L'homme est constamment exposé à des molécules étrangères présentes dans l'environnement, désignées sous le terme général de xénobiotiques, dont la structure potentielle est imprévisible, regroupant notamment contaminants alimentaires, composés synthétiques, polluants environnementaux et médicaments. L'accumulation de substances hydrophobes, fréquentes parmi les xénobiotiques, dans l'organisme est néfaste, potentiellement toxique. Les enzymes du métabolisme et les transporteurs des xénobiotiques (EMTX), permettent leur élimination, en les convertissant en composés hydrophiles, qui peuvent alors être excrétés dans les fluides biologiques. Les variations interindividuelles dans l'activité des EMTX sont très importantes et dépendent de nombreux facteurs : physiopathologiques, environnementaux, génétiques, épigénétiques. L'expression des EMTX est notamment régulée par des récepteurs nucléaires ou facteurs de transcription qui détectent la présence des xénobiotiques dans les cellules et coordonnent l'expression de gènes du métabolisme permettant de mieux les éliminer. Cette variabilité a des conséquences pharmacotoxicologiques. D'une part, les variations du métabolisme peuvent entraîner des anomalies de réponse aux médicaments : interactions médicamenteuses, inefficacité thérapeutique et survenue d'événements indésirables graves. Il est possible de prédire la réponse aux médicaments par génotypage ou phénotypage. La pharmacogénétique s'intéresse à l'influence des variations de séquences de l'ADN sur l'efficacité et la toxicité des médicaments, afin de développer des tests non invasifs permettant de prédire la réponse des individus à certains traitements. L'intégration de la pharmacogénétique dans la prise en charge thérapeutique des patients permet de proposer des traitements personnalisés en ajustant la posologie ou en proposant des alternatives thérapeutiques. D'autre part, le métabolisme des xénobiotiques, incluant notamment des composés alimentaires ou environnementaux, peut entraîner la formation de métabolites très toxiques ou réactifs pouvant favoriser la survenue de pathologies diverses (cancers, maladies neurologiques et neurodégénératives...).