Un xénobiotique possède 4 phases, il peut toutes les subir ou au contraire n'en subir qu'une partie :
- Phase 0 : Entrée du xénobiotique dans la cellules
- Phase I et II : métabolisation du xénobiotique par des enzymes
- Phase III : Sortie du composé sous forme de métabolites issus des phases I et/ou II
Très souvent, les métabolites expulsé sont plus polaires et de plus haut poids moléculaire, et sont donc ainsi plus solubes dans l'eau, permettant une excrétions plus facile hors de l'organisme par les urines et la bile, ils ont cependant des propriétés physicochimique défavorable pour leur diffusion et sont donc diffusé par des transporteurs de phase III en dehors de la cellule.
Pendant la phase I, le xénobiotique est métabolisé par des enzymes de mono-oxygénases (CYP450, FMo...), ces métabolite ou le xénobiotique même sera ensuite métabolisé par des enzymes de conjugaison(UGT, SULT, GST, NAT...), puis seront expulsé par des transporteurs ABC. Tout ceci est régulé par des facteurs de transcription (FT) comme AhR, PXR et CAR (cyotosol ou noyau) qui sont capable de se lier à certains xénobiotique et donc de moduler l'expression des transporteurs et enzymes du métabolisme.