L'organisme considère les médicaments comme des substances étrangères et tente de les éliminer. Le métabolisme est le processus de modification chimique de ces médicaments, généralement pour les rendre plus hydrosolubles et ainsi faciliter leur excrétion. Le foie assure la majeure partie de ce travail, grâce à des enzymes qui ajoutent ou retirent des groupements chimiques. Il arrive que le métabolisme active un médicament administré sous une forme inactive. Il arrive aussi qu'il produise un métabolite toxique. Le plus souvent, il prépare simplement le médicament à son élimination.

La famille des cytochromes P450 est le groupe le plus important d'enzymes impliquées dans le métabolisme des médicaments. Ces enzymes métabolisent une grande partie des médicaments sur ordonnance. Les variations génétiques de ces enzymes expliquent pourquoi certaines personnes métabolisent les médicaments rapidement et d'autres lentement. Un métaboliseur lent peut ressentir des effets plus marqués d'une dose standard, tandis qu'un métaboliseur ultrarapide peut éliminer le médicament avant qu'il n'agisse. Les interactions médicamenteuses impliquent souvent qu'un médicament inhibe ou induit une enzyme P450, modifiant ainsi le métabolisme d'un autre médicament. Le jus de pamplemousse, par exemple, inhibe le CYP3A4, ce qui peut augmenter les concentrations de statines et d'autres médicaments.

Phases du métabolisme :

• Phase I. Oxydation, réduction et hydrolyse, souvent par le cytochrome P450.
• Phase II. Conjugaison avec l'acide glucuronique, le sulfate ou d'autres groupes pour augmenter la solubilité.
• Activation de la prodrogue. Certains médicaments nécessitent un métabolisme pour devenir actifs.
• Métabolites toxiques. Certains médicaments produisent des métabolites réactifs qui peuvent endommager le foie.

Le métabolisme et l'excrétion déterminent ensemble la durée de présence d'un médicament dans l'organisme.