Brevet FR2482588A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne une composition phar- maceutique pour le traitement de patients atteints de diabète sucré juvénile. Selon un autre aspect, l'invention concerne une nou- velle utilisation thérapeutique de la L-carnitine et certaines L-acylcarnitines et leurs sels acceptables en pharmacie, déjà con- nus pour un usage thérapeutique précédent totalement différent. On sait que, selon-la gravité de l'insuffisance de- sécrétion d'insuline, le sujet atteint de diabète sucré peut tomber dans l'une des deux classes suivantes: patients enclins à la cétoacidose et patients qui ne le sont point. Le sujet enclin à la cétoacidose est un diabétique atteint par le diabète sucré juvénile (généralement un diabète apparaissant avant l'âge de ans environ) et il est insulino-dépendant (pour éviter la cétoacidose) tout au long de sa vie. Ce patient diabétique est évidemment le plus gravement atteint et sa vie et ses activités sociales et professionnelles sont sérieusement conditionnées par la maladie. Ce type de patient, outre qu'il dépend totalement de l'administration quotidienne d'insuline, doit être constamment sur ses gardes contre deux événements représentés par les deux extrêmes résultant de la sécrétion insuffisante d'insuline: le coma céto- acidosique (nécessitant l'administration immédiate d'insuline) et le choc par l'insuline (hypoglycémie) provoqué par une dose trop forte d'insuline. En plus du patient lui-même, des personnes qui sont en contact étroit avec lui doivent également être entraînées à reconnaître rapidement les symptômes prémonitoires des phénomènes décrits ci-dessus et à administrer un traitement approprié et immédiat, en particulier dans le cas de l'hypoglycémie. On sait, de manière analogue, qu'aucun des divers médicaments administrables par voie orale (composés de sulfonylurée, talbutamide, chlorpropamide, acétohexamide et tolazamide; biguanides phenformine) mis au point dans la dernière décade pour le traitement de certaines formes douces de diabètes (puisque leur efficacité est en réalité limitée au traitement d'un nombre restreint de patients choisis) ne peut en aucune manière être utilisé comme substitut de l'insuline chez le patient enclin à la cétoacidose. Bien-que leurs mécanismes d'action n'aient pas encore été totalement compris, on a cependant éclairci le fait que ces médicaments ne sont pas des formes d'administration orales de l'insuline. Cependant, l'im- possibilité de mesurer avec précision là période biologique, après l'administration orale, rend le choix de la dose et des intervalles d'administration extrêmement douteux et, dans une certaine mesure, fortuit. Il y a donc un besoin évident d'une substance - qui puisse être administrée par la voie orale - appropriée pour rem- placer au moins partiellement l'insuline et capable d'inhiber la cétoacidose dans le traitement thérapeutique de patients atteints de diabète sucré juvénile et enclins à la cétoacidose. Le problème mondial croissant de la fournilture d'in- suline, largement d à l'incapacité persistante à produire par synthèse, à l'échelle industrielle, cette-hormone essentielle, et l'avantage qui dériverait de la possibilité de réduire la dose journalière d'insuline avec une diminution relative de la fréquence des injections d'insuline et un risque réduit de choc hypoglycé- mique sont seulement quelques-unes des raisons qui montrent l'im- portance d'avoir à disposition cette substance de remplacement. Toutes les recherches jusqu'à l'heure actuelle pour trouver un succédané par voie orale de l'insuline culminant dans l'identification de certains composés de sulfonylurée et biguanides (qui, conmme on l'a déjà mentionné, sont en tout cas inutilisables pour le traitement du diabète sucré juvénile avec cétoacidose) ont été dirigées vers les inhibiteurs possibles de l'oxydation des acides gras et donc vers les inhibiteurs possibles de la L-carni- tine, en particulier. Cette approche est bien résumée par S. Muntoni dans "Inhibition of Fatty Acid Oxidation by Biguanides: Implications for Metabolic Physiopathology", dans ADVANCES IN LIPID RESEARCH, volume 12, pages 31].-377 (1974), Academic Press. Dans la publica- tion ci-dessus mentionnée, pages 367 et 368, l'auteur déclare: "Les biguanides agissent fondamentalement en diminuant l'oxyda- tion des acides gras dans les principaux tissus les utilisant, tels que le muscle strié et le foie. L'inhibition de l'oxydation des acides gras et de la production de l'acétyl-CoA entraînent ce qui suit: augmentation du "turnover" et de l'oxydation du glucose; inhibition de la gluconéogénèse hépatique au niveau de la pyruvate- carboxylase; augmentation de l'utilisation périphérique du glucose et de la tolérance aux hydrates de carbone..., potentialisation de l'insuline endogène et exogène. Les effets sur l'insulinémie et sur le métabolisme des lactates peuvent dépendre directement, et en partie indirectement, du même mécanisme... La tentative pour identifier un seul mécanisme capable également de produire ces effets conduit à l'hypothèse d'une inhibition plus générale du transport des acides gras de et vers les compartiments métaboliques cellulaires, avec les conséquences qui en résultent à la fois sur l'oxydation et la synthèse des acides gras. Le système de transport dépendant de la carnitine peut donc être soupçonné être "la cible des biguanides" (passages soulignés par la demanderesse). Cette-tentative a été renouvelée par Sharon G. Boots et col. dans "Synthesis and Biological Evaluation of Potential Hypoglycemic Agents I: Carnitine Analogs" Journal of Pharmaceutical Sciences, volume 64, n 12, décembre 1975, pages 1949-1952. Ces auteurs indiquent que: "Une approche possible du traitement du diabète sucré impliquerait la mise au point d'agents qui diminueraient lavitesse élevée d'oxy- dation des acides gras et augmenteraient l'oxydation du glucose". Après avoir observé que le complexe acide gras à longue chaîne-CoA ne peut pas traverser la membrane mitochondrienne sans un système de transport adéquat qui dépend de la présence de carnitine lévogyre et d'acylcarnitine-transférase, les auteurs indiquent que: "Ainsi, les buts de cette étude sont la mise au point et la synthèse d'analogues de la carnitine qui agiraient comme inhibiteurs de ce système de transport". Enfin, Bekaert et Deltour, qui ont illustré dans Annales d'Endocrinologie, volume 18, pages 218-229 (1957), les effets avantageux du carnitate de carnitine (Bicarnesine) sur la réduction des doses quotidiennes d'insuline dans le traitement des diabétiques dans "Effet de la carnitine sur l'hiperlipidémie dia- bétique", Clin. Chim., volume 5 (1960),.concluent que "I'effet de la carnitine sur la glucorégulation est pratiquement inexistant, et les doses quotidiennes d'insuline nécessaires restent donc les mêmes". La conclusion atteinte par ces auteurs est en accord avec ce qu'ils soutiennent dans Annales d'Endocrinologie, loc. cit., et le fait que l'effet avantageux du carnriitate de carnitine doit être attribué à l'action parasympathomimétique de ce composé. Comme on le sait, la L- carnitine manque totalement de cet effet. Voir à ce sujet E. Strack et col. Acta Biol. Med. germ., 35, pages 645-656 (1976). Compte tenu de la technique antérieure, il est donc surprenant et inattendu que la L-carnitine,précisément,et certains de ses dérivés acylés, c'est-à-dire les composés représentés par la formule générale: (CH) t-CH -CH-CH -COO OR dans laquelle R est un groupe acétyle, propionyle, butyryle ou hydrcy- butyryle, et leurs sels acceptables en pharmacie, administrables par voie soit parentérale, soit orale, puissent remplacer, avec le même effet d'abaissement du glucose, de 20 à environ 50%o de la dose quotidienne d'insuline qui serait nécessaire pour obtenir un effet identique d'abaissement du glucose en l'absence de L-carnitine ou des Lacylcarnitines ci-dessus mentionnées. En outre, les composés précédents se sont révélés être des inhibiteurs énergiques de la cétoacidose. La Lcarnitine et toutes ces L-acylcarnitines sont en effet connues comme des activateurs énergiques de l'oxydation des acides gras. Contrairement aux composés de sulfonylurée et aux biguanides, la L-carnitine et les L-acylcarnitines ci-dessus men- tionnées et leurs sels acceptables en pharmacie sont des succédanés efficaces de l'insuline pour le traitement des patients sous dépen- dance de l'insuline du fait qu'ils sont atteints de diabète sucré juvénile et enclins à la cétoacidose. Les objets de l'invention sont donc les suivants: (a) la L-carnitine et les L-acylcarnitines de formule générale: (CH) N-CH -CH-CH -COO 33 2, 2 OR dans laquelle R est un groupe acétyle, 'propionyle, butyryle ou hydroxybutyryle, et leurs sels acceptables en pharmacie, comme agents remplaçant partiellement l'insuline et inhibant la céto- acidose dans le traitement thérapeutique de patients insulino- dépendants, souffrant d'un début de diabète sucré juvénile; (b) une composition pharmaceutique administrable par voie orale ou parentérale pour le traitement thérapeutique de patients insulino- dépendants, souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, qui comprend: (1) de la L-carnitine ou une L-acylcarnitine de formule générale (CH3)3N-CH2-CH-CH2-COO 3 3 2, 2 OR dans laquelle R est un groupe acétyle, propionyle, butyryle, hydroxybutyryle, et leurs sels acceptables en pharmacie, en quantité suffisante pour remplacer une portion de la dose d'insuline qui devrait Etre administrée auxdits patients pour rétablir leur taux normal de glycémie et inhiber la céto- acidose; et (2) un excipient acceptable pour l'usage pharmaceutique. (c) un mode de traitement thérapeutique de patients insulino- - dépendants, souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, qui comprend les étapes suivantes: (1) on administre auxdits patients une dose journalière réduite d'insuline, inférieure d'environ 20-50% à la dose quoti- dienne nécessaire pour rétablir le taux de glycémie à la valeur normale; et (2) on administre par voie orale ou parentérale auxdits patients une dose quotidienne de L-carnitine ou de L-acylcarnitine de formule générale: (CH3)3 -CH2-CH-CH2-COO OR dans laquelle R est un groupe acétyle, propionyle, butyryle, ou hydroxybutyryle, ou de leurs sels acceptables en pharmacie, suffisante en combinaison avec ladite dose réduite d'insuline pour rétablir le taux de glycémie à la valeur normale et inhiber la cétoacidose. Généralement, on administre une dose quotidienne comprise entre environ 5 et 50 mg de L-carnitine ou une quantité équivalente d'une L-acylcarnitine ou d'un de ses sels acceptables en pharmacie, par kg de poids du corps. Parmi les L-acylcarnitines précédentes, on préfère en particulier la L-propionylcarnitine. Un mode de miss en oeuvre préféré de la composition pharmaceutique selon l'invention est une composition liquide injec- table par voie sous-cutanée, qui comprend, par ml de la composition: (a) d'environ 20 à 30 U d'insuline; (b) environ 0,2 à 1 g de L-carnitine ou une quantité équivalente d'une acylcarnitine de formule générale: (CH3)3-CH2-CH-CH2-COO OR dans laquelle R est un groupe acétyle, propionyle, butyryle, hydroxybutyryle, ou un de leurs sels acceptables en pharmacie, et (c) un excipient liquide acceptable pour l'usage pharmaceutique. Un mode de mise en oeuvre particulièrement préféré de la composition pharmaceutique selon l'invention est une composi- tion liquide injectable par voie sous-cutanée, qui comprend, par ml de la composition, (a) environ 20 à 30 U d'insuline-retard (à action lente); (b) environ 0,1 à 0,5 g de L-carnitine ou une quantité équivalente d'un de ses sels pharmaceutiquement acceptables; (c) environ 0,1 à 0,25 g d'un dérivé acylé de L-carnitine, caracté- risé par une période biologique d'environ 6-12 h; et - (d) environ 0,1 à 0,25 g d'un dérivé acylé de L-carnitine, caracté- risé par une période biologique d'environ 12-24 h. ESSAIS BIOLOGIQUES A titre d'exemples,on illustre ci-dessous les résul- tats obtenus avec la L-carnitine et la L-propionylcarnitine. - Les animaux d'essai sont des rats diabétiques à la streptozotocine (65 mg/kg i.p.). Les résultats sont illustrés dans les tableaux I, II et III ci-après et dans la figure unique du dessin annexé. Plus particulièrement: Le tableau I représente les variations des teneurs en glucose sanguin par suite de l'administration de (a) une solution de sérum physiologique, (b) de l'insuline, (c) de la L-carnitine et (d) un mélange insuline + L-carnitine. Dans le tableau II ci-après, les résultats indiqués sont ceux obtenus en remplaçant la L-carnitine par la L-propionyl- carnitine. Les résultats de ces essais montrent que la L-carnitine et la L-propionylcarnitine ne modifient pas la glycémie des rats diabétiques, tandis qu'elles favorisent de manière significative l'action hypoglycémiante de l'insuline. Le tableau III ci-après illustre l'effet avantageux de la L-carnitine sur l'action de l'insuline dans la réduction des corps cétoniques. La figure ci-annexée représente les courbes glycémiques concernant: - un premier groupe de rats diabétiques (groupe A) traités avec une dose d'insuline (0,25 U/100 g) nettement insuffisante pour pro- voquer une nette diminution du glucose sanguin; - un second groupe de rats diabétiques (groupe B) traités avec une dose d'insuline (0,76 U/100 g) suffisante pour provoquer une nette diminution du glucose sanguin; et - un troisième groupe de rats diabétiques (groupe C) traités avec la même dose insuffisante d'insuline que le groupe A + 25 mg/kg de poids corporel de L-carnitine (per os). Les résultats montrent que l'administration de L-car- nitine favorise l'action hypoglycémiante de l'insuline jusqu'à dépasser la valeur minimale du taux de glycémie obtenue avec une dose d'insuline seule trois fois plus élevée. En effet, la valeur du groupe C est significative à /1% par rapport 3 la valeur du B à 1 het à 4 h, et a 57.% à 2 h, tandis que les valeurs des groupes B et C sont constamment signi- ficatives à 1% par-rapport au groupe A. En outre, l'effet hypoglycémiant obtenu en pré- sence de L-carnitine est plus durable, comme le montre 1 coeffi- cient angulaire plus faible de la partie du diagramme comprise entre les temps 2 h et 4 h pour le groupe C, par rapport au groupe B. Le tableau IV ci-après rassemble les résultats d'une autre expérience qui a été effectuée de la manière sui- vante: Un premier groupe de treize rats diabétiques à la streptozotocine -reçoivent quotidiennement 250 mg/kg de L-car- nitine par jour en une seule dose per os, pendant 15 jours. Un second groupe de huit rats diabétiques à la streptozotocine ne reçoivent pas de L-carnitine. On laisse tous les animaux libres de manger et boire à volonté. On note chaque jour le gain de poids et l'absorp- tion d'aliment et d'eau. Le seizième jour, on mesure le glucose du sérum, les corps cétoniques totaux et la carnitine libre. Les résultats sont indiqués dans le tableau IV avec les résultats obtenus pour un groupe de rats sains non traités ayant le même poids comme animaux d'essai. On voit nettement apparaître l'effet remarquable de la L-carnitine pour abaisser l'absorption d'aliments et d'eau (que le traitement à la streptozotocine avait précédemment accrue), et réduire la glycémie et la cétonémie, outre qu'elle rétablit - comme on s'y attendait - la carnitinémie à sa valeur normale. ESSAIS CLINIQUES On a effectué des essais cliniques en gardant en observation, pendant 12 mois, un groupe de trente diabétiques Agés de 22 à 63 ans. Ces diabétiques ont été soumis à un régime selon les règles traditionnelles et adapté aux conditions spécifiques d'âge, de poids, etc. Le nombre de calories du régime variait de 2 000 à 3 000 par jour selon le type de profession. L'examen clinique, l'enregistrement du poids corpo- rel et l'analyse d'urine ont été effectués toutes les deux semaines pour chaque patient, tandis que l'analyse du sang était effectuée toutes les 4-5 semaines. On examinait pour chaque patient la glycé- mie, le cholestérol, les lipides totaux et les cétones. Avant de commencer les"essais cliniques, tous les patients avaient été traités par l'insuline seule. Les doses d'insu- line ont été réduites et on a administré 400-600 mg per os de L-carnitine chaque jour. Dans 70% des cas, on.a trouvé que l'administration de L-carnitine permettait de réduire d'environ 21-52% l'absorption quotidienne d'insuline. La cétonémie restait dans des valeurs normales également dans les cas o le patient précédemment sous thérapie à l'insuline seule présentait quelques signes de cétoacidose. La demanderesse ne souhaite pas, et cela n'est pas nécessaire, d'être liée par une interprétation théorique des méca- nismes biochimiques qui sont la base de l'activté thérapeutique de la Lcarnitine et des L-acylcarnitines selon l'invention, et de leur capacité à remplacer au moins partiellement l'insuline pour le traitement du diabète juvénile et leur activité inhibitrice de la cétogénèse. Cependant, on peut supposer l'interprétation décrite ci-dessous qui rend compte au moins de l'activité inhibitrice de la cétogénèse. En rapport avec le schéma ci-dessous et en réfé- rence à la L-propionylcarnitine comme exemple, la substance est capable de traverser sans médiation la membrane mitochondrienne. Dans le mitochondrion, la L-propionylcarnitine réagit avec le CoA pour donner du propionyl-CoA + de la carnitine. Cette dernière peut quitter le mitochondrion et assurer sa fonction connue de "support" des radicaux acyle des acides gras libres à travers la membrane mitochondrienne. Le propionyl-CoA est transformé en succinyl-CoA qui, en présence d'acétylacétate (AcAc) conduit à la formation d'AcAcCoA et de succinate. Ce dernier est transformé en oxalyl- acétate qui est à son tour transformé en citrate,dont l'effet anti- cétogénique est bien connu. MEMBRANE MITOCHONDRIENNE CYTOPLASME PROPIONYLCARNITINE MITOCHONDRION PROPIONYLCARNITINE + CoA CARNITINE + PROPIONYL-CaO SUCCINYL-CaO + AcAc AcAcCoA + SUCCINATE t OXALYLACETATE CITRATE 1 " RF ll TABLEAU I Glucose sanguin (mg/100 ml) en fonction de l'administration de sérum physiologique, d'insuline, de L-carnitine et d'insuline + L-carnitine chez les rats diabétiques à la streptozotocine (STZ). C r\ CO 48 h après Jours de traitement administra- tion de STZ 1 2 3 4 Sérum physiologique 317±8 324+14 332. +17 294±9 321+ 13 n = 13 L-carnitine (250 mg/kg p.o.x2) 306+10 329+12 308+14 296+15 275+ 10 n = 17 Insuline (2 U/100 g d'insuline "Lente" 312+11 175+23 135+21 157+ -12 143+ 18 n = 14 s.c.x2) L-carnitine (250 mg/kg p.o.x2) 302 +11 116+19 99 +14 137+14 118+15 n = 16 + insuline (2 U/100 g s.c.x2) TABLEAU II Glucose sanguin (mg/100 ml) en fonction de l'administration de sérum physiologique, d'insuline, de L-propionyl- carnitine et de L-propionylcarnitine + insuline chez les rats diabétiques à la streptozotocine (STZ) co Co ri 0o Co 48 h après Jours de traitement administra-, tion de STZ 1 2 3 4 Sérum physiologique 317+8 340 12 322+17 296+9 299+12 n - 13 L-propionylcarnitine (250 mg/kg p.o.x2) 306+10 322+14 298+16 290 +16 270+10 n = 17 Insuline (2 U/100 g d'insuline "Lente" 312 11 160t24 128+20 130+11 145 +19 n = 14 s.c.x2) L-propionylcarnitine (250 mg/kg p.o.x2) 302+11 110+18 89+16 110+t12 120+16 n = 16 + insuline (2 U/100 g s.c.x2) [. '... T A B L E A U III Acétylacétate, P-hydroxybutyrate (P-OH) et corps cétoniques totaux du sérum (SKB) en fonction de l'administra- tion de sérum physiologique, d'insuline, de L-carnitine et d'insuline + Lcarnitine chez les rats diabétiques à la streptozotocine. à = p 4 1%. N = 8 par groupe. On sacrifie les animaux d'essai et on effectue les mesures le cinquième jour après le début du traitement. Mo co Co Acétylacétate -OH SKB Sérum physiologique 83+13 1371+21 1454+31 L-carnitine (250 mg/kg p.o x 2) 68+5 1353+15 1422+19 Insuline (2 U/100 g d'insuline "Lente" s.c. x 2) 40+4 527+10 567+15 Insuline (2 U/100 g s.c. x 2) 21±4 A 473-8 A 494*13 à + L-carnitine (250 mg/kg p.o. x 2) TABLEAU Effet de la L-carnitine (250 mg/kg par jour, p.o.) sur quelques paramètres physiologiques chez les rats diabétiques à la streptozotocine. Nombre d'animaux entre parenthèses * p ......, _.,........DTD: Poids corporel 230+6 239+10 357+8 (g) (8) (13) (5) Absorption d'eau 168i6 126 5 A 31,3*0,6 (ml/jour/rat) (8) (13) (5) Absorption de nourriture 38, 8t0,9 34,7+0,9 28,5+0,5 (g/jour/rat) (13) (13) (5) Glucose du sérum 359t19 229t23 72,4_3,2. (mg/dl) (8) (13) (5) Corps cétoniques totaux 747,6151,3 416,6_81,0 * 73, 0_7,12 (/M1) (8) À (13) (5) Carnitine libre 22,50+1,10 A 49,194,90A 35,05*1,20 (/M) (8) (13) (5) p-. N trg c0 ru) ul cei IV REVENDIC AT IONS 1 - Nouvelles compositions utiles notamment pour remplacer. partiellement l'insuline et inhiber la cétoacidose dans le traitement thérapeutique de patients insulino-dépendants souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, caractérises en ce qu'elles contiennent comme produit actif de la L-carnitine, de la L-acylcar- nitine de formule générale: (CH3)3-CH2CH-CHH2-COO OR dans laquelle R est un groupe acétyle, propionyle, butyryle ou hydroxy- butyryle, ou un de leurs sels acceptables pour l'usage pharmaceu- tique. 2 - Composition pharmaceutique administrable par voie orale ou parentérale pour lé traitement thérapeutique de patients insulinodépendants souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) de la L-carnitine ou une L-acylcarnitine ou leurs sels, selon la revendication 1, en quantité suffisante pour remplacer par- tiellement la dose d'insuline qui devrait être administrée aux- dits patients pour rétablir leur taux normal de glycémie et inhiber la cétoacidose, et (b) un excipient acceptable pour l'usage pharmaceutique. 3 - Composition pharmaceutique liquide selon la reven- dication 2, injectable par voie sous-cutanée pour le traitement de patients insulino-dépendants souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, caractérisée en ce qu'elle comprend, par ml de la composi- tion, (a) environ 20 à 30 U d'insuline; (b) environ 0,2 à 1 g de Lcarnitine ou d'une quantité équivalente d'acylcarnitine ou de leurs sels selon la revendication 1, et (c) un excipient liquide acceptable pour l'usage pharmaceutique. 4 - Composition pharmaceutique liquide selon la reven- dication 2, injectable par voie sous-cutanée, pour le traitement de patients insulino-dépendants souffrant d'un début de diabète sucré juvénile, caractérisée en ce qu'elle contient, par ml de la composi- tion, (a) environ 20 à 30 U d'insuline à action lente, (b) environ 0,1 à 0,5 g de L-carnitine ou d'une quantité équivg- lente d'un de ses sels acceptables en pharmacie, (c) environ 0,1 à 0,25 g d'un dérivé acylé de L-carnitine caracté- risé par une période biologique d'environ 6-12 h, et () 0,1 à 0,25 g d'un dérivé acylé de L-carnitine, caractérisé par une période biologique d'environ 12-24 h.