Le thalidomide possède différents modes d'action, les principaux étant un effet hypnosédatif, une action immunomodulatrice, en diminuant la production de « tumor necrosis factor » α et en modifiant l'équilibre entre les populations lymphocytaires, et une action antiangiogène.

Le thalidomide est utilisé dans de nombreuses pathologies inflammatoires cutanées. Son efficacité a été prouvée dans l'érythème noueux lépreux, les aphtoses sévères, l'infiltration lymphocytaire de Jessner-Kanoff, le lupus érythémateux cutané résistant et les réactions chroniques du greffon contre l'hôte ; d'autres indications dermatologiques sont potentiellement intéressantes, telles que le prurigo, l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine, la sarcoïdose cutanée, l'érythème polymorphe chronique ou récidivant, les pseudolymphomes.

Des indications extradermatologiques voient actuellement le jour, les principales étant une action anticancéreuse, avec notamment une efficacité dans le myélome résistant aux autres traitements et une diminution des signes généraux liés au cancer, et les pathologies inflammatoires rhumatologiques.

Les effets secondaires du thalidomide sont d'une part majeurs avec un effet tératogène et une neuropathie axonale, et d'autre part mineurs, soit fréquents, neurologiques (somnolence) ou digestifs (douleurs abdominales), soit rares, cutanés ou endocriniens.

Sa prescription en France, strictement hospitalière et contrôlée par l'Agence du médicament, se fait sous surveillance neurologique, et, chez les femmes en âge de procréer, sous contraception efficace et surveillance de l'absence de grossesse.

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