T, intron 1 de VKORC1)
sur la dose à l’équilibre de warfarine avec une diminution
significative (de l’ordre de 50 %) des doses chez les porteurs
du génotype muté TT [20]. Ce polymorphisme est en déséquilibre de
liaison complet avec un polymorphisme situé dans la région
promotrice du gène VKORC1 (-1639G>A rs9923231) qui
correspond vraisemblablement à un site de régulation de la
transcription du gène VKORC1, la présence de l’allèle muté A
étant associée à une diminution de l’activité transcriptionnelle.
Les sujets homozygotes mutés (AA) correspondent à des individus
dits « hypersensibles » aux AVK et nécessitent des doses
significativement plus faibles d’AVK (diminution d’environ
50 %) que des sujets homozygotes sauvages (GG) pour obtenir un
même INR cible [21]. Une diminution des doses d’environ 25 %
est également observée chez les individus hétérozygotes [21].
Les différences de fréquences alléliques du polymorphisme
VKORC1 –1639G>A ainsi que celles des polymorphismes *2 et
*3 de CYP2C9 ont permis de mieux comprendre les variations
inter-ethniques observées dans les doses à l’équilibre d’AVK. Ainsi
la fréquence des homozygotes AA est de l’ordre de 15 % chez
les Caucasiens alors qu’elle atteint plus de 80 % dans
certaines populations asiatiques (Chinois, Japonais), ce qui permet
d’expliquer une relative hypersensibilité des Asiatiques à la
warfarine nécessitant en moyenne une dose quotidienne d’environ
3,5 mg comparativement aux Caucasiens dont la dose moyenne à
l’équilibre est approximativement de 6 mg/jour [22]. De plus,
lors de l’instauration du traitement, les individus porteurs de
l’allèle muté VKORC1 atteignent plus rapidement l’INR cible,
suggérant une réponse pharmacodynamique plus précoce ; ils
sont alors plus fréquemment exposés à des INR > 4 et leur
équilibration est plus délicate [11, 23].
Effet cumulé de CYP2C9 et VKORC1
Depuis la découverte du gène codant pour VKORC1, les études de
pharmacogénétique concernant les AVK ont permis d’évaluer l’impact
cumulé des polymorphismes du CYP2C9 et de VKORC1 sur
la variabilité dans la réponse, démontrant alors l’effet additif de
ces polymorphismes [20, 21, 23-25]. En effet, les
patients porteurs simultanément des deux gènes mutés (pour les
single-nucleotide polymorphisms (SNP) étudiés) ont des doses
à l’équilibre plus faibles que les patients sauvages ou porteurs
d’un seul gène muté (réduction de 50 % de la posologie
moyenne). VKORC1 et CYP2C9 apparaissent comme les
principaux déterminants de la dose d’AVK à l’équilibre, que ce soit
pour la warfarine, l’acénocoumarol ou la phenprocoumone, dans des
études menées chez l’adulte d’âge moyen [19, 26].
De nombreux auteurs ont montré que les patients porteurs d’au
moins un allèle muté de CYP2C9 ou de VKORC1 étaient
plus exposés à un risque de surdosage, à un délai plus long pour la
stabilisation du traitement et/ou à un risque accru de saignement
[17, 23, 24]. Le risque hémorragique ou le risque de
surdosage est particulièrement augmenté durant la phase
d’instauration du traitement, tout particulièrement chez les
porteurs d’au moins deux allèles mutés du CYP2C9 et/ou de
VKORC1 du fait de doses initiales standardisées trop élevées
chez ces patients hypersensibles, d’où des difficultés pour ensuite
stabiliser le traitement [24]. En 2006, une étude a montré que le
nombre d’INR > 6 pendant les 6 premiers mois de traitement avec
l’acénocoumarol était significativement plus élevé chez les
patients mutés à la fois pour le CYP2C9 et VKORC1
(p < 0,001) [26].
CYP4F2 et métabolisme de la vitamine K
Le cytochrome P450 4F2 (CYP4F2) a récemment été identifié dans
des études de génome complet GWAS (Genome wide association
study) comme responsable d’une part de la variabilité dans la
réponse aux AVK [27-29]. Ce cytochrome est une
vitamine K1 oxydase à l’origine d’une
ω-hydroxylation de la vitamine K1. Le polymorphisme
rs2108622 dans l’exon 11 (p.Val433Met) est associé à une
augmentation significative des doses chez les patients porteurs
d’un ou deux allèles mutés, avec un effet gène-dose [27-29]. Cette
mutation faux-sens (p.Val433Met) entraîne une diminution de
l’activité catalytique du CYP4F2. Une plus grande quantité de
vitamine K est alors disponible nécessitant, par conséquent,
une dose d’AVK plus importante pour inhiber le cycle de la
vitamine K. Les porteurs d’allèles mutés ont besoin
d’augmenter les doses de warfarine d’environ 0,5 mg par jour
et par allèle muté pour atteindre l’INR cible [27]. L’analyse de ce
polymorphisme du CYP4F2 permet d’expliquer une part
supplémentaire de la variabilité de la dose à l’équilibre d’AVK, de
l’ordre de 2 % [27-29].
Résistance au traitement par AVK
La non-réponse au traitement est souvent assimilée à la
résistance biologique qui est une impossibilité d’obtenir une
hypo-coagulabilité malgré des doses d’AVK supérieures aux doses
usuelles, en pratique au moins doubles des doses habituelles. Il
n’existe pas actuellement de définition consensuelle de la
résistance aux AVK. La résistance, en excluant le défaut
d’observance, doit faire évoquer une interaction médicamenteuse
(prise concomitante d’inducteur enzymatique type rifampicine,
carbamazépine, de millepertuis ou de doses excessives de
vitamine K1) ou un défaut d’absorption. Si
nécessaire, les doses d’AVK peuvent alors être augmentées sous
surveillance rapprochée de l’INR. Après avoir exclu les autres
causes de résistance, une origine génétique à la résistance au
traitement peut être évoquée et des mutations dans VKORC1
peuvent être recherchées. Certaines mutations retrouvées dans la
zone codante ou dans la région promotrice du gène VKORC1 ont
été associées à des doses élevées voire à des résistances
caractérisées par des concentrations sériques élevées de l’AVK.
Ainsi, dans de rares cas, le prescripteur est confronté à une
résistance biologique aux AVK, notamment lors de la recherche de la
dose à l’équilibre à l’instauration du traitement : malgré
l’augmentation progressive et substantielle des posologies, l’INR
n’augmentant pas ou que très faiblement. Les doses à l’équilibre
sont alors inhabituellement élevées, voire dans certains cas, il
n’y pas d’atteinte possible de l’équilibre malgré des doses
exceptionnellement élevées. Pour exemple, chez un même patient, des
doses allant jusqu’à 45 mg/jour de warfarine, 80 mg/jour
de fluindione ou encore 12 mg/jour d’acénocoumarol ont été
rapportées.
L’étude de la résistance des rats et des souris aux raticides
antagonistes de la vitamine K a permis d’élucider une partie
des mécanismes de la résistance chez l’homme. Du fait d’une large
diffusion des raticides AVK dans les années 1950 à 1980, une forte
pression de sélection s’est opérée et les raticides
« classiques » sont devenus inefficaces du fait de
l’émergence de nombreuses souches de rongeurs résistants. La
caractérisation du gène VKORC1 a initialement permis
d’expliquer des phénomènes de résistance aux AVK utilisés comme
raticides [6, 7, 30] puis le séquençage de VKORC1
a permis d’identifier des mutations faux-sens chez les souches de
rats ou de souris résistants aux AVK, distinctes selon leur
localisation géographique [31, 32]. L’impact de ces mutations
sur l’activité enzymatique de VKORC1 a été confirmé in vitro
à partir de systèmes d’expression hétérologue [30]. La
caractérisation du gène VKORC1 a également permis de mettre
en évidence la très forte homologie de séquence entre le gène
VKORC1 humain et celle des rongeurs. La protéine VKORC1 est
composée de 163 acides aminés chez l’homme, et de 161 acides aminés
chez le rat. Chez l’homme, le séquençage des parties codantes de
VKORC1 et, dans certains cas du promoteur, chez des patients
nécessitant des doses élevées d’AVK a également permis d’identifier
des mutations potentiellement responsables de la résistance aux AVK
(tableau 1) [33-40]. Le tableau 1 présente les mutations identifiées
dans le gène VKORC1 de rongeurs (rat, souris) et chez
l’homme, à partir d’individus résistant aux AVK. Il apparaît que
plusieurs mutations dans la séquence de la protéine VKORC1 touchent
des acides en position identique parmi les espèces étudiées,
suggérant le rôle prépondérant de certains d’entre eux dans le
développement de la résistance biologique aux AVK
Tableau 1 Mutations exoniques de VKORC1 à
l’origine de résistance aux dérivés coumariniques chez les rongeurs
(rats, souris) et l’homme.
|
| Rattus norvegicus |
Mus musculus/domesticus |
Homo sapiens |
| EXON 1 |
| Arg12Trp |
Arg12Arg |
| Ala21Thr |
| |
| Ala26Thr |
Ala26Ser |
Ala26Pro Ala26Thr |
|
|
| Leu27Val
His28Gln
Val29Leu |
| Arg33Pro |
| |
|
|
| Ala34Pro |
| Arg35Pro |
| |
|
|
| Asp36Tyr Asp36Gly |
|
| Glu37Gly |
|
| Tyr39Asn |
| |
|
|
| Ala41Ser |
|
| Ala48Thr |
Val45Ala Val45Arg |
|
|
| Ser52Trp Ser52Leu |
| Ser56Pro |
| Val54Leu |
|
| Arg58Gly |
Ser56Phe |
| Trp59Arg |
| Arg58Gly |
|
|
| Trp59Arg Trp59Cys |
| EXON 2 |
| Arg61Leu |
|
| Phe63Cys |
| |
|
|
| Val66Met Val66Gly |
| Glu67Lys |
| His68Tyr
Gly71Ala
Asn77Ser
Asn77Tyr |
| Ile90Leu |
| |
| EXON 3 |
Val112Leu
Leu120Gln |
| |
|
|
| Ile123Asn |
| Leu128Gln |
Leu128Gln Leu128Ser |
Leu128Arg |
| Tyr139Cys Tyr139Phe Tyr139Ser |
Tyr139Cys |
|
Ile141Val
Ala143Val |
| |
| Glu155Lys |
| Arg151Gln |
Certaines de ces mutations ont déjà été décrites dans la
littérature, d’autres ont été identifiées chez des patients
adressés au Laboratoire de biochimie, UF de pharmacogénétique et
oncologie moléculaire (HEGP) pour recherche de facteurs génétiques
prédisposant à la résistance aux AVK. D’après
[6, 33, 41, 42].
À ce jour, chez l’homme, seulement une vingtaine de mutations
ont été rapportées
[6, 33-35, 37, 39, 41, 42]. La plupart des
mutations identifiées ont été publiées sous la forme de cas isolés,
excepté en 2010 où une étude allemande rapporte 13 mutations jamais
décrites [40]. Certaines mutations sont récurrentes, associées à
des doses diversement élevées de différents AVK : la mutation
Asp36Tyr est retrouvée chez environ un quart des patients
résistants, la plupart d’origine juive ashkénaze ou d’origine
éthiopienne ; la mutation Val66Met, deuxième en terme de
récurrence (environ 20 % des patients), pourrait être plus
fréquente chez les Antillais, avec un possible effet fondateur.
Dans ces deux cas, des doses élevées d’AVK permettent d’atteindre
l’INR cible. L’intérêt d’identifier de telles mutations est
notamment d’orienter le clinicien dans l’escalade des doses d’AVK
évitant l’échec thérapeutique par arrêt prématuré du traitement. Il
a été rapporté récemment que certains malades ne répondant pas à
des doses élevées de fluindione pouvaient être bons répondeurs à un
autre AVK (warfarine) et réciproquement [38].
Dans notre expérience, dans environ 30 % des cas, une
mutation dans VKORC1 est retrouvée potentiellement à
l’origine du phénotype de résistance. Étant donné leur rareté, nous
constituons actuellement, grâce à l’appui du GEHT, un réseau
européen francophone de biologistes ou de prescripteurs afin de
recenser dans une étude prospective multicentrique les patients
considérés comme ayant une potentielle résistance génétique aux AVK
et d’étudier les bases moléculaires de cette résistance, par
séquençage des régions exoniques et de la région 5’ non codante de
VKORC1 (www.geht.org).
Intérêt de la pharmacogénétique dans la prise en charge des
patients traités par AVK
La découverte des polymorphismes de VKORC1, CYP2C9 et
CYP4F2 permet désormais une meilleure compréhension de la
variabilité inter-individuelle de la réponse aux AVK. L’analyse
combinée de ces polymorphismes et des facteurs non-génétiques
permet ainsi d’expliquer, chez les sujets d’âge moyen, environ 40 à
60 % de la variabilité inter-individuelle de la posologie de
warfarine à l’équilibre [20, 24, 27, 43]. Des
résultats similaires ont été retrouvés avec d’autres dérivés
coumariniques [29]. Chez les enfants et les patients âgés, la part
de variabilité expliquée de la dose à l’équilibre est plus faible,
de l’ordre de 25 %, mais reste néanmoins importante
[11, 44]. La prise en compte simultanée, en sus des facteurs
pharmacogénétiques, des facteurs démographiques,
clinico-biologiques et thérapeutiques individuels permet
aujourd’hui d’améliorer la prédiction de la dose à l’équilibre par
la construction de modèles
[21, 27, 28, 45, 46].
La phase d’instauration du traitement par AVK est connue comme
la phase critique pendant laquelle le risque hémorragique est le
plus élevé, majoré par le risque de surdosage. Certains auteurs ont
alors cherché à définir si les facteurs génétiques décrits
supra influençaient des critères de réponse au traitement
autres que celui de la dose à l’équilibre. Dans une étude
prospective publiée en 2008 dans le New England Journal of
Medicine, incluant 297 patients initiés par la warfarine et
suivis pendant trois mois, Schwarz et al. [23] ont montré
que, comparativement aux homozygotes sauvages, les patients
homozygotes mutés pour VKORC1 ont une réponse rapide voire
exagérée à la warfarine (hypersensibilité), avec un délai
significativement raccourci pour atteindre le premier INR dans la
zone thérapeutique ; ce sont également ces patients qui ont le
délai de survenue d’un surdosage (INR > 4) le plus court,
mettant ainsi en évidence le rôle clef de VKORC1 dans la
qualité de la réponse au traitement. De plus, la présence d’allèles
mutés de CYP2C9 raccourcit également le délai d’atteinte
d’un INR > 4 [23]. Ces résultats sont en accord avec ceux de
l’étude de Wadelius décrite précédemment [24].
L’une des questions non résolues reste de savoir si le
génotypage des patients avant la première prise d’AVK pourrait
permettre aux prescripteurs, grâce à l’utilisation de ces modèles
cliniques et pharmacogénétiques, de déterminer plus rapidement la
dose à l’équilibre, de réduire le délai d’atteinte de l’équilibre
tout en limitant les risques de surdosage et, par conséquent, le
risque hémorragique durant la phase initiale du traitement, mais
aussi les risques de sous-dosages ou de prolongation de la durée
d’un traitement héparinique. En d’autres termes, le génotypage de
VKORC1/CYP2C9 peut-il apporter un bénéfice au
patient ?
Les résultats des quatre études randomisées publiées à ce jour
dont le but était de comparer les performances d’un algorithme
pharmacogénétique à celles d’un algorithme clinique sont présentés
dans le tableau 2. L’essai randomisé
(Couma-Gen) a comparé un groupe de 101 patients dont le traitement
était instauré par la warfarine selon un algorithme basé sur la
pharmacogénétique (bras PG), à un groupe de 99 patients initiés
sans connaissance de leur statut génétique [47]. La prédiction des
doses à l’équilibre s’est avérée significativement meilleure dans
le bras PG avec moins de changements posologiques (p < 0,001).
Le pourcentage d’INR hors de la zone thérapeutique était similaire
dans les deux bras ; toutefois, ce pourcentage n’était établi
qu’à partir de sept valeurs d’INR au plus, dont les quatre
premières étaient mesurées dans la première semaine de traitement
où, par définition, le traitement n’est pas encore stabilisé. Les
porteurs d’au moins deux allèles mutés du CYP2C9 et/ou
VKORC1 avaient un risque significativement accru de
surdosage (INR ≥ 4) (p = 0,03) [47]. Très récemment, un autre essai
randomisé à deux bras (un bras initié selon un algorithme clinique,
un bras initié selon un algorithme pharmacogénétique), mené par
Burmester et al. chez des patients lors de l’instauration du
traitement par la warfarine, avait pour but de déterminer si un
algorithme incluant les données pharmacogénétiques 230 patients
(VKORC1, CYP2C9 et CYP4F2) permettait une
meilleure prédiction de la dose à l’équilibre et une meilleure
gestion de l’anticoagulation [48]. Dans le bras pharmacogénétique,
la dose initiale était déterminée par les paramètres cliniques et
les génotypes. Le modèle incluant les données génétiques permet une
meilleure prédiction de la dose à l’équilibre que le modèle
clinique : la dose exacte est prédite chez 65,3 % des
patients du groupe « pharmacogénétique » contre
34,7 % dans le groupe clinique (p < 0,001) [48]. Cependant,
il n’y a pas de différence significative entre les deux bras pour
le temps nécessaire pour atteindre l’INR cible. La conclusion est
que l’algorithme génétique améliore significativement la prédiction
de la dose à l’équilibre comparativement à l’algorithme clinique
[48]. L’étude prospective non randomisée d’Esptein et al.
avait pour objectif de déterminer si le génotype des patients à
l’instauration du traitement pouvait réduire l’incidence des
hospitalisations, y compris celles dues aux saignements et aux
complications thromboemboliques. Cette étude, d’une durée de 6
mois, comparait un groupe recevant de la warfarine dont les doses
sont adaptées en fonction des génotypes VKORC1 et
CYP2C9 (n = 896) à un groupe contrôle historique
(n = 2 688). Ainsi, même si l’utilisation d’un groupe contrôle
historique est contestable, on observe dans la cohorte ayant
bénéficié du génotypage 31 % d’hospitalisation en moins pour
toutes causes confondues et 28 % d’hospitalisation en moins
pour saignements ou complications thromboemboliques durant les 6
mois de suivi [49]. En réalité, aucune étude n’est à ce jour
dimensionnée pour démontrer que le génotypage avant l’instauration
du traitement permet une diminution des taux d’événements cliniques
(saignements, accidents thrombotiques). De plus, un génotypage
systématique des patients avant l’instauration du traitement
demande une bonne organisation de la part des laboratoires
réalisant les génotypages afin d’offrir au clinicien une réponse
rapide et aux autorités de santé un coût acceptable. Mais la mise à
disposition des données pharmacogénétiques aux cliniciens demande
également la diffusion large de recommandations, afin de proposer
aux cliniciens un outil d’aide à la prescription complet et fiable.
Le Clinical pharmacogenetics implementation consortium
(CPIC) du National institute of health pharmacogenomics research
network vient de proposer une nouvelle version d’outils d’aide
à la prescription de la warfarine ( www.warfarindosing.org et
www.pharmgkb.org). Ces deux algorithmes fournissent des
recommandations similaires. L’algorithme ( www.warfarindosing.org)
intègre des données démographiques, clinicobiologiques et
thérapeutiques (âge, sexe, ethnie, taille, poids, statut tabagique,
indication du traitement par warfarine, INR cible, médicaments
interférant : amiodarone, statines, antifongiques azolés,
Bactrim®) et les génotypes (VKORC1,
CYP2C9, CYP4F2, GGCX) qui, lorsqu’ils sont
disponibles, permettent une meilleure prédiction de la dose
[43, 50]. Sa disponibilité en ligne facilite son accessibilité
mais cet algorithme peut s’avérer contraignant et complexe à
utiliser au lit du malade. À défaut, les auteurs conseillent une
adaptation de la dose initiale selon les génotypes VKORC1 et
CYP2C9 en suivant les recommandations de la FDA disponibles
dans la notice d’utilisation de la warfarine. La dose initiale
prédite ne tiendra alors pas compte des caractéristiques du
patient, mais la qualité de prédiction de la dose serait supérieure
à celle d’un algorithme clinique simple. Ces directives ont pour
seul objectif d’assister les cliniciens dans leur décision
thérapeutique. Notons que les bénéfices attendus de ces outils
dépendent largement de la performance des algorithmes
clinicobiologiques utilisés.
Tableau 2 Tableau récapitulatif des 4 études comparant un
algorithme pharmacogénétique à un algorithme clinique.
| Référence |
Bras pharmacogénétique (PG) ou clinique (C) |
N |
Age moyen |
Algorithme |
Saignements majeurs (%) |
Temps passé dans la zone thérapeutique |
| Hillman 2005 |
PG |
18 |
70,5 |
Modèle de Hillman |
11 |
41,7 % |
| C |
20 |
68,8 |
Initiation à 5 mg/j (Modèle de
Marshfield) |
5 |
41,5 % |
| Caraco 2008 |
PG |
142 |
57,6 |
Algorithme construit de novo |
0 |
45,4 % |
| C |
141 |
59,7 |
DAWN (Ageno, 2000) |
1 |
29,5 % |
| Anderson 2007 |
PG |
101 |
63,2 |
Modèle de Carlquist, 2006 |
1 |
69,7 % |
| C |
109 |
58,9 |
10 mg pendant 2 jours puis
5 mg |
3 |
68,2 % |
| Burmester 2011 |
PG |
115 |
67,4 |
Modèle de Hillman 2004 modifié |
3 |
28,6 % |
| C |
115 |
69,2 |
Modèle clinique de novo |
4 |
28,6 % |
Apports de la pharmacogénétique des AVK : qu’en penser en
pratique ?
La pharmacogénétique, dont l’objet est d’étudier les
conséquences des variations de la séquence de l’ADN sur la réponse
aux médicaments, ouvre aujourd’hui de nouveaux horizons dans la
médecine personnalisée. Le but de cette démarche est d’offrir aux
cliniciens de nouveaux outils thérapeutiques d’aide à la
prescription afin d’augmenter l’efficacité des traitements et de
réduire le risque de toxicité ou d’inefficacité. Le slogan de cette
médecine pourrait être « le bon médicament, au bon moment, au
bon patient et à la bonne dose ». Aujourd’hui, de nombreux
médicaments au premier rang desquels les antithrombotiques (AVK,
nouveaux anticoagulants, anti-agrégants plaquettaires) sont au
centre des préoccupations des agences nationales de santé. Ainsi,
en août 2007, la FDA a approuvé la modification de la
monographie de la warfarine, indiquant aux professionnels de santé
que l’utilisation des tests génétiques pourrait les aider à mieux
prédire les doses à l’équilibre de warfarine afin d’optimiser la
prise en charge des patients et réduire le risque de saignement
chez les patients traités. Cependant, la FDA a également déclaré
que d’autres études étaient nécessaires pour prédire
individuellement la dose à l’équilibre pour chaque patient (
www.fda.gov). Depuis déjà une dizaine d’années, de nombreuses
études ont permis d’évaluer l’apport des facteurs génétiques dans
la prédiction de la dose d’AVK à l’équilibre et l’influence des
facteurs génétiques sur certains critères de réponse au traitement
comme la survenue de surdosage ou encore le temps nécessaire pour
atteindre l’équilibre du traitement. Ces études, pour une grande
majorité menées sur des populations d’âge moyen, ont mis en
évidence que VKORC1, CYP2C9 et CYP4F2 étaient
les principaux déterminants génétiques de la réponse aux dérivés
coumariniques, expliquant 30 à 40 % de la variabilité de la
dose à l’équilibre [20, 21, 27-29].
Ainsi, les données disponibles à ce jour ne permettent pas de
conclure quant à l’intérêt du génotypage systématique des patients
avant l’instauration du traitement et les données issues d’études
randomisées sont trop parcellaires : trois nouvelles études
permettant d’évaluer l’intérêt de la pharmacogénétique sont en
cours, puisqu’aujourd’hui les preuves sont insuffisantes pour
recommander un génotypage systématique des patients avant la mise
en route d’un traitement par AVK. L’étude prospective,
multicentrique et randomisée COAG (Clarification of optimal
anticoagulation through genetics) a pour objectif de déterminer
sur plus de 1 200 patients si le pourcentage de temps passé
dans la zone thérapeutique, la survenue d’INR > 4 et la survenue
d’événements indésirables graves pendant les 4 premières semaines
de traitement diffèrent entre un groupe traité par warfarine en
suivant un algorithme clinique et un autre traité par warfarine
selon un algorithme pharmacogénétique. L’European
pharmacogenetics of anticoagulant therapy (EU-PACT) est un
essai randomisé en simple aveugle dont l’objectif est d’évaluer
l’innocuité et l’utilité clinique d’un algorithme pharmacogénétique
pour chacun des trois dérivés coumariniques utilisés en
Europe : l’acénocoumarol, la warfarine et la phenprocoumone.
Le recrutement de l’essai sur la warfarine est en cours au Royaume
Uni et en Suède : plus de 900 patients traités pour FA ou MTEV
seront inclus. Le choix de la dose de charge administrée aux
patients trois jours de suite puis de la dose à l’équilibre est
basé sur l’algorithme pharmacogénétique de l’International
warfarin pharmacogenetics consortium. Enfin, le Genetic
informatics trial (GIFT) sur la prévention par warfarine de la
thrombose veineuse profonde est un essai multicentrique randomisé
devant inclure 1 600 patients initiés par warfarine.
L’hypothèse principale est que la prise en charge des patients à
l’aide de l’algorithme pharmacogénétique diminue le risque de
récidive de MTEV, le risque d’hémorragies majeures, le risque
INR > 4,0 et la mortalité toutes causes confondues. La
prédiction des doses par l’algorithme pharmacogénétique est faite
sur le site www.warfarindosing.org. L’inclusion des patients
commence en 2011 et se terminera en 2015.
Dans notre expérience, le génotypage des patients trouve un
intérêt certain dans trois situations après instauration du
traitement par AVK. Les deux premières situations concernent des
patients dits « outliers », c’est-à-dire des
patients nécessitant des doses d’AVK à l’équilibre soit
inhabituellement faibles (patients hypersensibles), soit
inhabituellement élevées (patients résistants). L’identification
d’une cause génétique à l’hypersensibilité ou à la résistance aux
AVK permet de guider le clinicien dans l’adaptation des doses et
dans la fréquence de la mesure des INR, diminuant ainsi le risque
de surdosage ou, dans le cas de résistance, limitant le risque
d’abandon du traitement. Klein et al. suggèrent que le plus
grand bénéfice du génotypage concerne les patients nécessitant plus
de 49 mg/semaine ou moins de 21 mg/semaine de warfarine
pour maintenir l’INR dans la zone thérapeutique, ce qui représente
environ 46 % des patients [43]. Pour ces patients,
l’algorithme posologique pharmacogénétique incluant la connaissance
du statut génétique pour VKORC1 et CYP2C9 permet une
meilleure prédiction de la dose à l’équilibre que l’algorithme
posologique avec la seule connaissance des variables cliniques.
Néanmoins, les seuils de posologies choisis par Klein ne sont pas
extrêmes : 49 mg/semaine soit 7 mg/jour est une
posologie tout à fait usuelle pour des patients d’âge moyen, tout
comme 21 mg/semaine soit 3 mg/jour qui est la dose
moyenne à l’équilibre chez les patients âgés de plus de 75 ans
traités par warfarine. La troisième situation pour laquelle le
génotypage trouve un intérêt concerne les patients dont l’INR est
très instable et chez lesquels nous identifions fréquemment des
variants CYP2C9*2 et/ou CYP2C9*3 à l’origine du
phénotype de métaboliseur lent. L’identification de ces patients
pourrait sans doute permettre de mieux gérer les fluctuations d’INR
en rapprochant les surveillances et de mieux prévenir les
interactions médicamenteuses à l’origine de ces variations
d’INR.
Conclusion
La pharmacogénétique est devenue depuis des années un outil
reconnu d’aide à la prescription de certains médicaments à marge
thérapeutique étroite et dont la variabilité inter-individuelle est
importante. Alors que de nombreuses études ont établi des modèles
fiables de prédiction de la dose à l’équilibre d’AVK intégrant les
données pharmacogénétiques, les premières recommandations
concernant l’utilisation de la génétique dans la prise en charge
des patients sous AVK commencent juste à être disponibles. Alors
que les méthodes de génotypage permettent une détermination du
statut génétique pour quelques euros et que les études prospectives
ont établi l’influence des facteurs génétiques dans la phase
précoce du traitement et sur la stabilité de l’INR, il devient
légitime de poser également la question de l’utilité du génotypage
en terme éthique et de faciliter son accessibilité pour les
patients et les cliniciens.
Conflits d’intérêts: aucun.
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