SNU-449 Hepatocellular Carcinoma Cells in Drug Metabolism Research

Le foie est le principal organe métabolique de l’organisme; il traite les xénobiotiques, y compris les composés pharmaceutiques, grâce à un réseau complexe d’enzymes. Chez Cytion, nous savons que les lignées cellulaires de carcinome hépatocellulaire (CHC) constituent des outils essentiels pour l’étude du métabolisme des médicaments, en particulier dans le contexte du cancer du foie où une altération de l’expression des enzymes métaboliques peut influencer considérablement les résultats thérapeutiques. Les modèles de carcinome hépatocellulaire permettent aux chercheurs d’étudier comment les changements métaboliques associés au cancer affectent l’activation des médicaments, leur détoxification et, en fin de compte, l’efficacité du traitement dans le cas de cette tumeur maligne particulièrement difficile à traiter.

Points clés

• Les cellules du carcinome hépatocellulaire conservent des systèmes enzymatiques fonctionnels impliqués dans le métabolisme des médicaments
• Les profils d’expression du cytochrome P450 influencent l’activation et la résistance à la chimiothérapie
• Les enzymes de conjugaison de phase II déterminent la clairance des médicaments et les profils de toxicité
• L’expression des transporteurs influe sur l’absorption hépatique des médicaments et leur excrétion biliaire
• Les altérations métaboliques spécifiques au cancer créent des vulnérabilités thérapeutiques

Publié : 2023 | Dernière révision : mai 2026

Sélection de lignées cellulaires de carcinome hépatocellulaire pour les études sur le métabolisme des médicaments

Les lignées cellulaires de carcinome hépatocellulaire varient considérablement quant à leur capacité à conserver des fonctions hépatiques spécifiques, notamment l’expression des enzymes impliquées dans le métabolisme des médicaments. La sélection de modèles appropriés pour la recherche sur le métabolisme des médicaments nécessite un examen minutieux des caractéristiques phénotypiques et de la compétence métabolique de chaque lignée.

Nos cellules HepG2 (300198) constituent la lignée cellulaire d’hépatome la plus couramment utilisée pour les études sur le métabolisme des médicaments, conservant une expression importante de nombreuses enzymes du cytochrome P450 et de nombreuses enzymes de conjugaison. Bien que les cellules HepG2 présentent une expression du CYP inférieure à celle des hépatocytes primaires, leur facilité de culture et leurs performances constantes en font un outil précieux pour les applications de criblage de routine.

Les cellules SK-HEP-1 (300334) offrent un modèle complémentaire présentant des caractéristiques distinctes; toutefois, leur phénotype de type endothélial implique qu’elles expriment des profils enzymatiques métaboliques différents. Les cellules SK-HEP-1 sont particulièrement utiles pour étudier le métabolisme des médicaments lié à l’angiogenèse et les mécanismes de résistance dans le cancer du foie.

L’authentification de la lignée cellulaire et le nombre de passages ont une incidence significative sur la compétence métabolique. Les cultures à faible nombre de passages conservent généralement une expression enzymatique plus élevée, et la vérification périodique de l’activité du CYP garantit la cohérence des résultats expérimentaux d’une étude à l’autre.

Expression du cytochrome P450 et activation des médicaments

Les enzymes du cytochrome P450 catalysent la première étape du métabolisme de la plupart des composés pharmaceutiques, en convertissant les médicaments mères lipophiles en métabolites plus polaires. Le profil d’expression d’isoformes spécifiques du CYP détermine quels médicaments peuvent être métabolisés et à quelle vitesse.

Le CYP3A4 métabolise environ 50 % des médicaments utilisés en clinique et présente une expression variable dans les lignées cellulaires HCC. Les cellules HepG2 expriment des niveaux modérés de CYP3A4 qui peuvent être induits par la rifampicine ou la dexaméthasone via l’activation du PXR (récepteur des pregnanes X), ce qui permet d’étudier les interactions médicamenteuses médiées par l’induction enzymatique.

L’expression du CYP1A2 dans les cellules d’hépatome permet le métabolisme des amines aromatiques et des hydrocarbures aromatiques polycycliques. Cette enzyme est inductible par les agonistes de l’AhR (récepteur des hydrocarbures aryliques), notamment l’oméprazole, offrant ainsi un système pour étudier l’activation des carcinogènes environnementaux dans les cellules hépatiques.

L’activation des promédicaments nécessite souvent une conversion, médiée par le CYP, en métabolites actifs. Par exemple, certains promédicaments anticancéreux nécessitent le CYP3A4 hépatique pour leur activation, et les lignées cellulaires de CHC permettent de modéliser si les profils d’expression du CYP spécifiques à la tumeur favorisent ou entravent l’activation des promédicaments dans le contexte du cancer du foie.

Activité des enzymes de conjugaison de phase II

Le métabolisme de phase II ajoute des groupes polaires aux métabolites de phase I, ce qui augmente considérablement la solubilité dans l’eau et permet l’excrétion rénale ou biliaire. L’équilibre entre l’activation de phase I et la détoxification de phase II détermine l’exposition globale au médicament et sa toxicité.

Les UDP-glucuronosyltransférases (UGT) conjuguent l’acide glucuronique à une grande variété de substrats, notamment les médicaments, les hormones et la bilirubine. Les cellules HepG2 expriment plusieurs isoformes d’UGT, ce qui permet d’étudier la capacité de glucuronidation et son impact sur la clairance des médicaments.

Les glutathion-S-transférases (GST) conjuguent le tripeptide glutathion à des composés électrophiles, y compris les métabolites réactifs générés par l’oxydation médiée par le CYP. L’expression des GST dans les cellules du CHC influence la sensibilité aux agents chimiothérapeutiques alkylants et au stress oxydatif.

Les sulfotransférases (SULT) ajoutent des groupes sulfate aux composés phénoliques et aux hormones stéroïdiennes. Une altération de l’expression des SULT dans le CHC peut affecter le métabolisme des médicaments sensibles aux hormones et contribuer à une modification de la signalisation hormonale dans le cancer du foie.

Expression et fonction des transporteurs de médicaments

Les transporteurs hépatiques de médicaments contrôlent l’absorption des médicaments du sang vers les hépatocytes, puis leur excrétion dans la bile ou leur retour dans la circulation systémique. L’expression de ces transporteurs influence profondément l’exposition hépatique aux médicaments et leur clairance.

Les polypeptides de transport des anions organiques (OATP), en particulier l’OATP1B1 et l’OATP1B3, interviennent dans l’absorption hépatique de nombreux médicaments, notamment les statines, les antibiotiques et les agents anticancéreux. Une altération de l’expression des OATP dans le CHC affecte l’accumulation intracellulaire des médicaments et l’efficacité thérapeutique.

Les transporteurs d’efflux de la famille ABC (ATP-binding cassette), notamment la glycoprotéine P (P-gp/MDR1), le MRP2 et le BCRP, pompent activement les médicaments hors des hépatocytes. La surexpression de ces transporteurs dans le CHC contribue à la multirésistance aux médicaments en réduisant les concentrations intracellulaires de médicaments en dessous des seuils thérapeutiques.

La pompe d’exportation des sels biliaires (BSEP/ABCB11) intervient dans l’excrétion biliaire des acides biliaires et de certains médicaments. L’inhibition de la BSEP par des médicaments entraîne une accumulation d’acides biliaires et une lésion hépatique cholestatique, ce qui confère aux tests de la BSEP une importance particulière pour la prédiction de l’hépatotoxicité.

Altérations métaboliques associées au cancer

Les cellules du carcinome hépatocellulaire présentent des altérations caractéristiques de l’expression des enzymes impliquées dans le métabolisme des médicaments par rapport aux hépatocytes normaux. Il est essentiel de comprendre ces changements pour prédire la réponse aux médicaments dans le contexte du cancer du foie.

De nombreuses enzymes du CYP présentent une expression réduite dans les tumeurs de CHC par rapport au tissu hépatique normal environnant. Cette régulation à la baisse peut nuire à l’activation des promédicaments dépendants du CYP, tout en réduisant potentiellement la détoxification des agents directement toxiques.

Les récepteurs nucléaires, notamment le PXR, le CAR (récepteur constitutif de l’androstane) et l’AhR, régulent l’expression des enzymes impliquées dans le métabolisme des médicaments. Une altération de la signalisation des récepteurs nucléaires dans le CHC affecte à la fois l’expression enzymatique de base et l’inductibilité, modifiant ainsi les phénotypes du métabolisme des médicaments.

L’hypoxie, fréquente dans les tumeurs solides, y compris le CHC, inhibe l’expression des CYP par le biais de la voie de signalisation HIF-1α (facteur inductible par l’hypoxie 1 alpha). Cette reprogrammation métabolique induite par l’hypoxie peut créer des vulnérabilités thérapeutiques exploitables par des promédicaments activés par l’hypoxie.

Évaluation des interactions médicamenteuses

Les interactions médicamenteuses (IM) induites par l’inhibition ou l’induction d’enzymes métaboliques constituent des préoccupations cliniques majeures, en particulier chez les patients atteints de CHC recevant plusieurs médicaments. Les modèles cellulaires de CHC permettent une prédiction systématique des IM.

Les essais d’inhibition du CYP utilisant des substrats sondes spécifiques à chaque isoforme du CYP permettent d’identifier les composés qui bloquent le métabolisme des médicaments. L’inhibition compétitive et l’inhibition par mécanisme peuvent être distinguées grâce à des protocoles de préincubation et à une analyse cinétique.

Les études d’induction enzymatique évaluent si les composés testés augmentent l’expression du CYP par l’activation des récepteurs nucléaires. La quantification par qRT-PCR des niveaux d’ARNm du CYP et l’analyse par Western blot de l’expression protéique complètent les mesures d’activité.

La pertinence clinique des résultats in vitro sur les IDM dépend des concentrations de médicaments pouvant être atteintes. La modélisation pharmacocinétique basée sur la physiologie (PBPK) intègre les données de métabolisme in vitro aux paramètres pharmacocinétiques afin de prédire l’ampleur des IDM cliniques.

Produits recommandés pour la recherche sur le métabolisme des médicaments :

• Cellules HepG2 (300198) – Modèle d’hépatome de premier choix pour le métabolisme des médicaments
• Cellules SK-HEP-1 (300334) – Cancer du foie présentant des caractéristiques endothéliales
• DMEM à haute teneur en glucose (820300a) – Milieu de culture standard
• Milieu de congélation CM-ACF (800650) – Solution de cryoconservation