Évaluation non-clinique du risque de repolarisation ventriculaire retardée (allongement de l'intervalle QT) par des produits pharmaceutiques à usage humain ICH thème S7B

le 13 avril 2006

Notre référence: 06-106829-31

Avis - L'adoption pour l'ICH ligne directrice : Évaluation non-clinique du risque de repolarisation ventriculaire retardée (allongement de l'intervalle QT) par des produits pharmaceutiques à usage humain - ICH thème S7B

Santé Canada a le plaisir d'announce l'adoption de cette ligne directrice de l' ICH S7B, Évaluation non-clinique du risque de repolarisation ventriculaire retardée (allongement de l'intervalle QT) par des produits pharmaceutiques à usage humain.

Cette ligne directrice a été élaborée par un groupe d'experts de l'ICH et a fait l'objet de consultations, menées par les organismes de réglementation, conformément au processus de l'ICH. Le Comité directeur de l'ICH en a approuvé la version finale et en a recommandé l'adoption par les organismes de réglementation de l'Union européenne, du Japon et des États-Unis.

En adoptant cette ligne directrice de l'ICH, Santé Canada fait siens les principes et les pratiques qui y sont énoncés. Ce document doit être lu en parallèle avec cette d'avis d'accompagnement et les sections pertinentes des autres lignes directrices applicables du Santé Canada.

Il est prévu que ces lignes directrices s'appliqueront, pour l'heure, aux produits biologiques, en fonction des besoins. On a conseillé aux requérants de consulter la Direction des produits biologiques et des thérapies génétiques (DPBTG) avant d'envisager la mise au point d'un nouveau produit biologique ou d'apporter de nouvelles améliorations à un produit biologique déjà commercialisé qui sera utilisé avec l'effet combiné d'un médicament, afin d'établir si la circonstance particulière visée nécessite une exploration complète de l'innocuité cardiaque.

Plusieurs lignes directrices, incluant celle-ci, sont disponibles sur le site Web.

Si vous avez des questions ou commentaires concernant cette ligne directrice, veuillez communiquer avec

Pour la Direction des produits thérapeutiques :

Bureau des politiques
Direction des produits thérapeutiques
Santé Canada

Courriel: policy_bureau_enquiries@hc-sc.gc.ca

Pour la Direction des produits biologiques et des thérapies génétiques :

Division des affaires réglementaires du sang, tissus, organes et vaccins & Division des biothérapeutiques et de la qualité des affaires réglementaires
Direction des produits biologiques et des thérapies génétiques
Santé Canada

Courriel : BGTD_RAD_Enquiries@hc-sc.gc.ca

Ligne directrice à l'intention de l'industrie

Publication autorisée par le ministre de la Santé

Date d'approbation 2006/04/05

Date mise en vigueur 2006/04/05

Direction générale des produits de santé et des aliments

© Ministre, Travaux publics et Services gouvernementaux Canada 2006

Disponible au Canada par l'entremise de
Santé Canada - Publications
Edifice Brooke Claxton, L. A. #0913A
Pré Tunney
OTTAWA (Ontario)
K1A 0K9

téléphone : (613) 954-5995
télécopieur : (613) 941-5366

Avant-propos

La présente ligne directrice a été élaborée par un groupe d'experts de l'ICH et a fait l'objet de consultations, menées par les organismes de réglementation, conformément au processus de l'ICH. Le Comité directeur de l'ICH en a approuvé la version finale et en a recommandé l'adoption par les organismes de réglementation de l'Union européenne, du Japon et des États-Unis.

En adoptant cette ligne directrice de l'ICH, Santé Canada fait siens les principes et les pratiques qui y sont énoncés. Ce document devrait être lu en parallèle avec l'avis d'accompagnement et les sections pertinentes des autres lignes directrices qui s'appliquent.

Les lignes directrices sont des documents destinés à guider l'industrie et les professionnels de la santé sur la façon de se conformer aux politiques et aux lois et règlements qui régissent leurs activités. Elles servent également de guide au personnel lors de l'évaluation et de la vérification de la conformité et permettent ainsi d'appliquer les mandats d'une façon équitable, uniforme et efficace.

Les lignes directrices sont des outils administratifs n'ayant pas force de loi, ce qui permet une certaine souplesse d'approche. Les principes et les pratiques énoncés dans le présent document pourraient être remplacés par d'autres approches, à condition que celles-ci s'appuient sur une justification scientifique adéquate. Ces autres approches devraient être examinées préalablement en consultation avec le programme concerné pour s'assurer qu'elles respectent les exigences des lois et des règlements applicables.

Corollairement à ce qui précède, il importe également de mentionner que Santé Canada se réserve le droit de demander des renseignements ou du matériel supplémentaire, ou de définir des conditions dont il n'est pas explicitement question dans la ligne directrice, et ce, afin que le ministère puisse être en mesure d'évaluer adéquatement l'innocuité, l'efficacité ou la qualité d'un produit thérapeutique donné. Santé Canada s'engage à justifier de telles demandes et à documenter clairement ses décisions.

Table des matières

  1. Introduction
    • 1.1 Objectif de la ligne directrice
    • 1.2 Renseignements de base
    • 1.3 Portée de la ligne directrice
    • 1.4 Principes généraux
  2. Ligne directrice
    • 2.1 Objectifs des études S7B
    • 2.2 Facteurs à considérer dans le choix et la conception des études
    • 2.3 Stratégie d'évaluation non-clinique
      • 2.3.1 Essai in vitro de mesure d'IKr
      • 2.3.2 Essai in vivo de mesure du QT
      • 2.3.3 Classe chimique/pharmacologique
      • 2.3.4 Renseignements non-cliniques et cliniques pertinents
      • 2.3.5 Études de suivi
      • 2.3.6 Évaluation intégrée du risque
      • 2.3.7 Preuve de l'existence d'un risque
    • 2.4 Moment où sont effectuées les études non-cliniques S7B et l'évaluation intégrée du risque par rapport au développement clinique
  3. Systèmes de test
    • 3.1 Facteurs à considérer dans les systèmes de test
      • 3.1.1 Utilisation de témoins positifs et de composés de référence
      • 3.1.2 Études électrophysiologiques in vitro
      • 3.1.3 Études électrophysiologiques in vivo
      • 3.1.4 Pathologies simulées et arythmies

1. Introduction

L'évaluation des effets des produits pharmaceutiques sur la repolarisation ventriculaire et le risque proarythmique fait l'objet de recherches actives. Lorsque des données additionnelles (non-cliniques et cliniques) sont accumulées dans l'avenir, elles seront évaluées, et la présente ligne directrice pourra être révisée.

1.1 Objectif de la ligne directrice

La présente ligne directrice décrit une stratégie d'analyse non-clinique permettant d'évaluer le risque qu'une substance à l'étude retarde la repolarisation ventriculaire. Cette ligne directrice comporte de l'information concernant les essais non-cliniques et les évaluations intégrées au risque.

1.2 Renseignements de base

L'intervalle QT (début du complexe QRS jusqu'à la fin de l'onde T) de l'électrocardiogramme (ECG) est une mesure de la durée de la dépolarisation et repolarisation ventriculaire. L'allongement de l'intervalle QT peut être congénital ou acquis (p. ex., induit par des produits pharmaceutiques). Lorsque la repolarisation ventriculaire est retardé et donc que l'intervalle QT allongé, il y a un risque accru de tachyarythmie ventriculaire, notamment de torsades de pointes, en particulier si d'autres facteurs de risque s'ajoutent (p. ex., hypokaliémie, anomalie cardiaque structurale, bradycardie). On a donc beaucoup souligné les effets proarythmiques potentiels des produits pharmaceutiques qui sont associés à un allongement de l'intervalle QT.

La repolarisation ventriculaire, déterminée par la durée du potentiel d'action cardiaque, est un processus physiologique complexe. C'est le résultat net de l'activité de nombreux canaux ioniques membranaires et de transporteurs. Sous des conditions physiologiques les fonctions de ces canaux ioniques et transporteurs sont interdépendants. L'activité de chaque canal ionique ou transporteur est influencée, entre autres, mais non limité aux concentrations ioniques intracellulaires et extracellulaires, le potentiel de membrane, le couplage électrique intercellulaire, la fréquence cardiaque et l'activité du système nerveux autonome. L'état métabolique (p. ex., l'équilibre acide-base) ainsi que l'emplacement et le type de cellule cardiaque sont également important. Le potentiel d'action ventriculaire chez les humains consiste en cinq phases séquentielles :

  • phase 0 : La branche ascendante du potentiel d'action résulte principalement d'une entrée rapide et transitoire du Na+ (INa) par les canaux Na+.
  • phase 1 : La fin de la branche ascendante du potentiel d'action et la phase initiale de repolarisation rapide sont dues à l'inactivation des canaux Na+ et à la sortie de K+ (Ito) par les canaux K+.
  • phase 2 : Le plateau du potentiel d'action résulte d'un équilibre entre l'entrée de Ca2+ (ICa) par les canaux Ca2+ de type L et les courants K+ repolarisants sortants.
  • phase 3 : La branche descendante de longue durée du potentiel d'action et la phase de repolarisation tardive découlent de l'afflux de K+ (IKr et IKs) par les canaux K+ à rectification retardée.
  • phase 4 : Le potentiel au repos est maintenu par le courant K+ à rectification entrante (IK1).

L'allongement du potentiel d'action peut être dû à une réduction de l'inactivation des courants Na+ ou Ca2+ entrants, à une augmentation de l'activation du courant Ca2+ ou à l'inhibition d'un ou plusieurs des courants K+ sortants. Les composantes activantes rapide et lente du courant potassique à rectification retardé, IKr et IKs, semblent influer le plus sur la détermination de la durée du potentiel d'action et, donc, de l'intervalle QT. Le gène humain apparenté au gène éther-à-go-go (hERG) et le gène KvLQT1 codent pour les protéines formatrices de pores KCNH2 et KCNQ1, qui sont censées représenter les sous-unités α des canaux potassiques humains responsables des composantes IKr et IKs, respectivement. Ces protéines sous-unitaires α peuvent former des complexes hétéro-oligomériques avec les sous-unités auxiliaires ß (c.-à-d. les produits des gènes MiRP et MinK), qui, semblerait-il, modulent les propriétés gating des protéines-canaux. Le mécanisme le plus fréquent d'allongement de l'intervalle QT par les produits pharmaceutiques est l'inhibition du canal potassique à rectification retardée qui est responsable de la composante Ikr.

1.3 Portée de la ligne directrice

La présente ligne directrice prolonge et complémente « l'ICH Étude pharmacologiques d'innocuité des produits pharmaceutiques pour usage humain » (ICH S7A). Cette ligne directrice s'applique aux nouvelles entités chimiques pour usage humain et aux produits pharmaceutiques commercialisés s'il y a lieu (p. ex., lorsque des événements cliniques indésirables, une nouvelle population de patients ou une nouvelle voie d'administration suscitent des préoccupations qui n'ont pas été abordées précédemment). Les conditions où il n'est pas nécessaire d'effectuer des études sont décrites dans la ligne directrice de l' ICH S7A.

1.4 Principes généraux

Les principes et recommandations décrits dans la ligne directrice de l'ICH S7A s'appliquent également aux études effectuées conformément à la présente ligne directrice. Les essais in vitro de mesure d'IKr et les essais in vivo de mesure du QT décrits aux sections 2.3.1 et 2.3.2 qui sont effectués pour une présentation réglementaire devraient être conformes aux bonnes pratiques de laboratoire (BPL). Dans la mesure du possible, les études de suivi décrites à la section 2.3.5 devraient être effectuées conformément aux BPL.

Les essais in vitro et in vivo sont complémentaires; ainsi, selon les données actuellement disponibles, les deux types d'essais devraient être effectués.

La méthode de recherche et les preuves d'un risque devraient être adaptées à la substance étudiée, en fonction de son profil pharmacodynamique, pharmacocinétique et de son profil d'innocuité.

2. Ligne directrice

2.1 Objectifs des études S7B

Les objectifs des études sont : 1) de déterminer la possibilité qu'une substance analysée et ses métabolites retarde la repolarisation ventriculaire, et 2) d'établir un lien entre l'importance de retarder la repolarisation ventriculaire et les concentrations de la substance étudiée et de ses métabolites. Les résultats des études peuvent être utilisés pour expliquer le mécanisme d'action et, lorsqu'ils sont jumelés à d'autres renseignements, estimer le risque de retarder la repolarisation ventriculaire et l'allongement de l'intervalle QT chez les humains.

2.2 Facteurs à considérer dans le choix et la conception des études

Des méthodes non-cliniques peuvent permettre d'étudier les éléments suivants :

  • les courants ioniques mesurés dans des myocytes cardiaques isolés, de source animale ou humaine, dans des lignées cellulaires cardiaques mises en culture ou des systèmes d'expression hétérologue pour des canaux ioniques humains clonés,
  • les paramètres du potentiel d'action dans des préparations de cellules cardiaques isolées ou les paramètres électrophysiologiques spécifiques indiquant la durée du potentiel d'action chez des animaux anesthésiés,
  • les paramètres de l'ECG mesurés chez des animaux conscients ou anesthésiés,
  • les effets proarythmiques mesurés dans des préparations de cellules cardiaques isolées ou chez des animaux.

Comme nous l'avons déjà indiqué, ces quatre niveaux fonctionnels peuvent être examinés par des méthodes in vitro et/ou in vivo. Les résultats relatifs aux niveaux fonctionnels énumérés ci-dessus sont jugés utiles et complémentaires.

Des études électrophysiologiques in vitro peuvent explorer les mécanismes cellulaires potentiels qui peuvent ne pas être évidents à l'examen des données in vivo. Des changements au niveau d'autres paramètres ou des effets cardiovasculaires sur plusieurs canaux ioniques peuvent compliquer l'interprétation des données. Des évaluations complémentaires dans d'autres systèmes peuvent résoudre le problème. Bien qu'il puisse se produire un retard de repolarisation par suite de la modulation de plusieurs types de canaux ioniques, l'inhibition de la composante IKr est le principal mécanisme responsable de l'allongement pharmaco-induit de l'intervalle QT chez les humains.

Des modèles in vivo qui possèdent l'ensemble de systèmes moléculaires, biochimiques et physiologiques peuvent également nous renseigner sur la réponse à la substance étudiée chez les humains. Des études in vivo soigneusement conçues et réalisées permettent d'évaluer la substance d'origine et ses métabolites et d'estimer les marges de sécurité. Les évaluations ECG in vivo fournissent des renseignements sur les propriétés de conduction et les influences non cardiaques (p. ex., tonus du système nerveux autonome). Des études des paramètres du potentiel d'action nous renseignent sur l'activité intégrée de plusieurs canaux ioniques du coeur.

Stratégie d'évaluation non clinique

Stratégie d'évaluation non clinique

2.3 Stratégie d'évaluation non-clinique

Les sections qui suivent décrivent une stratégie générale pragmatique d'évaluation non-clinique pour évaluer le risque de repolarisation ventriculaire retardée et d'allongement de l'intervalle QT qui se fonde sur les dernières données disponibles. La figure illustre les composantes de la stratégie d'évaluation, mais non les systèmes d'analyse spécifiques ni les plans expérimentaux.

2.3.1 Essai in vitro de mesure d'IKr

Un essai in vitro d'IKr évalue les effets sur le courant ionique à l'aide d'une protéine native ou exprimée du canal ionique, telle que la protéine codée par hERG (voir section 3.1.2).

2.3.2 Essai in vivo de mesure du QT

Un essai in vivo de mesure du QT évalue les indices de repolarisation ventriculaire comme l'intervalle QT (voir section 3.1.3). Cet essai peut être conçu de façon à atteindre à la fois les objectifs énoncés dans les lignes directrices de l'ICH S7A (étude de la batterie de tests cardiovasculaires) S7B. On réduira ainsi le nombre d'animaux et d'autres ressources.

2.3.3 Classe chimique/pharmacologique

On devrait vérifier si la substance étudiée appartient à une classe chimique/pharmacologique qui inclus des produits allongeant l'intervalle QT chez les humains (p. ex., antipsychotiques, histaminiques des récepteurs H1 antagoniste, fluoroquinolones). Ce facteur devrait, s'il y a lieu, déterminer le choix des composés de référence et être inclus dans l'évaluation intégrée du risque.

2.3.4 Classe chimique/pharmacologique

Parmi les autres renseignements pouvant servir à l'évaluation intégrée du risque, citons les résultats :

  • d'études pharmacodynamiques,
  • d'études des effets toxicologiques/de l'innocuité,
  • d'études pharmacocinétiques, notamment des concentrations plasmatiques de la substance d'origine et des métabolites (y compris des données chez les humains s'il y en a),
  • d'études sur les interactions médicamenteuses,
  • d'études sur la distribution et l'accumulation dans les tissus,
  • de pharmacovigilance.

2.3.5 Études de suivi

Des études de suivi visent à permettre de mieux comprendre le risque qu'un retard de repolarisation ventriculaire et d'allongement de l'intervalle QT produit par la substance étudiée pourrait avoir chez les humains. Ces études peuvent fournir des renseignements additionnels concernant la puissance, le mécanisme d'action, la pente de la courbe dose-effet ou l'ampleur de la réponse. Les études de suivi visent à répondre à des questions précises; divers plans d'étude in vivo ou in vitro peuvent donc être applicables.

Dans les cas où les résultats de diverses études non-cliniques ne concordent pas et/ou les résultats des études cliniques diffèrent de ceux des études non-cliniques, une évaluation rétrospective et des études non-cliniques de suivi peuvent aider à comprendre pourquoi ces écarts existent. Les résultats des études de suivi peuvent être une composante importante d'une évaluation intégrée du risque.

L'information non-clinique et clinique pertinente de même que les renseignements suivants devraient être pris en considération dans le choix et la conception des études de suivi:

  • l'utilisation d'essais de repolarisation ventriculaire qui mesurent les paramètres du potentiel d'action dans des préparations de cellules cardiaques isolées (voir section 3.1.2),
  • l'utilisation de certains paramètres électrophysiologiques indiquant la durée du potentiel d'action chez des animaux anesthésiés (voir section 3.1.3),
  • l'administration répétée de la substance étudiée,
  • le choix de l'espèce et du sexe des animaux,
  • l'utilisation d'inducteurs ou d'inhibiteurs métaboliques,
  • l'utilisation concomitante de témoins positifs et de composés de référence (voir section 3.1.1),
  • l'inhibition d'autres canaux non déjà évalués,
  • la mesure des paramètres électrophysiologiques à plusieurs moments dans le temps,
  • les effets confondants chez les animaux conscients qui limitent l'interprétation des données, tels que les effets induits par la substance étudiée sur la fréquence cardiaque ou le tonus du système nerveux autonome, ou les effets toxiques comme les tremblements, les convulsions ou les vomissements.

2.3.6 Évaluation intégrée du risque

L'évaluation intégrée du risque consiste en l'évaluation des résultats d'études non-cliniques, y compris les résultats d'études de suivi et d'autres renseignements pertinents. L'évaluation intégrée du risque devrait être fondée sur des données scientifiques et adaptée à la substance étudiée. Une telle évaluation peut faciliter la conception du plan de travail d'essais cliniques et l'interprétation de leurs résultats. Lorsqu'une telle évaluation intégrée du risque existe, elle doit être intégrée dans la brochure du chercheur et l'aperçu non-clinique (ICH M4). Selon le stade de développement du médicament, l'évaluation intégrée du risque devrait tenir compte également des éléments suivants :

  • la sensibilité et la spécificité de l'essai,
  • la puissance de la substance étudiée dans les essais S7B par rapport aux composés de référence,
  • la relation entre les expositions associées à un effet sur la repolarisation et celles exerçant un effet pharmacodynamique primaire dans les espèces ayant fait l'objet d'essais non-cliniques ou l'effet thérapeutique proposé chez les humains,
  • le rôle des métabolites dans l'allongement de l'intervalle QT de même que les différences métaboliques entre les humains et les animaux.

2.3.7 Preuve de l'existence d'un risque

La preuve de l'existence d'un risque est la conclusion générale de l'évaluation intégrée du risque selon laquelle une substance étudiée retarde la repolarisation ventriculaire et allonge l'intervalle QT chez les humains.

2.4 Moment où sont effectuées les études non-cliniques S7B et l'évaluation intégrée du risque par rapport au développement clinique

On devrait songer à effectuer des études non-cliniques S7B du risque de repolarisation ventriculaire retardée et d'allongement de l'intervalle QT avant d'administrer pour la première fois la substance à des humains. Les résultats obtenus, qui font partie d'une évaluation intégrée du risque, peuvent être utilisés dans la planification et l'interprétation des études cliniques subséquentes.

3. Systèmes de test

3.1 Facteurs à considérer dans les systèmes de test

La présente section donne un aperçu des méthodes couramment utilisées pour évaluer le possibilité qu'une substance étudiée retarde la repolarisation ventriculaire et allonge l'intervalle QT. Les éléments suivants devraient être pris en considération dans le choix des systèmes les plus appropriés :

  • La méthodologie d'essai et les paramètres expérimentaux choisis sont scientifiquement valides et robustes.
  • Les essais et les préparations sont standardisés.
  • Les résultats sont reproductibles.
  • Les paramètres expérimentaux des essais sont valables pour évaluer le risque chez les humains.

3.1.1 Utilisation de témoins positifs et de composés de référence

Une concentration d'une substance active dont l'effet est sous-maximal devrait être utilisée pour démontrer la réactivité de préparations in vitro dans les essais sur la durée du potentiel d'action et sur les canaux ioniques, et devrait être incluse dans toutes les études. Dans le cas des études in vivo, des substances actives devraient être utilisés pour valider et définir la sensibilité du modèle employé, mais il n'est pas nécessaire qu'elles soient incluses dans toutes les études.

Dans le cas des substances étudiées qui appartiennent à une classe chimique/pharmacologique associée à un allongement de l'intervalle QT chez les humains, l'utilisation de composé de référence (membre de la même classe) dans des études in vitro et in vivo devrait être envisagée pour faciliter le classement de l'activité de la substance étudiée par rapport aux substances de comparaison.

3.1.2 Études électrophysiologiques in vitro

Les études électrophysiologiques in vitro peuvent fournir des renseignements utiles sur l'effet d'une substance étudiée sur la durée du potentiel d'action et/ou les courants ioniques cardiaques. Ces essais jouent un rôle important dans l'évaluation du potentiel d'allongement de l'intervalle QT et la détermination des mécanismes cellulaires influant sur la repolarisation. Les études électrophysiologiques in vitro font appel soit à une seule cellule (p. ex., systèmes d'expression hétérologue, cardiomyocytes non regroupés) ou à des préparations multicellulaires (p. ex., fibre de Purkinje; muscle papillaire; trabécules; myocarde perfusé; coeur intact). Des systèmes d'expression hétérologue, où les protéines des canaux ioniques d'origine humaine sont exprimés dans des lignées cellulaires non cardiaques, sont utilisés pour évaluer les effets d'une substance étudiée sur un canal ionique donné. Les myocytes non regroupés présentent des difficultés techniques plus grandes que les systèmes d'expression hétérologue mais ont l'avantage de permettre l'évaluation des effets sur la durée du potentiel d'action de même que sur les courants ioniques. Bien que les préparations unicellulaires soient plus fragiles, elles réduisent au minimum les obstacles entravant la diffusion vers le site d'action. Les préparations multicellulaires sont des systèmes stables pour étudier la durée du potentiel d'action. L'analyse des paramètres pour chaque phase du potentiel d'action comme la Vmax pour la phase 0 (INa), APD30 ou APD40 pour la phase 2 (ICa) et la « triangulation » pour la phase 3 (IK) peut permettre d'étudier les effets sur les canaux spécifiques responsables de ces phases. En outre, certains paramètres dérivés de la préparation de Langendorff auraient, selon des études, fourni de l'information sur le risque proarythmique.

Les préparations de tissus et de cellules pour les essais in vitro proviennent de différents animaux de laboratoire, notamment le lapin, le furet, le cochon d'Inde, le chien, le porc et à l'occasion l'humain. Les mécanismes ioniques de repolarisation chez les rats et les souris adultes diffèrent de ceux observés chez les espèces plus grosses, notamment les humains (les principaux courants ioniques contrôlant la repolarisation chez les rats et les souris adultes sont Ito), donc, l'utilisation de ces tissus prélevés chez les rats et souris n'est pas appropriée. Les différences entre espèces, quant aux canaux ioniques cardiaques qui contribuent à la repolarisation cardiaque et à la durée du potentiel d'action, devraient être prises en considération au moment de choisir un système de test. Lorsque des tissus ou cellules cardiaques natifs sont utilisés, les caractéristiques et la source de la préparation devraient être prises en compte parce que la distribution des divers types de canaux ioniques varie selon la région et le type de cellule.

Pour les études in vitro, on devrait utiliser une vaste gamme de concentrations de la substance étudiée, englobant et dépassant la concentration plasmatique thérapeutique maximale prévue. On devrait analyser des concentrations de plus en plus fortes jusqu'à ce qu'une courbe concentration-effet soit caractérisée, ou que les propriétés physicochimiques limitent la concentration. Idéalement, la durée d'exposition devrait être suffisante pour qu'on puisse obtenir des effets électrophysiologiques à l'état d'équilibre, à moins que la viabilité de la cellule ou du tissue ne l'empêche. La durée d'exposition devrait être mentionnée. Des substances actives appropriées devraient être utilisées pour établir la sensibilité du système d'essai in vitro.

Voici des facteurs de confusion possibles ou de facteurs qui peuvent limiter l'interprétation des études électrophysiologiques in vitro :

  • La solubilité limitée dans des solutions salines physiologiques peut empêcher l'évaluation de fortes concentrations de la substance étudiée.
  • L'adsorption au verre, au plastique, ou une liaison non spécifique à la matrice du modèle expérimental peuvent réduire la concentration de la substance étudiée dans le milieu d'incubation ou de perfusion.
  • Les concentrations de la substance étudiée peuvent être limitées par des caractéristiques cytotoxiques ou physicochimiques de cette substance qui perturbent l'intégrité de la membrane cellulaire de telle sorte que les paramètres électrophysiologiques finals ne peuvent être obtenus.
  • Les cellules et tissus cardiaques ont une capacité limitée de métaboliser les médicaments; ainsi, des études in vitro faisant appel à la substance d'origine ne fournissent pas de renseignements sur les effets des métabolites. Lorsque des études non-cliniques ou cliniques in vivo mettent en évidence un allongement de l'intervalle QT qui ne correspond pas aux données des études in vitro effectuées à l'aide de la substance d'origine, une évaluation des métabolites dans les systèmes de test in vitro devrait être envisagée.

De nouvelles techniques sont mises au point pour les essais sur les canaux potassiques. De nouveaux essais sur l'activité des canaux ioniques peuvent être utiles pour effectuer un tri préliminaire des substances et identifier les candidats les plus intéressants. Pour des fins réglementaires, il est important de démontrer la concordance entre les techniques classiques et les nouvelles techniques avant d'adopter de nouvelles techniques.

Des protocoles de liaison compétitive sont utilisés dans lesquels on évalue alors la capacité des substances étudiées à déplacer un inhibiteur des canaux radiomarqué hERG d'une lignée cellulaire exprimant le gène hERG. Toutefois, la compétition pour les sites de liaison des radioligands ne fournit pas de renseignements concernant les effets agonistes ou antagonistes de la substance étudiée sur IKr. De plus, cet essai ne permettra pas d'identifier les substances à l'étude qui se lient à hERG à d'autres endroits que les sites de liaison des radioligands. Compte tenu de ces limites possibles, cet essai ne devrait pas remplacer les essais de « voltage clamp » décrits ci-dessus.

3.1.3 Études électrophysiologiques in vivo

Des modèles d'animaux intacts permettent d'étudier la repolarisation ventriculaire ou les arythmies connexes et d'évaluer leurs effets intégrés sur tout l'éventail de types de canaux ioniques et de cellules. De plus des facteurs neuronaux et hormonaux qui affectent possiblement les effets pharmacodynamiques des produits pharmaceutiques sont présent chez l'animal intact.

L'intervalle QT de l'ECG est le paramètre le plus fréquemment utilisé pour évaluer les effets d'une substance sur la repolarisation ventriculaire. Dans des études électrophysiologiques spécialisées, l'information concernant la repolarisation ventriculaire (p. ex., durée du potentiel d'action monophasique et période réfractaire efficace) peut également être obtenue dans des modèles in vivo. D'autres paramètres intéressants concernant l'innocuité, comme la pression artérielle, la fréquence cardiaque, l'intervalle PR, la durée du QRS et les arythmies, peuvent être évalués simultanément.

L'intervalle QT est lié de façon inverse et non linéaire à la fréquence cardiaque et cette relation varie d'une espèce à l'autre et au sein d'une même espèce. Ainsi, un changement dans la fréquence cardiaque exerce un effet sur l'intervalle QT, qui peut être un facteur de confusion lorsqu'on évalue l'effet de la substance étudiée sur la repolarisation ventriculaire et l'intervalle QT. Il existe deux situations importantes où la fréquence cardiaque varie chez les animaux : l'une est due à la différence dans le tonus du système nerveux autonome, et l'autre est attribuable aux effets des substances étudiées sur la fréquence cardiaque. L'interprétation des données des systèmes de test in vivo devrait donc prendre en considération l'effet de changements coïncidents dans la fréquence cardiaque. Idéalement, les données sur l'intervalle QT obtenues après l'administration d'une substance étudiée devraient être comparées avec les données sur les témoins et les données initiales de base aux mêmes fréquences cardiaques. Lorsque la variabilité de la fréquence cardiaque n'est pas due à la substance étudiée, on peut la réduire par acclimatation ou en utilisant des modèles d'animaux anesthésiés. Lorsque les effets sont attribuables à une substance étudiée, l'approche la plus fréquente consiste à corriger l'intervalle QT pour tenir compte de la fréquence cardiaque (QTc) en utilisant des formules comme celles de Bazett ou Fridericia. Le choix de la formule de correction de la fréquence cardiaque devrait être dicté par les données fournies par le système à l'étude. Lorsque des différences dans la fréquence cardiaque entre le groupe de traitement et le groupe témoin sont importantes, les formules de correction peuvent ne pas permettre d'évaluer le risque d'allongement de l'intervalle QT. Une autre approche consiste à maintenir la fréquence cardiaque constante en utilisant un pacemaker. Une analyse de la relation QT/RR, y compris la correction de l'intervalle QT à l'aide de formules pour chacun des animaux, peut être plus appropriée.

Parmi les espèces d'animaux de laboratoire utilisés pour les études électrophysiologiques in vivo figurent le chien, le singe, le porc, le lapin, le furet et le cochon d'Inde. Les mécanismes ioniques de repolarisation chez les rats et les souris adultes ne sont pas les mêmes que chez les espèces plus grosses, notamment les humains (le courant ionique primaire contrôlant la repolarisation chez les rats et souris adultes est Ito); ainsi, l'utilisation de ces espèces n'est pas jugée appropriée. Il faut choisir, avec justifications à l'appui, les systèmes de test in vivo et les espèces qui conviennent le mieux.

La gamme de doses devrait correspondre à ce qui est indiqué dans la ligne directrice de l'ICH S7A et, dans la mesure du possible, devrait englober et dépasser la dose d'exposition humaine prévue. La gamme de doses peut être limitée par l'intolérance des animaux à la substance étudiée, p. ex., vomissements, tremblements ou hyperactivité. Dans le cas des études visant à établir un lien entre l'ampleur du retard de repolarisation ventriculaire et les concentrations de la substance d'origine et de ses métabolites, on peut contrôler l'exposition au moyen d'une perfusion intraveineuse constante. La surveillance de l'exposition à la substance étudiée et à ses métabolites (voir ICH S3A) permet d'interpréter les données sur la relation dose-effet et la relation concentration-effet et de concevoir des études de suivi, s'il y a lieu.

Voici quelques-uns des facteurs à considérer lorsqu'on effectue les études et en interprète les résultats :

  • méthodes d'acquisition et d'analyse des données,
  • sensibilité et reproductibilité des systèmes de test,
  • période d'administration des doses et points de mesure,
  • fréquence cardiaque et autres effets qui peuvent confondre l'interprétation des données sur l'intervalle QT,
  • différences entre les espèces et selon le sexe, p. ex., électrophysiologie cardiaque, hémodynamique ou métabolisme des produits pharmaceutiques,
  • les produits pharmaceutiques ayant des effets sur plusieurs canaux ioniques peuvent donner des relations dose-effet complexes qui pourraient être difficiles à interpréter.

3.1.4 Pathologies simulées et arythmies

La relation précise entre le retard de la repolarisation ventriculaire entraînée par une substance étudiée et le risque de proarythmie demeure obscure. Il serait logique d'évaluer directement le risque proarythmique associé aux produits pharmaceutiques qui allongent l'intervalle QT. Des indices d'activité proarythmique (p. ex., instabilité électrique, dispersion temporelle et/ou spatiale du caractère réfractaire, la « use-dépendance » inverse, les changements dans la configuration du potentiel d'action) et des modèles animaux peuvent aider à évaluer l'effet proarythmique. Les parties intéressées sont priés de rechercher de nouveaux modèles et de vérifier leurs utilités pour prédire le risque chez les humains.

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