File - L2 Bichat 2012-2013

Le 30 Novembre 2012 10h30-12h30 UE3 – Pharmacologie Ronéotypeur : Betsalel Toledano Ronéolecteur : Cyrille Monin

COURS N°5 : Les Récepteurs de L’Histamine et de la Sérotonine

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SOMMAIRE I. Pharmacologie de l’histamine ...................................................... 3 A. Pharmacologie fondamentale ....................................................... 3 Stockage de l’histamine ........................................................................ 3 B. Mécanismes de libération ............................................................. 4 1. Libération immunologique ........................................................ 4 2. Libération chimique et mécanique ............................................ 4 Ce type de libération ne nécessite pas d’énergie ni de dégranulation. ...................................................................................... 5 Le principal mécanisme est bien la libération immunologique. ........ 5 C. Pharmacodynamie ........................................................................ 5 L’histamine joue un rôle dans trois grands mécanismes : .............. 5 1. Effets sur le système cardio-vasculaire ..................................... 5 Sur le système cardio-vasculaire, l’effet prédominant, c’est l’effet VASODILATATEUR ! ......................................................................... 6 2. Effets sur le système nerveux .................................................... 6 Au niveau du SN, ca passe par des R H1 au niveau des terminaisons nerveuses sensitives. ..................................................... 6 3. Muscle lisse bronchiolaire ......................................................... 6 4. Système digestif ......................................................................... 6 D. Pharmacologie clinique de l’histamine ........................................ 6 1. Antagonistes des récepteurs H1 ................................................ 7 La sédation et des effets atropiniques. ............................................... 8 2. Antagonistes des récepteurs H2 ................................................ 8 Retenez essentiellement ca ! ..................Error! Bookmark not defined. Effets sur la sécrétion acide gastrique et la motilité de l’estomac .. 8 II. Pharmacologie de la sérotonine.................................................... 9 A. Pharmacologie fondamentale ....................................................... 9 B. Pharmacodynamie ...................................................................... 10 C. Pharmacologie clinique .............................................................. 11

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I.

Pharmacologie de l’histamine

L’histamine et la sérotonine sont des amines biogènes, c'est-à-dire des molécules produites par l’organisme mais qui ont une fonction amine : NH2. L’histamine est un autacoïde qui est une hormone qui a une action très locale : synthétisée, produite, dégradée sur place. Elle a un rôle important dans les réactions allergiques, les réactions inflammatoires, la sécrétion d’acide gastrique, et agit en tant que NM et neuromodulateur.

A. Pharmacologie fondamentale  L’histamine existe un peu partout dans le domaine du vivant, dans les plantes, le venin, les secrétions urticantes (orties).  Elle est synthétisée à partir de la L-histidine.  Elle est très peu excrétée : soit elle est emmagasinée, ou une fois qu’elle est libérée, elle est très rapidement inactivée.  Il existe certaines pathologies ou il y a une excrétion anormalement élevée d’histamine, essentiellement la mastocytose et les tumeurs carcinoïdes. Stockage de l’histamine L’histamine est stockée après être synthétisée, dans deux compartiments : un compartiment cellulaire (mastocytes et basophiles) et un compartiment tissulaire (dans le cerveau et l'estomac), moins important quantitativement.  Mastocytes et basophiles (grande source d’histamine) Elle est secrétée dans des granules sous forme inactive, liée à un complexe avec l’héparine. Une fois qu’elle est libérée, elle est séparée de l’héparine, elle devient active et agit très localement dans les tissus autour d’elle (autacoides). Ces cellules sont surtout localisées dans des « zones à risque pour l’organisme » (endroits de défense) : nez, bouche, pied, les surfaces internes (surtout intestinales), et les vaisseaux sanguins (surtout dans les endroits a forte pression, essentiellement au niveau des bifurcations et dans les grands troncs vasculaires).  Histamine tissulaire (non-mastocytaire) Au niveau cérébral, l’histamine joue un rôle de NM. Elle intervient dans un certains nombres de phénomènes comme l’état de veille, la température, le poids, la régulation du système cardio-vasculaire, et le contrôle endocrinien. On la retrouve aussi dans l’estomac dans les cellules entérochromaffines où elle va stimuler la sécrétion acide par les cellules pariétales.

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B. Mécanismes de libération Comment est libérée l’histamine ? 1. Libération immunologique C’est le mécanisme le plus important ! Dans les réactions allergiques, les allergènes vont être présentés a des lymphocytes T via les cellules présentatrices d’Ag, ce qui va stimuler la synthèse d’Ig de type E par des lymphocytes B. ces IgE spécifiques de cet allergène vont arriver a la surface des mastocytes. Lorsque l’allergène va rencontrer ce mastocyte, il va se lier a cet IgE spécifique, et va entrainer la dégranulation du mastocyte. C’est le principal mécanisme de libération de l’histamine localement, qui va intervenir dans les réactions allergiques. Ce mécanisme passe par des cellules qui sont sensibilisées par des IgE portés à leur surface. En plus de l'histamine, la dégranulation du mastocyte entraine une libération de tout ce que contiennent les granules du mastocyte, comme de l’ATP et des substances vasoactives. Cette libération d’histamine joue aussi un rôle sur les cellules d’à côté, autocrine et paracrine, pour la dégranulation des autres mastocytes dans le coin. C’est le médiateur des réactions allergiques immédiates.  Régulation L’histamine va jouer un rétrocontrôle négatif via des récepteurs. C’est une régulation locale qui va éviter parfois des réactions allergiques qui s’amplifient trop. L’histamine joue aussi un rôle dans la réaction inflammatoire aigue par le biais d’une vasodilatation locale, la libération de médiateurs de l’inflammation (compléments, CRP, …) et d'anticorps. Elle a également un effet chimiotactique sur les autres cellules impliquées dans l’inflammation comme les PNN, PNE et PNB. Par ces deux effets, l'histidine initie et amplifie la réaction inflammatoire locale. 2. Libération chimique et mécanique Il y a deux autres mécanismes de libération de l'histamine, qui ne sont pas immunologiques (et donc pas spécifiques d'un allergène, pas de sensibilisation préalable nécessaire). Certaines substances peuvent déplacer la fixation de l’histamine et l’héparine, et donc libérer l’histamine et la rendre active. C’est le cas des produits de contraste, de certains ATB, de la 4

morphine (qui peuvent entrainer des réactions allergiques par cette libération chimique de l'histamine). Ce type de libération ne nécessite pas d'énergie ni de dégranulation. Les lésions mécaniques des mastocytes entrainent une dégranulation. Les mastocytes sont notamment présents dans les zones à risques (pied, nez, bouche…). Si on se blesse le pied, ca peut entrainer une dégranulation tout bêtement mécanique, une libération d’histamine locale et une réaction inflammatoire locale. Le principal mécanisme est bien la libération immunologique.

C. Pharmacodynamie L’histamine joue un rôle dans trois grands mécanismes : - l’inflammation et l’allergie aigue (a) - la sécrétion d’acide gastrique (b) - rôle de NM dans le SNC/SNP (c) Ces différents effets pharmacodynamiques vont être fonction du site où se trouvera l’histamine, grâce à des récepteurs différents qui vont être exprimés à tel ou tel endroit, par telle ou telle cellule.  Mécanisme d’action de l’histamine 4 types de récepteurs à l’histamine identifiés numérotés de H1 à H4. Ces effets vont être médié par l’action de récepteurs (R) spécifiques sur le tissu cible. Ces R appartiennent à la famille des R à 7 domaines transmembranaires qui signalisent avec les protéines G.

1. Effets sur le système cardio-vasculaire  Si on administre l’histamine, on observe une hypotension (chute de la PA) et une augmentation de la fréquence cardiaque par des effets essentiellement vasodilatateurs directs sur les petites artérioles. La tachycardie est reflexe, suite à la vasodilatation artériolaire, mais résulte aussi d'une stimulation directe. Ces vasodilatations entrainent des rougeurs du visage et des céphalées.  Apparition d’un œdème : lié aux R de type H1 au niveau de la microcirculation avec une augmentation de la perméabilité vasculaire, une transsudation. En plus, l’histamine stimule la libération de NO (monoxyde d’azote)  amplification de la vasodilatation  Effets sur le cœur (mais moins nets) via des R H2 : augmentation de la contractilité et de la fréquence cardiaque (rejoint le mécanisme reflexe lié a la vasodilatation).

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Sur le système cardio-vasculaire, l’effet prédominant, c’est l’effet VASODILATATEUR ! 2. Effets sur le système nerveux Au niveau du SN, ca passe par des R H1 au niveau des terminaisons nerveuses sensitives. L’histamine déclenche les sensations de douleur et de prurit. C’est une composante importante de la réponse urticarienne et des réactions aux piqûres d’insecte ou d’orties.

3. Muscle lisse bronchiolaire Le phénomène entrainé par l’histamine, c’est une broncho-constriction via les R H1. Ça se voit essentiellement chez les asthmatiques où il y a une hypersensibilité à l’histamine. Cette réaction allergique peut déclencher une bronchoconstriction, principalement chez les patients déjà asthmatiques qui sont hypersensibles au niveau bronchiolaire à l’histamine. C’est un effet qui peut être utilisé comme test thérapeutique parfois, on peut faire des EFR à l’histamine pour rechercher une hypersensibilité à l’histamine, ce qui peut permettre de détecter l'asthme. C’est, en gros, la seule application pratique en médecine de cet effet de l’histamine. On ne compte pas là-dessus pour traiter l’asthme, l'effet est trop faible. 4. Système digestif  estomac : les cellules entérochromaffines vont, via l’histamine, stimuler les cellules pariétales de voisinage et augmenter la sécrétion acide, essentiellement. Les premiers antiulcéreux étaient des inhibiteurs des H2 pour empêcher la sécrétion acide médiée par l’histamine.  muscle lisse : stimule le péristaltisme et peut entrainer des diarrhées (mécanisme beaucoup moins important).  Au niveau des autres muscles lisses : l’œil, et le tractus urinaire. Ne donne pas de manifestations cliniques, ni d’utilisation thérapeutique.

D. Pharmacologie clinique de l’histamine 

utilisation clinique : l’histamine elle-même n’a aucune utilisation clinique. On n’injecte pas l’histamine, on n’utilise pas l’histamine, à part éventuellement pour le test d’hyperréactivité bronchique quand on fait des EFR pour un diagnostic d’hypersensibilité et d’asthme. 6

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Intérêt des antagonistes de l’histamine :

antagonistes physiologiques : adrénaline (peut servir parfois) antagonistes des récepteurs a l’histamine : anti H1/H2. 1. Antagonistes des récepteurs H1

Les effets du récepteur H1 :  réaction allergique et urticaire: principale utilisation  bronchoconstriction  contraction intestinale  augmentation de la vigilance a. Pharmacologie fondamentale Deux catégories de première et de deuxième génération. Ce qui les différencie cliniquement c’est que les antagonistes de première génération sont très sédatifs, tandis que ceux de deuxième génération ont beaucoup moins d’effets sédatifs parce qu’ils ont une distribution moindre au niveau du SNC. Tous ces antagonistes H1 ne sont pas spécifiques, ils ne bloquent pas que les RH1, mais ils ont également des effets sur d'autres récepteurs, comme les récepteurs muscariniques par exemple (pourra donner un certain nombre d’effets secondaires). Ceux sont des médicaments tout à fait absorbables per os, rapidement résorbés avec un pic assez rapide (1-2h). Ils ont une durée d’action assez brève pour ceux de première génération (4-6h), et un peu plus longue pour ceux de deuxième génération (12-24h). Tous ces médicaments ont un métabolisme hépatique très important (il y a donc des interactions possibles avec les cytochromes comme CYP450). b. Pharmacodynamie -

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antagonisme compétitif, effet réversible. Certains effets ne sont pas directement liés au blocage des R à l’histamine  l’effet sédatif et l’effet antiémétique (mal des transports) qu’on observe avec certains traitements ne sont pas liés à ces effets anti-H1. Ces effets sont liés à la structure des médicaments qui peuvent agir avec d’autres récepteurs. Ce sont ces deux effets (sédatif et antiémétique), des effets collatéraux, qui ne sont pas liés à l’inhibition des RH1. c. Pharmacologie clinique

A quoi ca sert ? o utilisations thérapeutiques :  principalement, dans les réactions allergiques +++ :  prévention et traitement de la rhinite et de l’urticaire  on utilise aujourd’hui ceux de 2e génération du fait de leur moindre effet sédatif.  Mal des transports, troubles vestibulaire +/ Nausées et vomissements lors de la grossesse +/-

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Retenez que les antis H1 (la polaramine par exemple), sont utilisés dans les réactions allergiques ! C'est la principale utilisation de ces médicaments. Retenez bien aussi (on a déjà insisté dessus mais bon…) que ces anti H1 sont inefficaces dans l’asthme, ils servent uniquement comme test thérapeutique (d’hypersensibilité a l’histamine). Ce ne sont pas des médicaments de l’asthme ! o Toxicité : La sédation et des effets atropiniques. o Interactions médicamenteuses : -

risque avec tous les médicaments interférant avec le métabolisme, et en particulier avec les CYP3A4. Biotransformation trop lente, augmentation des taux plasmatiques, risque d’arythmie cardiaque (allongement QT, risque de torsade de pointe). 2. Antagonistes des récepteurs H2

 On a vu que le principal effet de ces récepteurs était, au niveau de l’estomac, d'augmenter la sécrétion acide gastrique.  Cela a donné les premiers traitements de l’ulcère, mais ces antagonistes ont été remplacés par les traitements de l’HP (Helicobacter Pylori) et les IPP (Inhibiteurs de Pompes a Protons). a. Pharmacologie fondamentale (peu important ---) -

Pharmacocinétique : biodisponibilité variable d’un médicament a l’autre (30100%). Demi-vie brève : 1-4h Elimination essentiellement rénale b. Pharmacodynamie

Comme l’anti H1, ce sont des inhibiteurs compétitifs, réversibles, mais plus spécifiques que les anti-H1. On ne cible essentiellement que ces R H2. Effets sur la sécrétion acide gastrique et la motilité de l’estomac (le point essentiel à retenir)  Diminution de la sécrétion acide  Diminution du volume de sécrétion et de la pepsine (enzyme gastrique)  Peu d’effet sur le muscle gastrique

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c. Pharmacologie clinique o utilisation clinique : traitements de l’hypersécrétion acide majoritairement (ulcères, RGO, états d’hypersécrétion). o Toxicité --o Interactions médicamenteuses :. - inhibition P450 - attention a la fonction rénale : en cas d’insuffisance rénale, il faut se méfier. Voila pour l’histamine : retenez essentiellement les endroits où c’est stocké, les mécanismes de libération principaux, les effets pharmacodynamiques, et l’utilisation des antis H1 essentiellement et les mécanismes par lesquels ça marche.

II.

Pharmacologie de la sérotonine

La sérotonine est aussi appelée 5-Hydroxy-Triptamine (5-HT). Avant même de l'identifier vraiment, on a trouvé un facteur au cours de la coagulation qui provoquait la vasoconstriction, qu'on a appelé sérotonine (le nom venant de tonique pour la constriction, "séro" puisque c’était libéré par le caillot au niveau du sérum). Au niveau de l’intestin, on a retrouvé un facteur qui stimulait la musculature lisse digestive, qui a été appelé l’entéramine. On s’est aperçu en fait que c’était la même chose, un métabolite du tryptophane.

A. Pharmacologie fondamentale La sérotonine est dégradée par la Monoamine Oxydase (MAO) ! Sinon c’est un peu comme l’histamine, une fois qu’elle est synthétisée, soit elle est stockée, soit elle est rapidement dégradée, via cette MAO. a. Le stockage : -

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une grande partie de la sérotonine est stockée au niveau du tube digestif par les cellules entérochromaffines mais on ne sait pas très bien à quoi elles servent à cet endroit. Dans les plaquettes sanguines : la sérotonine se retrouve dans les granules plaquettaires et va jouer un rôle dans les mécanismes de coagulation. Au niveau cérébral : la synthèse se fait au niveau des noyaux du raphé, et quand elle est stockée et libérée dans le cerveau, elle joue son rôle de NM (antidépresseurs dérivés de ces voies).

Ce qui va nous intéresser le plus en thérapeutique, c’est son stockage au niveau cérébral et son utilisation en tant que NM. 9

Les noyaux du raphé sont des structures sous-corticales: ceux situés dans le pont et le mésencéphale innervent le cerveau, ceux dans le bulbe innervent la moelle épinière. La sérotonine est impliquée au niveau cérébral dans l’humeur, le sommeil, l’appétit, la température, la douleur, la PA, et le vomissement. b. Métabolisme : La MAO dégrade la sérotonine en passant par le métabolite 5HIAA (référence au cours de Nutrition sur le métabolisme des AA). On ne dose pas la sérotonine, on mesure l’expression de ce métabolite pour avoir un reflet de la synthèse de sérotonine, notamment dans le cas des tumeurs carcinoïdes du grêle qui synthétise la sérotonine (peut être un test diagnostic de mesurer l’excrétion urinaire de 5-HIAA sur 24h).

B. Pharmacodynamie La sérotonine se fixe sur des récepteurs, chacun ayant la charge d'un effet différent (7 grandes familles des récepteurs de la sérotonine, dont 6 couplés aux protéines G, et un canal ionique par un ligand). Chaque famille contient un certain nombre de sous types de récepteurs. On arrive ainsi à un grand nombre de récepteurs à la sérotonine. a. Effets du système nerveux Ils sont nombreux et complexes.  Ils ont des effets sur l’humeur et sur la dépression (syndromes dépressifs)  La sérotonine est un précurseur de la mélatonine, donc elle joue aussi sur le sommeil.  Effets sur les vomissements de la chimiothérapie. Vomissements de la chimiothérapie : La chimiotherapie va avoir une toxicité directe sur les cellules entérochromaffines de l’estomac (or, on a vu que c’était un grand lieu de stockage de la sérotonine). On abime ces cellules par chimiothérapie, ainsi ça libère de la sérotonine dans l’estomac lui-même. Cela va stimuler les terminaisons afférentes au niveau de l’estomac vagal et remonter jusqu’au centre de vomissement. Les sétrons ciblent ces mécanismes d’action du vomissement et sont le traitement contre les vomissements lors de chimiothérapie.  Douleur et prurit

La sérotonine va jouer sur plusieurs structures cérébrales pour médier ses différents effets.

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b. Effets sur le système cardio-vasculaire La sérotonine présente des effets différents voire opposés en agissant via des récepteurs différents en des sites différents (artères, veines, micro vaisseaux). On ne va pas trop s’attarder dessus, parce que ça n’a pas tellement d’action directe…  La sérotonine a un effet vasoconstricteur sur les cellules musculaires lisses (via le R 5-HT2), sauf dans le muscle squelettique et dans le cœur où elle va avoir des effets inverses, vasodilatateurs !  Dans l’endothélium vasculaire  Bradycardie reflexe via une autre famille de R (5-HT3 sur les terminaisons vagales dans le lit vasculaires) C’est compliqué, on ne s’en sert pas directement en thérapeutique, on peut passer rapidement là-dessus…  Effets vasoconstricteurs  Effets direct chronotropes et inotropes positifs  Bradycardie reflexe c. Effet agrégeant-plaquettaire via les R 5-HT2 : lorsqu’on a une lésion vasculaire, on induit une agrégation plaquettaire sur place, relargage de sérotonine qui va accélérer l’agrégation plaquettaire via les R de type 5HT2 qui va accelerer la formation du thrombus initialement et favoriser le déclenchement de la coagulation elle-même. Cet effet-là existe, on ne l’utilise pas encore vraiment en thérapeutique. Permet de rendre plus efficace les étapes de la coagulation. d. Effets sur le tube digestif La sérotonine est un puissant stimulateur de la musculature lisse digestive (via les R 5-HT4 peu importe). Elle augmente le péristaltisme et les secrétions digestives. On s’intéresse plus aux effets sur le SNC. Comment peut-on jouer sur tous ces mécanismes dépression, troubles du sommeil, de l’humeur ? On corrige en donnant des agonistes, ou dans certains mécanismes, on peut bloquer l’effet de la sérotonine pour les vomissements.

C. Pharmacologie clinique -

 Agoniste de la sérotonine : reproduire l’effet de la sérotonine On n’utilise pas la sérotonine comme médicament. Trois possibilités de mimer les effets de la 5-HT

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utiliser des agonistes sélectifs de sous-types de récepteurs 5-HT  tel effet est lié à telle sous classe de R (si on arrive à trouver la molécule qui va se fixer sur telle sous classe de R, c’est un premier moyen d’avoir un effet sérotoninergique)  on stimule directement les R.

Inhiber la recapture de 5-HT (ISRS) : la sérotonine est libérée dans la synapse et recapturée pour être dégradée par la MAO. Si on arrive à inhiber cette recapture, on va augmenter la quantité de sérotonine dans la fente synaptique et donc avoir un effet sérotoninergique. Inhiber le catabolisme des MAO (IMAO)  bloquer sa dégradation.

a. Agonistes sélectifs de sous-types de récepteurs 5-HT Pas d’utilisation pratique en clinique à part les tryptans (molécules actives pour les migraines). Ce sont des agonistes 5-HT1a qui sont anxiolytiques. Les tryptans :  Ces R entraînent une vasoconstriction des vaisseaux cérébraux et méningés  Actifs migraines, algies vasculaires de la face (sumatriptan)  Biodisponibilité: 15 à 80% (variable)  PO (Per Os), SC (Sous Cutané), sprays  Contre-indications (effets vasoconstricteurs non spécifiques): cardiopathies ischémiques, angor, maladies vasculaires; insuffisance rénale, hépatique sévères  Interactions: ergotamine; IMAO (complications importantes). On stimule directement l’effet des R, notamment le tryptans via le R 5-HT1. b. Inhiber la recapture de 5-HT (ISRS) On veut avoir un effet positif sérotoninergique : on inhibe la recapture de la sérotonine dans la synapse, via les Inhibiteurs Sélectifs de Recapture de la Sérotonine (ISRS).  Médicaments majeurs contre la dépression, les Troubles Obsessionnels Compulsifs (TOC) Ils ont une inhibition sélective de la recapture de la sérotonine. Le prototype de ces médicaments-là, c’est la Fluoxétine (on en a plein d’autres aujourd’hui). c. Inhiber le catabolisme des MAO On inhibe la dégradation de la sérotonine par la voie de la MAO. MAO-A : sérotonine, noradrénaline, tyramine ; MAO-B : dopamine Les inhibiteurs de ces enzymes empêchent la dégradation, donc augmentent les stocks de catécholamines, et sensibilisent ainsi les patients aux

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sympathomimétiques (ou sympathomimétiques indirects : tyramine dans fromages et boissons fermentés) Indication principale : dépression (Maladie de Parkinson pour IMAO-B) Interaction avec les autres sérotoninergique +++ : syndrome sérotoninergique. Si on donne un inhibiteur de recapture et d’IMAO : on est exposé à une grande quantité de sérotonine dans la synapse. Et on arrive a un syndrome sérotoninergique (qui peut être une forme bénigne avec ces signes…) Syndrome sérotoninergique Forme bénigne nausées, agitation, comportement agressif, paresthésies Evolution favorable en quelques heures après arrêt de l’ISRS Prise en charge Symptomatique Benzodiazépines si agitation, convulsions, rigidité Ventilation, curarisation si nécessaire Pas d’antidotes pour tous ces antidépresseurs Epuration extra-rénale peu utile (vol. distribution important, forte liaison aux protéines) En général, évolution favorable en 24 à 48h, mais potentiellement mortel 

Antagonistes du récepteur de la sérotonine

Beaucoup d’autres médicaments agissants sur d’autres récepteurs (adrénergiques, histamine H1…) ont aussi un effet bloquant le R 5-HT ONDANSETRON (antagoniste 5-HT3) Prototype d’une famille, prévention des nausées et vomissements chimio-induits Les sétrons agissent sur les nausées et vomissements chimio-induits, et sont des antagonistes du R 5-HT3). Ne vous perdez pas dans les détails du système cardio-vasculaire, c’est une foire totale… Concentrez-vous bien sur les grands mécanismes, stockage, libération, synthese, dégradation et les utilisations thérapeutiques (soit on est agoniste, soit antagoniste comme les setrons).

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