La disposition est le terme souvent utilisé pour décrire les processus combinés de distribution, de biotransformation et d’élimination. Les modèles de disposition les plus utilisés sont les modèles compartimentaux, qui sont classés en modèles à un compartiment, à deux compartiments et à plusieurs compartiments. Les modèles compartimentaux peuvent être utilisés pour prédire l’évolution temporelle des concentrations de médicaments dans l’organisme. Ces compartiments pourraient représenter un groupe de tissus ou de fluides similaires.
Par exemple :
- Le sang est un compartiment.
- Le tissu adipeux (adipeux), les os, le foie, les reins et le cerveau sont d’autres compartiments majeurs.
Les modèles cinétiques peuvent être un 1) modèle ouvert à un compartiment ; 2) modèle ouvert à deux compartiments ; ou 3) modèle à compartiments multiples.
Modèle à un compartiment
Un modèle ouvert à un compartiment peut être utilisé pour des médicaments comme les aminoglycosides qui se distribuent rapidement (s’équilibrent) dans les tissus et les fluides du corps. En d’autres termes, le corps entier se comporte comme un compartiment uniforme. Ce modèle est également appelé modèle ouvert à un compartiment, « ouvert » signifiant que le médicament peut entrer et sortir de l’organisme par excrétion. La figure ci-dessous illustre la disposition d’un médicament ou d’une autre substance qui se distribue instantanément et uniformément dans l’organisme, et qui est éliminé à une vitesse et selon une quantité proportionnelles à la quantité restante dans l’organisme. C’est ce qu’on appelle un taux « de premier ordre » et qui est représenté par le logarithme de la concentration dans le sang en fonction linéaire du temps (figure 1).
Figure 1. Modèle ouvert à un compartiment
(Image Source : NLM)
La demi-vie du produit chimique qui suit un modèle à un compartiment est simplement le temps nécessaire pour que la moitié du produit chimique soit perdue dans le plasma. Seuls quelques produits chimiques suivent réellement le modèle simple, de premier ordre, à un compartiment.
Modèle à deux compartiments
Pour la plupart des produits chimiques, il est nécessaire de décrire la cinétique en termes d’au moins un modèle à deux compartiments. Un modèle à deux compartiments est utilisé pour les médicaments qui se distribuent lentement dans l’organisme. Ce modèle est également appelé modèle ouvert à deux compartiments, « ouvert » étant l’hypothèse que le médicament peut entrer et sortir du corps.
Par exemple, une administration intraveineuse unique (bolus) sur une courte période de temps pourrait conduire à une distribution rapide du médicament dans le sang et également dans les organes fortement perfusés (par le sang) comme le foie et les reins. Il s’agirait d’un compartiment du modèle à deux compartiments. Il y aurait une distribution plus lente vers d’autres parties du corps comme deuxième compartiment.
- Deux exemples sont la vancomycine et la digoxine. Comme le montre la figure 2, le médicament ou une autre substance entre et se distribue dans le premier compartiment. Il est ensuite distribué dans un autre compartiment. La concentration dans le premier compartiment diminue avec le temps tandis que la concentration dans le second compartiment augmente, atteint un pic et diminue au fur et à mesure que le produit chimique est éliminé de l’organisme.
Figure 2. Modèle ouvert à deux compartiments
(Image Source : NLM)
La demi-vie d’un produit chimique dont le comportement cinétique correspond à un modèle à deux compartiments est souvent appelée « demi-vie biologique ». Il s’agit de la mesure la plus couramment utilisée du comportement cinétique d’un xénobiotique.
Modèle à compartiments multiples
Souvent, les modèles à un et deux compartiments ne peuvent pas décrire de manière adéquate la cinétique d’un produit chimique dans l’organisme car il peut y avoir plusieurs compartiments corporels périphériques vers lesquels le produit chimique peut aller, y compris le stockage à long terme. En outre, la biotransformation et l’élimination d’un produit chimique peuvent ne pas être des processus simples mais être soumis à des taux différents en fonction de la variation des niveaux sanguins.