Le polymorphisme n'est pas bon pour les médicaments

Dans l'industrie pharmaceutique, le polymorphisme peut avoir des effets catastrophiques. Il arrive en effet qu'un composé utilisé comme médicament (sous forme cristallisée) se transforme spontanément en composé de même formule, mais de forme différente, ce qui impacte directement son efficacité. Ce phénomène a notamment impacté la production du ritonavir, un médicament utilisé pour le traitement de l'infection par le VIH, en 1998.

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M1ck43l

M1ck43l

Le sujet semble pointu mais j'avoue avoir du mal à comprendre le phénomène décrit même après lecture des sources que j'ai survolées... Même le wiki n'est pas simple à comprendre et s'adresse à des personnes qui ont déjà des bases, ce qui n'est pas mon cas... Les molécules changent de formes mais pas de composition : le H2O devient 2OH et ça change tout ? Je croyais me souvenir de mes vieux cours de chimie que l'on pouvait les mettre d'un côté ou de l'autre. Si quelqu'un pouvait vulgariser pour un pauvre profane en la matière, je lui en serais reconnaissant toute ma vie jusqu'à ce soir ! :-)
Hokardjo

Hokardjo

Alors, je vais faire appel à mes vieux cours de chimie de prépa (j'avais 5/20 de moyenne donc ne me faite pas trop confiance) et la 1ère source pour essayer d'expliquer. Si quelqu'un à mieux/veut me corriger, qu'il le fasse. Contrairement à l'intuition qu'on peut en avoir (comme M1ck43l souligne), oui la composition d'une molécule est importante, mais aussi la façon dont elle est elle-même organisée (dans quel configuration 3D sont ses atomes, pour l'eau par exemple c'est un genre de V avec le O au milieu et les deux H aux bouts), mais aussi et surtout comment est-ce qu'elles sont agencées entre-elles dans un pack. Par exemple, l'eau peut se cristalliser (geler) de bien des façons (cherchez Phases of Ice sur wikipédia, on a un peu plus de 19 façons différentes). Cela va dépendre des conditions extérieures, pression, température, etc. Ce qui change, c'est la manière dont les molécules vont être disposées dans la strucutre "fixe" et cela va changer comment le composé réagit. J'ai l'impression que c'est surtout ce deuxième phénomène qui est évoqué ici. Ici, comme on parle de composés de médicaments, les molécules sont déjà bien bien plus longues donc avec bien plus d'agencement théoriquement possibles (même si les conditions de formation de la plupart d'entre eux sont probablement si absurde qu'on ne les découvrira jamais). Et il ne faut pas oublier un principe dans la nature de la chimie : Le but du monde, sur le long terme, c'est d'être au niveau d'énergie le plus stable. Ce qui veut dire, bien souvent, le plus bas. (vous avez une jolie image de ça dans la 1ère source, partie Thermodynamics). Quand on créé notre composé avec la forme qu'on lui veut (car c'est la forme efficace dans notre contexte), rien ne nous dit que cette forme là est celle avec l'énergie la plus basse/la plus stable. C'est comme si vous emmêliez un paquet de ressorts ensembles, on sent bien que c'est pas stable non plus. Même si pour l'instant ça tient. Si vous prenez le paquet de ressorts et que vous le jetez par terre (vous lui donnez de l'énergie), il va exploser, tous les ressorts vont revenir à un état plus stable pour eux. Mais il n'est pas nécessaire de donner de l'énergie à tout le paquet, si ça se trouve c'est comme un chateau de cartes, il suffit de donner de l'énergie à un pour que le reste de la structure explose. Ou même, il y a un ressort qui est fondamentalement mal placé et qui va lentement bouger et finir par tout casser. C'est ce qui se passe ici. Si notre composé n'est pas dans un état aussi stable que possible, il lui suffit d'un peu d'énergie (un rayonnement quelconque qui passait par là, un coup de chaud, etc) ou un mauvais agencement de base et une des molécules va retourner à un état plus stable. Et ce faisant, risque d'entrainer ses voisines, et au final le paquet éclate*. Et on se retrouve avec un truc qui ne nous serre à rien. Et bon courage pour faire retourner les ressorts à l'état qui nous arrangeait. *C'est une métaphore bien sûr, un cristal reste un cristal, ça n'explose pas d'un coup sans raison. Du moins, pas quand c'est un composé utilisé en médicaments. Mais la structure interne va changer. J'ai aussi homis le fait qu'un composé n'est pas forcément toujours fait avec une seule molécule il me semble, mais là on rentre vraiment du côté pharmaceutique et je ne vais pas me prononcer sur ça.
tom97412

tom97412

En chimie, les molécules ou les sels peuvent cristalliser selon plusieurs formes différentes, et ce, sans modifier leurs compositions chimiques, ou même leur stéréochimie (la façon dont les atomes d'une seule molécule sont agencés dans l'espace). Après la synthèse d'une molécule, on peut induire la formation d'une forme cristalline particulière en fonction de différents paramètres (pression, température, solvant utilisé etc.) mais les cristaux obtenus peuvent être métastables. Ça veut dire qu'ils ne sont pas stables thermodynamiquement, mais qu'il faudrait leur apporter de l'énergie ou un stimulus pour les placer dans une forme plus stable. C'est un peu comme si une personne était affalée dans un canapé (position métastable), elle n'est pas dans la position la plus confortable possible, mais il lui faudrait fournir de l'énergie ou un stimulus pour se déplacer et s'allonger confortablement (position thermodynamiquement stable). La présence d'un point de nucléation (un tout petit cristal de molécules en position stable) au milieu du mélange métastable peut servir de stimuli pour que, de proche en proche, toutes les molécules se réarrangent en structure cristalline stable. Le petit cristal va alors grossir jusqu'à ce que tout le mélange se retrouve sous cette nouvelle structure cristalline. Le problème dans ce cas est que la structure cristalline stable peut avoir des propriétés différentes de celles recherchées, par exemple en étant moins soluble dans l'eau que la version métastable, et donc moins facile à dissoudre pour ensuite passer dans le corps du patient. Comme dirait mon professeur "c'est un peu de la chimie avec les mains" mais je pense que ce sont avec des concepts comme cela que 95% des chimistes imaginent les mécanismes.

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M1ck43l

M1ck43l

Merci à tous pour vos explications enrichissantes ! Je n'ai pas compris le pourquoi du comment du phénomène mais j'ai compris le principe qui s'y réfère, et c'est déjà pas mal pour aujourd'hui !
neness60

neness60

Bonjour,mais ça ne s appellerai pas un Isomère de constitution si mes souvenirs de cours de chimie lointaine s avèrent encore exacte Corrigez moi si je me trompe .
drNicoG

drNicoG

Dire que le polymorphisme impacte "directement" l'efficacité du médicament est faux. C'est uniquement une priorité pharmacocinétique qui peut être réduite : la biodisponibilité (fraction du composé qui atteindre la circulation sanguine après administration orale). Un composé cristallisé sous une forme plus stable peut avoir une moins bonne solubilité dans l'intestin. Ce qui entraîne une moindre fraction qui passe la barrière épithéliale (passage de l'intestin à la veine porte) donc une moindre fraction qui circule dans la sang. Il n'y a que la fraction qui passe dans la sang qui va avoir un effet thérapeutique. Donc une moindre fraction qui passe dans la circulation sanguine (= moindre biodisponibilité) va entraîné un effet pharmacologique moindre, le médicament est donc moins efficace. Par exemple, un composé sous une forme cristalline donnée a une biodisponibilité de 70%. Sous une forme cristalline plus stable, sa biodisponibilité serait par exemple réduite à 35%. Ça aurait pour conséquence que 2 fois moins de composé arrive dans la circulation sanguine pour atteindre sa cible pharmacologique et donc un effet pharmacologique divisé par 2
Jujules75

Jujules75

Désolé mais j’ai rien compris
Thibaaal

Thibaaal

C'est incroyable, plus vous expliquez, moins on comprend... Bravo à vous pour toutes ces connaissances et merci beaucoup d'essayer de vulgariser mais la vache, c'est ardu pour les non chimistes !
BuzzLéclair#114708306

BuzzLéclair#114708306

Le carbone est un bon exemple : selon la manière dont il se solidifie, on a de la lonsdaléite, du graphite ou du diamant - ou du charbon Il y a quelques millions d'années, une météorite a frappé un gisement de graphite en plein centre. Le graphite s'est transformé en diamant quasi instantanément... le plus gros cristal fait moins de 2 mm dans sa plus grande dimension https://www.cieletespace.fr/actualites/diamants-l-asteroide-qui-a-cree-1000-milliards-de-carats
Nigenielec

Nigenielec

https://youtube.com/shorts/oNLGIMSD61A?si=XfeMLIlwDXmIEiCh
Nigenielec

Nigenielec

Je ne sais pas si vous avez deja vu ca en vrai ou en video: en hiver si la temperature de l'eau baisse doucement et que celle-ci est au repose, elle peut descendre en dessous de 0 tout en restant liquide (metastable). Par contre si on remue, on apporte un peu d'energie et les molecules arrivent dans un etat plus stable: tout gele tres rapidement. Ca arrive souvent avec les bouteilles dans les voitures. Ci dessous la meme chose avec le facteur pression en plus. Ici c'est l'etat qui change mais j'imagine qu'on peut avoir l'agencement meme des atomes d'une molecule qui puisse changer. Il me semble qu'on parle de ´conformation' de molecules pour les differents agencements possibles. Et de kiralité pour la symétrie. Ca peut changer beaucoup les propriétés. Par exemple du carbone sous forme graphite, c'est des mines de crayons alors qu'il existe la forme diamant bien plus dure. Arretez moi si je melange pleins de trucs, je ne suis pas chimiste ni physicien !
Ygglou

Ygglou

C’est pas faux !
tom97412

tom97412

En chimie, les molécules ou les sels peuvent cristalliser selon plusieurs formes différentes, et ce, sans modifier leurs compositions chimiques, ou même leur stéréochimie (la façon dont les atomes d'une seule molécule sont agencés dans l'espace). Après la synthèse d'une molécule, on peut induire la formation d'une forme cristalline particulière en fonction de différents paramètres (pression, température, solvant utilisé etc.) mais les cristaux obtenus peuvent être métastables. Ça veut dire qu'ils ne sont pas stables thermodynamiquement, mais qu'il faudrait leur apporter de l'énergie ou un stimulus pour les placer dans une forme plus stable. C'est un peu comme si une personne était affalée dans un canapé (position métastable), elle n'est pas dans la position la plus confortable possible, mais il lui faudrait fournir de l'énergie ou un stimulus pour se déplacer et s'allonger confortablement (position thermodynamiquement stable). La présence d'un point de nucléation (un tout petit cristal de molécules en position stable) au milieu du mélange métastable peut servir de stimuli pour que, de proche en proche, toutes les molécules se réarrangent en structure cristalline stable. Le petit cristal va alors grossir jusqu'à ce que tout le mélange se retrouve sous cette nouvelle structure cristalline. Le problème dans ce cas est que la structure cristalline stable peut avoir des propriétés différentes de celles recherchées, par exemple en étant moins soluble dans l'eau que la version métastable, et donc moins facile à dissoudre pour ensuite passer dans le corps du patient. Comme dirait mon professeur "c'est un peu de la chimie avec les mains" mais je pense que ce sont avec des concepts comme cela que 95% des chimistes imaginent les mécanismes.
Piracanta

Piracanta

Bonjour Je vous suis depuis longtemps, Cette réaction chimique peut largement exister. Aussi l’eau se transforme toutes les fentos secondes C’est ce que l’on appelle l’autoprotolyse ; elle passe de de hidronyum H3o+ à Oh- ce qui donne h20 Bonne journée
Hokardjo

Hokardjo

Alors, je vais faire appel à mes vieux cours de chimie de prépa (j'avais 5/20 de moyenne donc ne me faite pas trop confiance) et la 1ère source pour essayer d'expliquer. Si quelqu'un à mieux/veut me corriger, qu'il le fasse. Contrairement à l'intuition qu'on peut en avoir (comme M1ck43l souligne), oui la composition d'une molécule est importante, mais aussi la façon dont elle est elle-même organisée (dans quel configuration 3D sont ses atomes, pour l'eau par exemple c'est un genre de V avec le O au milieu et les deux H aux bouts), mais aussi et surtout comment est-ce qu'elles sont agencées entre-elles dans un pack. Par exemple, l'eau peut se cristalliser (geler) de bien des façons (cherchez Phases of Ice sur wikipédia, on a un peu plus de 19 façons différentes). Cela va dépendre des conditions extérieures, pression, température, etc. Ce qui change, c'est la manière dont les molécules vont être disposées dans la strucutre "fixe" et cela va changer comment le composé réagit. J'ai l'impression que c'est surtout ce deuxième phénomène qui est évoqué ici. Ici, comme on parle de composés de médicaments, les molécules sont déjà bien bien plus longues donc avec bien plus d'agencement théoriquement possibles (même si les conditions de formation de la plupart d'entre eux sont probablement si absurde qu'on ne les découvrira jamais). Et il ne faut pas oublier un principe dans la nature de la chimie : Le but du monde, sur le long terme, c'est d'être au niveau d'énergie le plus stable. Ce qui veut dire, bien souvent, le plus bas. (vous avez une jolie image de ça dans la 1ère source, partie Thermodynamics). Quand on créé notre composé avec la forme qu'on lui veut (car c'est la forme efficace dans notre contexte), rien ne nous dit que cette forme là est celle avec l'énergie la plus basse/la plus stable. C'est comme si vous emmêliez un paquet de ressorts ensembles, on sent bien que c'est pas stable non plus. Même si pour l'instant ça tient. Si vous prenez le paquet de ressorts et que vous le jetez par terre (vous lui donnez de l'énergie), il va exploser, tous les ressorts vont revenir à un état plus stable pour eux. Mais il n'est pas nécessaire de donner de l'énergie à tout le paquet, si ça se trouve c'est comme un chateau de cartes, il suffit de donner de l'énergie à un pour que le reste de la structure explose. Ou même, il y a un ressort qui est fondamentalement mal placé et qui va lentement bouger et finir par tout casser. C'est ce qui se passe ici. Si notre composé n'est pas dans un état aussi stable que possible, il lui suffit d'un peu d'énergie (un rayonnement quelconque qui passait par là, un coup de chaud, etc) ou un mauvais agencement de base et une des molécules va retourner à un état plus stable. Et ce faisant, risque d'entrainer ses voisines, et au final le paquet éclate*. Et on se retrouve avec un truc qui ne nous serre à rien. Et bon courage pour faire retourner les ressorts à l'état qui nous arrangeait. *C'est une métaphore bien sûr, un cristal reste un cristal, ça n'explose pas d'un coup sans raison. Du moins, pas quand c'est un composé utilisé en médicaments. Mais la structure interne va changer. J'ai aussi homis le fait qu'un composé n'est pas forcément toujours fait avec une seule molécule il me semble, mais là on rentre vraiment du côté pharmaceutique et je ne vais pas me prononcer sur ça.
M1ck43l

M1ck43l

Le sujet semble pointu mais j'avoue avoir du mal à comprendre le phénomène décrit même après lecture des sources que j'ai survolées... Même le wiki n'est pas simple à comprendre et s'adresse à des personnes qui ont déjà des bases, ce qui n'est pas mon cas... Les molécules changent de formes mais pas de composition : le H2O devient 2OH et ça change tout ? Je croyais me souvenir de mes vieux cours de chimie que l'on pouvait les mettre d'un côté ou de l'autre. Si quelqu'un pouvait vulgariser pour un pauvre profane en la matière, je lui en serais reconnaissant toute ma vie jusqu'à ce soir ! :-)