Développement, validation, mise en œuvre et applications de méthodes de dosage de biomarqueurs de la consommation d'éthanol : phosphatidyléthanol sanguin

Development, validation, implementation and applications of ethanol consumption biomarkers assays : phosphatidylethanol in blood

• Auteur / Autrice : Florian Hakim
• Direction : Jean-Michel Gaulier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie/Toxicologie
• Date : Soutenance le 04/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMPact de l'Environnement Chimique sur la santé humaine (Lille) - Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine - ULR 4483
• Jury : Président / Présidente : Delphine Allorge
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Morel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélien Thomas, Benjamin Rolland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine légale

Troubles du spectre de l'alcoolisation foetale

Transplantation hépatique

Marqueurs biologiques

sang

Éthanol

diagnostic

Alcoolisme

Consommation d'alcool

Médecine légale

Alcoolisme -- Chez la femme enceinte

Foie -- Transplantation

Marqueurs biologiques

Addictologie

Alcoolémie

Alcool dans l'organisme

Diagnostic

Alcoolisme

Consommation d'alcool

Mots clés libres

Phosphatidyléthanol (PEth)

Chromatographie Liquide avec détection par Spectrométrie de Masse en tandem (CL-SM/SM)

Dried Blood Spot (DBS)

Ethanol

Validation

Phosphatidyléthanol (PEth)

Liquid Chromatography with tandem Mass Spectrometry detection (LC-MS/MS)

Dried Blood Spot (DBS)

Alcohol

Validation

Résumé

L'éthanol est une substance communément consommée et dont l'abus aigu ou chronique est associé à de nombreux problèmes cliniques et sociétaux. Actuellement, les biomarqueurs directs d'une consommation d'alcool, utilisés en routine, permettent d'estimer la consommation d'alcool ayant eu lieu dans les dernières heures, voire les derniers jours (jusqu'à environ 72 heures). Cette fenêtre de détection relativement étroite ne permet pas d'évaluer la consommation d'alcool ayant eu lieu antérieurement, plusieurs jours ou plusieurs semaines auparavant. Ainsi, dans de nombreuses situations, ces biomarqueurs directs ne permettent pas de répondre aux questions des cliniciens. Par exemple, lors d'un suivi de sevrage alcoolique, une fois la fenêtre de détection de 72 heures des biomarqueurs directs actuels dépassée, le clinicien ne dispose plus d'outils biologiques pour objectiver l'abstinence du patient. Concernant les biomarqueurs indirects, d'une part leur spécificité reste imparfaite et d'autre part ils ne commencent à se normaliser qu'après une phase de latence relativement importante (par exemple 2 semaines pour la transferrine carboxy-déficiente). Ainsi, ils ne permettent pas un suivi direct « en temps réel » du sevrage, ce qui ne favorise pas la motivation du patient. Dans le but de répondre aux besoins des cliniciens, nous avons développé et validé selon la norme NF EN ISO 15189 une méthode de dosage sanguin du phosphatidyléthanol (PEth) 16:0/18:1 par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Ce biomarqueur direct cumulatif dispose d'une fenêtre de détection accrue de 28 jours permettant une évaluation quantitative de la consommation d'alcool. De plus, contrairement aux marqueurs indirects, sa décroissance est quasi immédiate à l'arrêt de la consommation. Afin d'améliorer l'estimation des habitudes de consommations d'alcool des patients, nous avons ajouté à cette méthode deux autres biomarqueurs : le PEth 16:0/20:4 et l'éthylglucuronide sanguin ayant respectivement des fenêtres de détection de 14 et 2 jours. Ainsi, cette méthode de dosage associant plusieurs biomarqueurs permet de détecter aussi bien une consommation aiguë récente qu'une consommation chronique datant de plusieurs semaines. Cette méthode a pu être éprouvée par sa mise en place en routine au CHU de Lille ainsi qu'à travers des études cliniques. Elle a montré tout son intérêt face aux « gold standards » actuels utilisés dans le suivi de l'abstinence, notamment dans le cadre du suivi des patients en attente d'une greffe hépatique. Cet intérêt lui a valu d'être intégrée au contrat thérapeutique du dépistage des rechutes et du suivi de sevrage en service d'addictologie (protocole de recherche clinique PETHOXICO). En conclusion, le phosphatidyléthanol est un biomarqueur prometteur malgré un développement analytique complexe. Il permet une meilleure appréciation des habitudes de consommation d'alcool ainsi qu'un meilleur suivi de l'abstinence que les biomarqueurs actuels répondant ainsi aux besoins des cliniciens. Les perspectives de ce travail sont nombreuses. Plusieurs protocoles de recherches utilisant le PEth sont en cours, notamment en obstétrique pour le suivi et la prévention de la consommation d'alcool chez la femme enceinte. L'utilisation du PEth a également un attrait dans le cadre médico-légal que ce soit chez le vivant, concernant la restitution de permis de conduire, ou en post-mortem dans la recherche des causes de la mort.

Ethanol is a widely consumed substance, whose chronic or acute abuse is associated with many clinical and societal issues. Currently, direct biomarkers used routinely to detect alcohol consumption estimate alcohol consumption that has occurred in the last few hours or days (up to about 72 hours). Hence, not allowing the assessment of alcohol consumption that occurred before the last few days. Thus, in many situations, they do not meet the needs of clinical services. For example, in the case of alcohol withdrawal monitoring, once the 72-hour detection window of the current direct biomarkers has been exceeded, clinicians no longer have the analytical tools to objectify the patient's abstinence. Regarding indirect biomarkers, on the one hand, their specificity remains imperfect and, on the other hand they only start to normalize after a relatively long latency phase (e.g., 2 weeks for carboxy-deficient transferrin). Thus, they do not allow direct "real time" monitoring of withdrawal, which does not encourage patient motivation.In order to meet the needs of clinicians, we have developed and validated according to the NF EN ISO 15189 standard a method for the determination of phosphatidylethanol (PEth) 16:0/18:1 in blood by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry. This direct cumulative biomarker has an increased detection window of 28 days allowing for a quantitative assessment of alcohol consumption. In addition, unlike indirect markers, its decrease is almost immediate upon cessation of consumption. In order to refine the estimation of patients' alcohol consumption habits, we added to this method two other biomarkers: PEth 16:0/20:4 and blood ethylglucuronide with detection windows of 14 and 2 days respectively. Thus, this assay method combining several biomarkers can detect both recent acute consumption and chronic consumption dating back several weeks. This method has been proven by its routine implementation at the Lille University Hospital as well as in clinical studies. It has shown its usefulness, even its superiority to the current "gold standards" used in the monitoring of abstinence, particularly in the context of monitoring patients awaiting a liver transplant.Its clinical usefulness has also led to its inclusion in the therapeutic contract for screening relapses and monitoring withdrawal in addictology, which has been the subject of a clinical research protocol, PETHOXICO. In conclusion, phosphatidylethanol is a promising biomarker despite its complex analytical development. It allows a better assessment of alcohol consumption habits and a better follow-up of abstinence than current biomarkers, thus meeting the needs of clinicians. The prospects generated by this work are numerous. Several research protocols using PEth are currently underway, notably in obstetrics for the follow-up and prevention of alcohol consumption in pregnant women. The use of PEth is also appealing in forensic contexts, whether in the living population, concerning the restitution of driving licenses, or in post-mortem contexts involving causes of death investigations.