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En 2023, l’innovation et le progrès technologique dans le domaine de la santé a permis de donner naissance à un grand nombre de dispositifs médicaux de plus en plus évolués et intelligents, permettant d’améliorer et d’optimiser toujours plus la prise en charge thérapeutique des patients. Parmi ces dispositifs médicaux, on peut citer Examed qui est un outil créer par ExactCure dans le but de simuler les effets d’un médicament dans l’organisme d’un patient. Ces simulations se font à partir de modèles pharmacocinétique/pharmacodynamique de molécules issues de la littérature scientifique et requiert un travail exigeant de la part des « data miner » afin de sélectionner les éléments issus de la littérature scientifique ayant le niveau de preuve le plus important et reproductible.L’émergence rapide des nouvelles missions du pharmacien d’officine, lié au contexte de la pharmacie clinique, a été l’une des sources d’inspiration d’ExactCure dans le pilotage d’un projet de télésuivi des patients inclus à l’officine et médiés par un pharmacien « call center » travaillant chez ExactCure. Ce projet est encore à un stade précoce. Il a pour ambition de convaincre en démontrant une diminution du niveau des risques des patients via des entretiens téléphoniques assistés par la solution Examed. En effet, un projet similaire mené par Tabula Rasa HealthCare avait démontré une diminution du coût des soins (958$ par an par patient), de la mortalité, des admissions aux urgences et à l’hôpital des patients ayant bénéficié d’un service similaire. Dans le cadre du télésuivi d’ExactCure, le critère étudié est la baisse du score de risque à l’inclusion versus à la fin de l’inclusion chez les patients.

L’arrivée des immunothérapies a révolutionné la prise en charge de nombreuses pathologies chroniques et a notamment permis d’améliorer le pronostic de nombreux types de cancers. Malgré ces progrès, la réponse clinique à ces thérapies est variable d’un patient à l’autre et pourrait être liée à leur importante variabilité pharmacocinétique, justifiant le recours au Suivi Thérapeutique Pharmacologique. L’étude de la relation PK/PD du pembrolizumab, un inhibiteur de point de contrôle immunitaire, pourrait présager une amélioration de son utilisation thérapeutique tout en en diminuant la toxicité médicamenteuse et financière.Le suivi de la concentration sérique de cet anticorps permettrait d’adapter les posologies de manière individuelle afin de contrôler l’exposition de chaque patient et donc d’optimiser l’efficacité de cette thérapie. La prise en charge thérapeutique du cancer guidée par la pharmacocinétique permettrait d’optimiser la balance bénéfice / risque des anticorps monoclonaux et de tendre à une médecine personnalisée centrée sur le patient. La première partie de cette thèse reprend les connaissances générales des tumeurs solides et leur prise en charge thérapeutique.La deuxième partie est consacrée aux immunothérapies et plus précisément à la molécule du pembrolizumab. Elle décrit sa place dans les stratégies thérapeutiques des différents types de cancer, la relation PK/PD des anticorps monoclonaux et l’intérêt de leur STP. Enfin la troisième partie présente une étude de preuve de concept en vie réelle évaluant la corrélation entre l’exposition plasmatique du pembrolizumab et la réponse clinique.

Medication errors can occur at any stage of the healthcare product circuit in the hospital and can lead to adverse events with potentially fatal consequences for patients Some actions can prevent the occurrence of these errors and optimize the use of drugs. This thesis brings together studies that led to secure the use of high-risk medications and the therapeutic strategies in high-risk patients.The safety of drug preparation was investigated in critical care services using two ways. First, the DrugLog® (Pharmacolog, Sweden), an automated quality control system for injectable drugs prepared in care units, was evaluated in a neonatal intensive care unit. It allows the rapid identification and quantification of drugs in solution. The calibration of the DrugLog® was performed in the laboratory. Robustness and clinical feasibility studies were conducted in the unit. Among the medications, 11 were calibrated out of 15 evaluated; during the clinical study, 9 medications were studied and 68,90% of the preparations met the quantitative acceptance limits. Technical limitations, detailed in the following work, led to the postponement of its routine use; however, several qualities make this system an innovative and interesting tool for qualifying care teams in simulation situations. The second way to secure the drug preparation step was to assess the possibility of centralizing the preparations within the hospital pharmacy. With this aim in view, we evaluated the long-term stability of ready-to-use injectable solutions. Four stability studies were performed on insulin aspartate diluted at 1 IU/mL, dobutamine at 10 mg/mL, noradrenaline at 0.2 and 0.5 mg/mL, and midazolam at 1 mg/mL. The physicochemical and microbiological stability was evaluated over 1 year in two types of packaging: polypropylene (PP) syringes, to prepare ready-to-use solutions, and cyclic olefin copolymer (COC) vials, whose properties are interesting for the storage of injectable drugs and for which the filling is automated. These studies showed that the use of COC vials allowed for better long-term stability than that conferred by PP syringes. Using a dedicated automated filling machine for these vials allows for a significant manufacturing yield and ensures preparation in a controlled aseptic environment. This work encourages the development of hospital mass production.The feasibility of optimizing the therapeutic regimen of a high-risk drug used in a critical situation was investigated through a particular case, tranexamic acid (TXA) for curative purposes in per partum hemorrhage. A single-center open-label pilot study and a double-blind randomized controlled multicenter study were performed as part of the TRACES (TRAnexamic acid in hemorrhagic CESarean section) trial. TXA was given as a single bolus in selected patients and blood and urine TXA concentrations were determined. Nonlinear parametric mixed-effect modeling was performed. The pharmacokinetic model of TXA was validated and covariates influencing the variability of the pharmacokinetic parameters were identified: the creatinine clearance and the total boy weight before pregnancy. This work led to the hypothesis of a double elimination of TXA by the central compartment which can be explained by leakage into the uterine hemorrhagic blood. The rapid decrease in plasmatic concentrations encourages to repeat dose of 1g TXA during the first hour if bleeding doesn't stop.; Les erreurs médicamenteuses peuvent survenir à chaque étape du circuit des produits de santé à l'hôpital, et engendrer des évènements indésirables dont les conséquences peuvent être fatales pour les patients. Des actions peuvent prévenir la survenue de ces erreur et optimiser l'usage des médicaments. Cette thèse rassemble des travaux dont la finalité était de sécuriser la thérapeutique en minimisant les situations à risque liées soit au médicament soit au patient lui-même.La sécurisation de la thérapeutique a été investiguée au niveau de la préparation des médicaments en services de soins critiques au travers de deux moyens de sécurisation. Le premier moyen est un automate de contrôle-qualité des médicaments injectables préparés en services de soins, le DrugLog® (Pharmacolog, Suède). La calibration de l'automate a été conduite en laboratoire et une étude de robustesse et de faisabilité clinique a été conduite dans un service de réanimation néonatale. Parmi les médicaments testés, 11/15 ont pu été calibrés. Au cours de l'étude clinique, 9 médicaments ont été étudiés et 68,90% des préparations étaient conformes aux limites d'acceptabilité quantitatives fixées. Des limites, détaillées dans le travail qui suit, ont conduit à sursoir son utilisation en routine ; cependant, plusieurs qualités font de cet automate un outil innovant et intéressant pour qualifier les équipes de soins en situations de simulation. Le second moyen pour sécuriser la préparation a été d'étudier la possibilité de centraliser les préparations au sein de la pharmacie à usage intérieur. La stabilité de ces solutions injectables prêtes à l'emploi a été étudiée ; quatre études de stabilité ont été conduites sur l'insuline asparte diluée à 1 UI/mL, la dobutamine à 10 mg/mL, la noradrénaline à 0,2 et 0,5 mg/mL, le midazolam à 1 mg/mL. La stabilité physico chimique et microbiologique a été évaluée sur 1 an dans deux conditionnements : des seringues en polypropylène (PP), dans le but de préparer des solutions prêtes à l'emploi, et des flacons en copolymère oléofine cyclique (COC), dont les propriétés sont intéressantes pour le stockage des médicaments injectables et pour lesquels le remplissage est automatisé. Ces études montraient que l'utilisation de flacons en COC permettait une stabilité sur le long terme, meilleure que celle conférée par les seringues en PP. L'utilisation d'un automate dédié pour le remplissage de ces flacons permet un rendement important de fabrication et assure une préparation dans un environnement aseptique contrôlé. Ces travaux encouragent le développement de la fabrication hospitalière en série.La sécurisation de la thérapeutique a également été étudiée pour connaître la possibilité d'optimiser le schéma thérapeutique d'un médicament à risque utilisé en situation critique. Cette sécurisation a été investiguée au travers d'un cas particulier, l'acide tranexamique (TXA) à visée curative dans l'hémorragie du per partum. Une étude pilote monocentrique ouverte et une étude multicentrique double aveugle randomisée et contrôlée ont été menées dans le cadre de l'essai TRACES (TRAnexamic acid in hemorrhagic CESarean section). Le TXA a été administré en bolus unique chez les patientes sélectionnées puis des dosages sanguins et urinaires ont été effectués. Une modélisation non linéaire à effet mixte paramétrique a été réalisée. Le modèle pharmacocinétique du TXA a pu être validé et des covariables influençant la variabilité des paramètres pharmacocinétiques ont été déterminées : la clairance à la créatinine et le poids réel avant grossesse. Ce travail a conduit à l'hypothèse d'une double élimination du TXA par le compartiment central qui peut être expliquée par une fuite dans le sang hémorragique utérin. La rapide diminution des concentrations plasmatiques encourage la répétition d'une dose de 1g en cas de poursuite du saignement au cours de la 1ère heure.

Since the discovery of the human immunodeficiency virus (HIV) at the origin of one of the most important pandemics of our era, research has made it possible to improve the management and prevention of HIV infection. However, this pathology, initially considered acute, has become a chronic disease due to the absence of eradiction of the virus despite antiretroviral drugs.This viral persistence could be partly the consequence of sub-therapeutic concentrations of antiretroviral drugs leading to the creation of pharmacological sanctuaries and viral reservoirs. The diffusion of antiretroviral drugs depends on the physicochemical and pharmacokinetic properties but also on the anatomical and functional characteristics of tissue, biological fluids or even HIV target cells.The main objective of this work is to map the distribution in many tissues of three antiretroviral drugs: tenofovir, emtricitabine and dolutegravir in mice (12 tissues) and cynomolgus macaques (45 tissues).Using robust, accurate, specific and sensitive analytical techniques, the different studies have made it possible to validate these animal models and the data obtained can be considered with a high level of proof.There are three main messages. The first is that there is a difference in diffusion capacity between the three antiretroviral drugs studied. Tenofovir is the one with the best potential, followed by emtricitabine and then dolutegravir. The second message is that there is a substantial difference in the permeability of different tissues for the same antiretroviral drug. Finally, the third message is that there is little variability in the diffusion of the same antiretroviral drug in the same tissue.In conclusion, these first simultaneous maps of the diffusion of three major antiretroviral drugs answer the questions of the pharmacological hypothesis on the persistence of viral replication. They will make it possible to better target the tissues of interest and to study other antiretroviral drugs with these animal models validated. These diffusion data in the virological reservoirs are thus important elements in the development of therapeutic strategies with a view to possible viral cure.; Depuis la découverte du virus de l'immunodéficience humaine (VIH) à l'origine d'une des plus importantes pandémies de notre ère, la recherche a permis d'améliorer la prise en charge et la prévention de l'infection par le VIH. Cependant, cette pathologie, considérée initialement comme aiguë, est devenue une maladie chronique en raison de l'absence d'éradication du virus dans l'organisme malgré les médicaments antirétroviraux. Cette persistance virale pourrait être en partie la conséquence de concentrations infra-thérapeutiques des médicaments antirétroviraux conduisant à la création de sanctuaires pharmacologiques et de réservoirs viraux. La diffusion des médicaments antirétroviraux dépend de leurs propriétés physico-chimiques et pharmacocinétiques mais aussi des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles des tissus, des fluides biologiques voire des cellules cibles du VIH.L'objectif principal de ce travail est d'établir la cartographie de la diffusion dans de nombreux tissus de trois médicaments antirétroviraux : ténofovir, emtricitabine et dolutégravir chez la souris (12 tissus) et le macaque cynomolgus (45 tissus).En s'appuyant sur des techniques analytiques robustes, justes, spécifiques et sensibles, les différentes études ont permis de valider ces modèles animaux et les données obtenues peuvent être considérées avec un fort niveau de preuve.Trois principaux messages se dégagent. Le premier est qu'il existe une différence de capacité de diffusion entre les trois médicaments antirétroviraux étudiés. Le ténofovir est celui avec le meilleur potentiel, suivi par l'emtricitabine puis le dolutégravir. Le deuxième message est qu'il existe une grande différence au niveau de la perméabilité des différents tissus pour un même médicament antirétroviral. Enfin, le troisième message est qu'il y a peu de variabilité quant à la diffusion d'un même médicament antirétroviral dans un même tissu.En conclusion, ces premières cartographies simultanées de la diffusion de trois médicaments antirétroviraux majeurs répondent aux questions de l'hypothèse pharmacologique sur la persistance de la réplication virale. Elles permettront de mieux cibler les tissus d'intérêt et d'étudier d'autres médicaments antirétroviraux avec ces modèles animaux validés. Ces données de diffusion dans les réservoirs virologiques sont ainsi des éléments importants dans l'élaboration des stratégies thérapeutiques en vue d'une éventuelle éradication virale.

CONTEXTE : la drépanocytose est une maladie héréditaire du globule rouge grevée d’une importante morbi-mortalité. Le seul traitement médicamenteux ayant fait la preuve de son efficacité dans cette pathologie est l’hydroxycarbamide. Bien que d’utilisation courante, ce traitement est difficile à manipuler en raison de sa grande variabilité inter-individuelle. L’apport de la pharmacologie semble particulièrement intéressant dans l’adaptation thérapeutique de l’hydroxycarbamide.OBJECTIF : l’objectif principal de cette étude était d’étudier la relation entre l’exposition pharmacologique à l’hydroxycarbamide et les critères clinico-biologiques de réponse au traitement.MÉTHODE : Nous avons réalisé une étude observationnelle, monocentrique, incluant les patients drépanocytaires, âgés de 9 mois à 21 ans, traités par hydroxycarbamide au CHU de Clermont-Ferrand entre le 15/03/2021 et le 31/08/2022. Les analyses pharmacologiques ont été réalisées par une technique de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse.RÉSULTATS : sur les 19 patients inclus dans l’étude, 11 avaient atteint une AUC ≥ 115 mg/L/h. Nous avons observé une association significative entre l’AUC et le taux de globules blancs (p = 0.008), de monocytes (p = 0.002), de réticulocytes (p = 0.024), de VGM (p = 0.007) et de bilirubine (p = 0.009). Il n’existait pas de corrélation significative avec les autres paramètres biologiques étudiés, ni avec les paramètres cliniques de réponse au traitement.CONCLUSION : bien que peu utilisés en pratique courante, les dosages pharmacologiques semblent pouvoir apporter une aide dans la prise en charge des enfants drépanocytaires. Des travaux de plus grande ampleur sont nécessaires pour définir précisément leur place dans l’algorithme thérapeutique.

L’obésité est un problème de santé publique majeur et ne cesse de croitre dans le monde. En France, 17% de la population était obèse en 2020. Le Bypass Gastrique de Roux-en-Y (RYGB) est une solution chirurgicale restrictive et mal absorptive, couramment proposée aux patients souffrant d’obésité morbide. Les objectifs de cette étude sont d’une part de déterminer les modifications pharmacocinétiques induites par l’obésité et d’autre part de mettre en évidence les modifications d’absorption des chimiothérapies orales entrainées par le RYGB. Une étude des données de la littérature a été effectuée dans le but de récolter ces informations et de les consigner dans un outil in silico. Les résultats de l’étude suggèrent que les procédures impliquant une dérivation intestinale telles que le RYGB sont amenées à réduire l’absorption car elles entrainent des modifications physiologiques et métaboliques importantes. Le RYGB pourrait particulièrement induire des modifications d’absorption des molécules lipophiles, des médicaments ayant une résorption gastrique ou une solubilité pH-dépendante. Du fait de la marge thérapeutique étroite des anticancéreux oraux, le rôle du pharmacien est essentiel. La création du site Ob-Y kinetics, sous forme d’une application web accessible sur n'importe quel ordinateur ou smartphone, est un atout pour les médecins et les pharmaciens cliniciens comme outil d'aide à la décision lors de la mise en place de thérapies orales anticancéreuses chez les patients ayant subi une procédure de type RYGB.

Osteoarthritis is a frequent painful and incapacitating degenerative disease. Several therapeutic options are available, none of them being enough on their own, which is why the usual recommandation is to combine them into a multimodal approach. One of the possible option relies on the use of nutraceuticals. Nutraceutical is a ill-defined term but it generally refers to the active ingredients that can be found in food. Nutraceuticals are perceived as long-term safe and effective products and are numerous on the market. However, from a scientifical point of view, their field is still poorly documented. The purpose of this work was to collect the actual knowledge on the pharmokinetics, the pharmacodynamics and the toxicity of nutraceuticals that claim to be appropriate in the treatement of dog osteoarthritis. As a second step, a review based on an Evidence-Based Veterinary Medecine method of the available clinical trials using the aforementioned nutraceuticals was carried out in order to ensure their level of evidence. The pharmokinetics datas are rarely complete. Because nutraceuticals don’t have to satisfy the same requirements as drugs, few studies are avaible and they often are controversial. The pharmacodynamics are usually well-known. Most of the in vitro studies corroborate their presumed anti-inflammatory and chondroprotective roles. The supposed absence of toxicity of nutraceuticals also seems to be accurate. Nevertheless, when considering the datas coming from the reviewed clinical trials, only omega-3 fatty acids brought by fish oil demonstrated a real reliable beneficial clinical effect on the pain and the mobility of arthritic dogs. When reading these conclusions, it should be kept in mind that the clinical signs evaluation methods, the osteoarthritis models, the injured joints and the dosages employed in the reviewed clinical trials were highly heterogeneous. Therefore precise comparison and unequivocal recommendations can not be drawn. Still it is possible to question the frequent usage of glucosamine and chondroitin sulfate whereas the evidence is poor. On the contrary, undenatured type II collagen and Perna Canaliculus powder seem to be promising substances but more investigation is required.; L'arthrose est maladie articulaire dégénérative fréquente, douloureuse et handicapante dans les activités quotidiennes des animaux atteints. Plusieurs options thérapeutiques existent, aucune n'étant satisfaisante à elle seule, c'est pourquoi il est recommandé dans les combiner dans une approche multimodale. Une des options envisageables s'appuie sur l'utilisation de nutraceutiques, terme à la définition vague mais généralement considérée comme qualifiant les principes actifs pouvant être retrouvés dans l'alimentation. Les nutraceutiques sont perçus par le grand public comme une solution sûre et efficace, utilisable sur le long court, et abordable grâce à l'abondance de produits disponibles sur le marché. Pourtant, d'un point de vue scientifique, ce domaine reste encore peu documenté. Ce travail a eu pour but de réunir l'ensemble des connaissances actuelles concernant la pharmacocinétique, la pharmacodynamie et la toxicité des nutraceutiques supposément indiqués dans le traitement de l'arthrose du chien. Dans un second temps, une étude des essais cliniques disponibles employant ces mêmes nutraceutiques a été menée à l'aide d'une méthode d'Evidence-Based Veterinary Medecine, afin d'établir le niveau de confiance pouvant leur être véritablement accordé. Les données pharmacocinétiques disponibles sont rarement complètes. Les nutraceutiques n'étant pas soumis au même régime que les médicaments, peu d'études se sont penchées sur la question et lorsqu'elles l'ont fait, les résultats sont généralement controversés. La pharmacodynamie est globalement bien documentée via divers modèles in vitro et soutient dans la majeure partie des cas l'hypothèse des rôles anti-inflammatoires ou chondroprotecteurs qui leur sont attribués. Concernant la toxicité, la réputation des nutraceutiques comme étant des produits sûrs semble se vérifier. Néanmoins, d'après l'analyse critique réalisée ici, seuls les acides gras oméga-3 apportés en complémentation de la ration alimentaire de base via l'emploi d'huile de poisson ont été considérés avoir démontré un réel effet clinique bénéfique fiable sur la douleur et la mobilité des chiens arthrosiques. Les propos rapportés ici sont à analyser en gardant à l'esprit que les méthodes d'évaluation des signes cliniques, les modèles d'arthrose, les articulations atteintes et les posologies étant fortement hétérogène en fonction des essais, il reste difficile de les comparer efficacement et d'en tirer des recommandations inéquivoques. Il est néanmoins possible de questionner l'utilisation de glucosamine et la chondroïne sulfate, qui semble bien trop courante comparée au faible nombre de données probantes récoltées dans la littérature. A l'inverse, le collagène de type II non dénaturé et la poudre de chair de moule Perna canaliculus semblent être des agents prometteurs qui méritent néanmoins de plus amples investigations.

Le conditionnement de greffe de cellules souches hématopoïétiques est une étape préliminaire importante qui détermine le succès de la greffe. Ce conditionnement repose sur la mise en aplasie préalable des patients par l’administration de chimiothérapies cytotoxiques haute-dose tel que le Busulfan. Cette molécule possède une fenêtre thérapeutique très étroite qui nécessite donc la personnalisation des protocoles d’administration afin de trouver le bon équilibre entre efficacité et toxicité. L’objectif principal de cette thèse est de présenter le travail d’adaptation posologique du Busulfan afin d’ajuster le patient dans une fenêtre d’exposition cible au moyen d’une stratégie Bayésienne. Ce médicament s’administre soit en 4 perfusions (Protocole standard), soit en 6 perfusions (Protocole time-sequenced) reparties au cours du temps. L’exposition cible (AUC), définie par l’équipe clinique, est l’exposition globale au Busulfan. L’utilisation du suivi thérapeutique permet de limiter l’impact de la variabilité pharmacocinétique du Busulfan à travers une stratégie d’adaptation des posologies. Ainsi, le patient est maintenu dans une fenêtre thérapeutique optimale pour prévenir l’apparition des toxicités et assurer le succès de la greffe.

There is limited evidence to guide HIV thirdline strategies in resource-limited settings, including Cambodia. The 3DICAM study evaluated the effectiveness of a third-line regimen with dolutegravir, darunavir and optimized NRTI in 49 patients failing a second-line. At week 24, 59% of patients had viral load suppressed. Plasma concentrations of antiretrovirals were close to those in other populations. Risk factors for virological failure included low CD4 counts, Les données probantes pour guider les stratégies de troisième ligne dans les pays à ressources limitées, dont le Cambodge, sont rares. L'étude 3DICAM visant à évaluer l'efficacité et la pharmacocinétique d'un régime de troisième ligne associant le DTG, le DRV et un INTI optimisé chez les PVVIH en échec d'un traitement de deuxième ligne. A la semaine 24, 59% des patients avaient une charge virale indétectable. Les concentrations de DRV et de DTG étaient proches de celles précédemment rapportées dans d'autres populations. Les facteurs de risque d'échec virologique étaient un taux de CD4

Antibiotic resistance has become a major public health concern and is the subject of national and European action plans. Since economic logic does not encourage large pharmaceutical groups to invest in research in infectious diseases, resistance is appearing faster than new antibiotics, leading to situations of therapeutic impasse. Thus, in this context, older antibiotics such as polymyxins, often abandoned because of their toxicity, constitute treatment of last resort. Polymyxin B is one of the main antibiotics used to fight pulmonary infections caused by multidrug-resistant strains of Acinetobacter baumannii, which are found in intensive care patients. However, several parameters can influence the efficacy of antibiotics such as bacterial density at the infection site, which varies over time: in case of effective treatment and/or immune response, the bacterial density decreases while in the opposite case, it increases. However, a high bacterial density is often associated with decreased antibiotic efficacy: this microbiological phenomenon is called the inoculum effect. Thus, in this work, the impact of the size of the A. baumannii inoculum on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of polymyxin B was evaluated through two main studies:1.The in vitro pharmacokinetics/pharmacodynamics (PK/PD) study of polymyxin B against a clinical strain of A. baumannii susceptible to polymyxin B. For this purpose, time-kill curves up to 30h were performed in the presence of polymyxin B (from 0.125 to 128 mg/L) and four inocula of A. baumannii (from 105 to 108 CFU/mL). These experimental data showed a marked inoculum effect especially after analysis of the results by semi-mechanistic PK/PD approaches. Indeed, the inoculum effect was characterized in the model by an increase of the concentration allowing to obtain 50% of the maximal effect (EC50) of polymyxin B by a factor of 17 in the presence of the highest inoculum, compared to the lowest. To understand the mechanisms of adaptation to polymyxin B of A. baumannii, whole genome sequencing and expression quantification of the main resistance genes described in this germ were performed. These experiments showed that the adaptive resistance observed was not due to the establishment of these mechanisms.2.The in vivo PK/PD study of polymyxin B in two reference models of A. baumannii infection. First, neutropenic murine models of thigh and lung infections were developed. Then, the in vivo efficacy of polymyxin B after a single subcutaneous administration was studied over 24 hours. These two models showed that the efficacy of polymyxin B was higher in the thigh infection model than in the lung infection model. In addition, the inoculum effect of A. baumannii (106 and 107 CFU/thigh) in the presence of polymyxin B was investigated in mice with a thigh infection. This PD study was then coupled with a PK study performed at different doses (1, 15 and 40 mg/kg) to determine the PK parameters of polymyxin B. These in vivo PK/PD data were initially analyzed with the semi-mechanistic PK/PD model developed from in vitro data. Since the in vitro model did not adequately describe the in vivo data, a new model was developed using the in vivo data. Preliminary results showed that the inoculum effect of A. baumannii on polymyxin B efficacy is less significant in vivo than in vitro. Further experiments with a third inoculum are planned to better characterize this inoculum effect in vivo., La résistance aux antibiotiques est devenue un problème de santé publique majeur faisant l’objet de mesures au niveau national et européen. La logique économique n’incitant pas les grands groupes pharmaceutiques à investir dans la recherche en infectiologie, les résistances apparaissent plus vite que les nouveaux antibiotiques, créant des situations d’impasses thérapeutiques. Ainsi, dans ce contexte de pénurie, des antibiotiques plus anciens comme les polymyxines, souvent délaissés à cause de leur toxicité, constituent parfois le traitement de dernier recours. La polymyxine B est l’un des principaux antibiotiques utilisés pour lutter contre les infections pulmonaires causées par les souches multirésistantes d’Acinetobacter baumannii, rencontrées chez les patients de réanimation. Cependant, plusieurs paramètres peuvent influencer l’efficacité des antibiotiques, comme par exemple la densité bactérienne au site infectieux qui varie au cours du temps : en cas de traitement et/ou de réponse immunitaire efficaces la densité bactérienne diminue, dans le cas contraire, elle augmente. Or, une forte densité bactérienne est souvent associée à une diminution de l’efficacité des antibiotiques : ce phénomène microbiologique est appelé l’effet inoculum. Ainsi dans ce travail, l’impact de la taille de l’inoculum d’A. baumannii sur la pharmacocinétique et la pharmacodynamie de la polymyxine B a été évalué à travers deux études principales :1.L’étude pharmacocinétique/pharmacodynamique (PK/PD) in vitro de la polymyxine B contre une souche clinique d’A. baumannii sensible à la polymyxine B. Pour cela, des courbes de bactéricidie sur 30h en présence de polymyxine B (0,125 à 128 mg/L) et de quatre inocula croissants d’A. baumannii (105 à 108 UFC/mL) ont été réalisées. Ces données expérimentales ont montré un effet inoculum marqué notamment après analyse des résultats par des approches PK/PD semi-mécanistiques. En effet, l’effet inoculum a été caractérisé dans le modèle par une augmentation de la concentration permettant l’obtention de 50% de l’effet maximal (EC50) de la polymyxine B par un facteur 17 en présence du plus fort inoculum, comparativement au plus faible. Afin de comprendre les mécanismes d’adaptation à la polymyxine B mis en place par A. baumannii, un séquençage du génome entier et une évaluation de l’expression des principaux gènes de résistance décrits chez ce germe ont été réalisés. Ces expérimentations ont montré que la résistance adaptative observée n’était pas due à la mise en place de ces mécanismes.2.L’étude PK/PD in vivo de la polymyxine B dans deux modèles de référence d’infection à A. baumannii. Dans premier temps, les modèles murins neutropéniques d’infection de la cuisse et d’infection pulmonaire ont été mis au point. Puis, l’efficacité in vivo sur 24h de la polymyxine B administrée par voie sous-cutanée a été étudiée. Ces deux modèles ont montré que l’efficacité de la polymyxine était supérieure dans le modèle d’infection de la cuisse que dans le modèle d’infection pulmonaire. De plus, une étude d’effet inoculum d’A. baumannii (106 et 107 UFC/cuisse) en présence de polymyxine B a été réalisée in vivo chez la souris présentant une infection de la cuisse. Cette étude PD a ensuite été couplée à une étude PK qui a été réalisée à 3 doses (1, 15 et 40 mg/kg) afin de déterminer les paramètres PK de la polymyxine B. Ces données PK/PD in vivo ont été initialement analysées avec le modèle PK/PD semi-mécanistique développé à partir des données in vitro. Le modèle in vitro ne permettant pas de décrire correctement les données in vivo, un nouveau modèle a été développé à partir des données in vivo. Les résultats préliminaires montrent que l’effet inoculum d’A. baumannii sur l’efficacité de la polymyxine B est moins important in vivo. Des expérimentations supplémentaires avec un troisième inoculum sont à prévoir afin de mieux caractériser cet effet inoculum in vivo.

Immunotherapies with monoclonal antibodies targeting the PD-1/PD-L1 (programmed cell death protein 1/programmed cell death-ligand 1) immune checkpoint pathway have significantly improved the management of advanced non-small cell lung cancer (NSCLC). In NSCLC patients, high PD-L1 expression determined by immunohistochemistry (IHC) on tumor biopsies has been identified as a predictive biomarker for therapeutic efficacy. However, patients with PD-L1+ tumors can fail anti-PD-1/anti-PD-L1 immunotherapies, while patients with PD-L1- tumors can experience objective responses. The IHC assessment of PD-L1 expression suffers from several limitations that might contribute to the discrepancies observed in treatment response. Notably, a single biopsy cannot reflect the spatio-temporal heterogeneity of PD-L1 expression within and across lesions of a patient. Positron emission tomography (PET) with radiolabeled antibodies targeting PD-L1 (immunoPET) appears as a promising approach to evaluate the patient tumor PD-L1 status, complementing the conventional IHC procedures. PET imaging provides a non-invasive, quantitative and real-time assessment of PD-L1 expression within all the patient lesions (primary tumor and metastases). Therefore, PD-L1 PET imaging may be used to better predict and monitor NSCLC patient responses to anti-PD-1/anti-PD-L1 immunotherapies. Ideally, anti-PD-L1 PET radioligands should rapidly diffuse into tumors while being quickly cleared from the blood. As a result, PET images with high tumor-to-background contrast could be obtained within only hours after radioligand administration, enabling same-day imaging and reducing radiation burden for the patient.The objective of this PhD thesis was to design and evaluate anti-PD-L1 radioligands with optimized pharmacokinetic (PK) properties for immunoPET imaging of PD-L1 expression. To this purpose, two new ligand formats were developed from the anti-PD-L1 IgG antibody C4. A smaller Fab C4 fragment (« fragment antigen binding ») was derived from the full-length IgG C4. An IgG C4 with two mutations (H310A/H435Q) on its Fc domain was also engineered. These mutations were introduced to suppress the interaction between the double mutant IgG C4 and the neonatal Fc receptor (FcRn), which is responsible for the extended serum half-life of IgGs. The in vivo PK and biodistribution of the 89Zr-labeled IgG C4, IgG C4 (H310A/H435Q) and Fab C4 were compared by longitudinal PET/computed tomography (CT) imaging in PD-L1+ and PD-L1- human NSCLC preclinical models. The three C4 radioligands effectively and specifically detected PD-L1 expression in subcutaneous PD-L1+ NSCLC xenografts. Compared with the parental IgG C4, the Fab C4 fragment and the double mutant IgG C4 demonstrated a faster PK in vivo, with best-contrast PET images obtained at earlier time points after injection. Besides, for each C4 radioligand, human organ absorbed doses extrapolated from murine biodistribution data revealed a favorable dosimetry for potential clinical uses. Eventually, the inhibitor of bromodomain and extraterminal domain (BET) proteins JQ1 was identified as a negative regulator of in vitro PD-L1 expression in several human NSCLC cell lines. The feasibility of detecting variations of tumor PD-L1 expression in response to a specific treatment (e.g. JQ1) by PD-L1 PET imaging with the new 89Zr-Fab C4 and 89Zr-IgG C4 (H310A/H435Q) radioligands remains to be explored.; Les immunothérapies avec des anticorps monoclonaux ciblant les points de contrôle immunitaire PD-1/PD-L1 (« programmed cell death protein 1 »/« programmed cell death-ligand 1 ») ont grandement amélioré la prise en charge des patients souffrant de cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) avancé. Chez ces patients, une forte expression de PD-L1 mesurée par immunohistochimie (IHC) sur une biopsie tumorale a été identifiée comme un biomarqueur prédictif de l’efficacité thérapeutique. Cependant, tous les patients avec des tumeurs PD-L1+ ne répondent pas aux immunothérapies anti-PD-1/anti-PD-L1, tandis que certains patients avec des tumeurs PD-L1- y répondent. L’analyse IHC anti-PD-L1 ne permet pas de capturer l’hétérogénéité spatio-temporelle de l’expression de PD-L1 au sein des différentes tumeurs du patient, ce qui pourrait contribuer à sa valeur prédictive limitée. L’utilisation de la tomographie par émission de positons (TEP) avec des anticorps radiomarqués ciblant PD-L1 (immunoTEP) apparait comme une approche prometteuse pour évaluer le statut PD-L1 tumoral du patient, en complément des méthodes d’IHC conventionnelles. La TEP offre la possibilité de quantifier en temps réel et de manière non invasive l’expression de PD-L1 dans l’ensemble des tumeurs du patient (tumeur primitive et métastases). L’imagerie TEP de PD-L1 pourrait ainsi être utilisée pour mieux prédire et surveiller l’efficacité des immunothérapies anti-PD-1/anti-PD-L1 chez les patients souffrant de CPNPC. Idéalement, les radioligands anti-PD-L1 utilisés pour la TEP doivent diffuser rapidement dans les tumeurs tout en étant vite éliminés du sang, afin d’obtenir des images avec un fort contraste tumeur sur bruit à des temps courts post-injection. L’examen TEP peut alors être réalisé quelques heures seulement après l’administration du radioligand anti-PD-L1, limitant la lourdeur du protocole clinique et la dosimétrie du patient.L’objectif de cette thèse a été d’explorer différentes stratégies permettant d’améliorer les propriétés pharmacocinétiques (PK) des radioligands utilisés pour l’imagerie immunoTEP de PD-L1. Pour cela, deux nouveaux formats de ligand ont été produits à partir de l’anticorps IgG C4 anti-PD-L1. Un fragment Fab C4 (« fragment antigen binding ») a été dérivé de l’anticorps entier. Un anticorps C4 doublement muté (H310A/H435Q) sur son domaine Fc a également été développé. Ces mutations ont été introduites dans le but de supprimer l’interaction entre l’IgG C4 mutant et le récepteur Fc néonatal (FcRn), responsable de la demi-vie plasmatique prolongée des IgGs. La PK et la biodistribution in vivo de l’IgG C4, de l’IgG C4 mutant et du fragment Fab C4, radiomarqués au 89Zr, ont été comparées par imagerie TEP/tomodensitométrie (TDM) longitudinale dans des modèles précliniques de CPNPC humain PD-L1+ et PD-L1-. Les trois radioligands C4 ont été capables de détecter efficacement et spécifiquement l’expression de PD-L1 dans les xénogreffes sous-cutanées de CPNPC PD-L1+. Le fragment Fab C4 et l’IgG C4 mutant ont tous deux montré une PK accélérée in vivo en comparaison de l’IgG C4 parental, avec l’obtention des images TEP de meilleur contraste tumeur sur bruit à des temps plus courts post-injection. Par ailleurs, l’analyse dosimétrique effectuée à partir des données de biodistribution murine des trois radioligands C4 a révélé des valeurs de dose acceptables pour une éventuelle utilisation clinique. Enfin, l’inhibiteur des protéines à bromodomaine et domaine extraterminal (BET) JQ1 a été identifié comme régulant négativement l’expression de PD-L1 in vitro dans plusieurs lignées cellulaires humaines de CPNPC. La possibilité de détecter les variations d’expression tumorale de PD-L1 en réponse à un traitement (par ex. JQ1) par imagerie TEP avec les nouveaux radioligands 89Zr-Fab C4 et 89Zr-IgG C4 mutant développés reste à explorer.

National audience; Le projet EpiKids-PK s’adresse à une population dite vulnérable : celle des enfants, depuis leur conception jusqu’à l’âge péri-pubertaire (12 ans) couvrant ainsi des périodes sensibles du développement. Son objectif est de développer une approche prédictive de la concentration tissulaire d’un mélange de contaminants par une approche de modélisation pharmacocinétique à base physiologique (PBPK). Cette modélisation mathématique permettra de quantifier les niveaux d’exposition à un mélange de dix contaminants, connus pour perturber le système endocrinien : β-hexachlorocyclohexane, Dichlorodiphényltrichloroéthane (DDE), Hexachlorobenzène , Polybromo-diphényléther, Polychloro-biphényles...

Le virus de l'immunodéficience humaine reste un problème majeur de santé publique en France et dans le monde. L'arrivée des trithérapies antirétrovirales a révolutionné le pronostic de l'infection et modifié en profondeur les causes de mortalité chez les personnes vivant avec le VIH (PVVIH). L'efficacité thérapeutique des trithérapies a permis de chroniciser l'infection par le VIH et d'allonger l'espérance de vie chez les PVVIH. Cela a abouti à l'émergence de nouvelles problématiques, telles que le vieillissement de cette population et le développement de comorbidités. La survenue de cancer est alors devenue fréquente et représente une comorbidité majeure chez les PVVIH. Les interactions médicamenteuses entre traitement anticancéreux et antirétroviraux sont particulièrement à redouter. Pour prévoir au mieux les interactions médicamenteuses, les données pharmacologiques des molécules anticancéreuses ont été synthétisées sous forme de tableaux récapitulatifs et de fiches pratiques pour les professionnels de santé. Le traitement anticancéreux étant prioritaire, l’objectif de la prise en charge du patient est de mettre en place un traitement antirétroviral étant le plus favorable en association, dont la concentration sera surveillée par suivi thérapeutique pharmacologique. La complexité de prise en charge oncologique dans cette population souvent polymédiquée, aux nombreuses comorbidités et aux caractéristiques immunes particulières, nécessite une collaboration pluridisciplinaire. Ainsi, le réseau CANCERVIH avec ses réunions de concertation pluridisciplinaire nationales et régionales prend tout son sens dans ce contexte.

Introduction : les pneumopathies acquises sous ventilation mécanique (PAVM) représentent la première infection associée aux soins en réanimation. Leur traitement repose sur une antibiothérapie par bêta-lactamines (BL) dans la majorité des cas. Les techniques pharmacologiques actuelles, dans un contexte d’une médecine toujours plus personnalisée, permettent de réaliser un dosage plasmatique d’antibiotique. Notre objectif était d’évaluer si une concentration plasmatique précoce de BL dans les objectifs recherchés avait une influence sur la guérison de la PAVM.Méthodes : nous avons mené une étude rétrospective et monocentrique, incluant des patients de janvier 2016 à décembre 2018, hospitalisés en réanimation polyvalente à l’Hôpital Nord de Marseille, ayant acquis une PAVM traitée par Pipéracilline-Tazobactam ou Céfépime, et ayant eu un dosage plasmatique de ces molécules entre H18 et H48 suivant leur introduction. Nous avons évalué si un taux plasmatique supérieur à 4 CMI du germe en cause dans la PAVM permettait un meilleur succès thérapeutique à 7 jours de traitement. La guérison était déterminée par un critère composite comprenant un sevrage de la ventilation mécanique avec extubation trachéale à J7, sans nécessité de réintubation dans les 48H, associée à une apyrexie. Les patients surdosés en antibiotiques, définis par un dosage supérieur à 10 CMI, ont également été étudiés.Résultats : vingt-trois patients ont pu être analysés, 17 traités par pipéracilline-tazobactam et 6 par céfépime. Il n’y avait pas de différence significative sur la guérison à J7 entre les deux groupes, sous dosés en antibiotiques ou non (40% vs 44%, p=1,0). Parmi les patients surdosés en antibiotiques, il y avait plus d’effets indésirables neurologiques (33% vs 0%, p=0,21) et plus de défaillance rénale (33% vs 0%, p=0,09), sans différence significative.Conclusion : chez les patients atteints de PAVM, un taux plasmatique de BL inférieur à 4 CMI n’a pas montré de différence sur la guérison à J7 de traitement. Cependant, un manque de puissance est à considérer devant notre faible effectif. Une étude de plus grande envergure serait nécessaire pour tirer les avantages des méthodes actuelles de dosage pharmacologique, notamment chez les patients présentant une grande altération pharmacocinétique.

Antibody-Drug Conjugates (ADCs) are an emerging class of targeted-therapeutics that are revolutionizing the treatment of cancers by optimizing distribution of potent cytotoxic drugs to target cells and tissues. However, the therapeutic window of many ADCs in clinical or preclinical studies remains narrow, requiring further efforts to enhance their efficacy. The development of an effective ADC requires i) the optimization of design elements including drug-to-antibody ratio (DAR), positions of conjugation and stability of the linker between the drug and the antibody, combined to ii) an extensive understanding of its pharmacokinetics, whole-body biodistribution and tumor targeting. Because of their unique composition, heterogeneous nature, and ability to undergo further dynamic changes in vivo, multiple bioanalytical methods which rely on techniques used for biologics and small molecule drugs are used for the characterization and quantification of ADCs. To simplify the bioanalysis of ADCs we are considering a versatile method based on the dual radiolabeling of conjugates, which allows to distinguish the drug and its vector respectively labeled by 3H and 14C. This dual labeling would enable both i) to measure simultaneously the concentration of drug and its carrier in circulation, thus evaluating ADCs stability and to ii) simultaneously quantify the amount of drug and antibody within the different organs and targeted tissues through dual radio-imaging.; Les Antibody-Drug Conjugates (ADCs) sont une classe de thérapies ciblées émergentes qui révolutionnent le traitement de certains cancers en optimisant la distribution de puissantes molécules cytotoxiques aux cellules et tissus cibles. Cependant, la fenêtre thérapeutique de nombreux ADCs dans les études cliniques ou précliniques reste étroite, ce qui nécessite des efforts supplémentaires pour améliorer leur efficacité. Le développement d'un ADC efficace exige i) l'optimisation des éléments de conception, y compris le nombre de molécules thérapeutiques par anticorps, les positions de conjugaison et la stabilité du lien entre le médicament et l'anticorps, combinés à ii) une compréhension approfondie de sa pharmacocinétique, de sa biodistribution dans l'ensemble du corps et du ciblage tumoral. En raison de leur composition unique, de leur nature hétérogène et de leur capacité à subir des biotransformations in vivo, de multiples méthodes bioanalytiques reposant sur les techniques utilisées pour les molécules biologiques et les petites molécules sont utilisées pour la caractérisation et la quantification des ADC. Pour simplifier la bioanalyse des ADC, nous envisageons une méthode polyvalente basée sur le double radiomarquage des conjugués, qui permet de distinguer le médicament et son vecteur respectivement marqué au ³H et au ¹⁴C. Ce double marquage permettrait à la fois i) de mesurer simultanément la concentration du médicament et de son vecteur en circulation, évaluant ainsi la stabilité des ADC, et ii) de quantifier simultanément la quantité de médicament et d'anticorps dans les différents organes et tissus ciblés par double radio-imagerie.

Le tramadol à usage vétérinaire est arrivé récemment sur le marché en France en tant que générique d’un médicament ayant obtenu une AMM en Italie en 2005. Les demandeurs d’AMM de médicaments génériques ne sont pas tenus de réaliser des essais d’efficacité clinique dès lors qu’ils démontrent la bioéquivalence avec le produit de référence. Pour les médicaments contenant du tramadol, l’évaluation au niveau national a donc porté sur la pertinence des informations délivrées dans les RCP et sur le rapport bénéfice/risque.Une analyse des données pharmacocinétiques disponibles pour le tramadol chez le chien met en évidence une biodisponibilité extrêmement variable après administration par voie orale. Par ailleurs, le métabolite qui a le plus d’affinité pour les récepteurs aux opioïdes et qui est le principal responsable des effets analgésiques du tramadol chez l’homme est peu formé chez le chien quelle que soit la voie d’administration. Il en résulte que les effets analgésiques du tramadol chez le chien sont incertains.

Lactation provides essential nutrients and immune cells to the newborn. It also results in the passage of xenobiotics, such as drugs or environmental pollutants, into the milk. Although the passage of xenobiotics in milk is known, both in human medicine (monitoring of nursing mothers) and in veterinary medicine (study of residues and withdrawal time), this complex phenomenon is poorly studied. The work of the thesis focused on a comparative kinetic study of antibiotics in milk of three production animal species (cow, goat, ewe). Four antibiotics (spiramycin, oxytetracycline, marbofloxacin and amoxicillin) were selected because of their distinct physicochemical characteristics and pharmacokinetic properties, thus representing a panel of different kinetic profiles in milk. The objective of the thesis was to study the passage of these different molecules in the milk of three animal species. To achieve this objective, the thesis was carried out in three main steps:(i) Generation of new experimental data. For this purpose, each antibiotic was administered intramuscularly to the three species and individual blood and milk samples were taken for several days after administration. (ii) The development and validation of specific analytical methods for each antibiotic and each matrix (plasma and milk), followed by the determination of the samples. The use of the global approach, based on the accuracy profile, was illustrated by taking the example of spiramycin. Using this approach, a single assay method was developed for the determination of spiramycin and its active metabolite in milk from cows, goats and ewes, thus simplifying and accelerating routine assays in all three milks. (iii) The development of a generic physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model to describe the passage of molecules in the milk of production animals. An extensive review of the literature allowed to collect the knowledge on the physiology of the three animal species, the secretion and composition of milk as well as the physicochemical and pharmacokinetic data of the four molecules, necessary for the construction of the model. In vitro experiments on the diffusion of the molecules through a physiological membrane were carried out in collaboration with the University of Utrecht in order to provide information on the membrane permeability parameters. Finally, the PBPK model was applied to the kinetics of oxytetracycline in cow and goat milk and explored the distribution of the antibiotic in the mammary gland and milk, its ionization state as well as its binding to tissue and milk components and its partitioning between the fat and the water phase of the milk. Non-compartmental analyses were performed on the other three antibiotics, allowing comparison of their excretion in milk of the three species, according to their lipophilicity, their ionization and their plasma pharmacokinetic characteristics.Thus, beyond the evaluation of the passage of these four antibiotics in milk, this project aims, thanks to the generic PBPK model, to help predict the pharmacokinetic of xenobiotics in the milk of animals and even lactating women., La lactation permet l’apport de nutriments et de cellules immunitaires essentielles au nouveau-né. Elle entraîne également le passage de xénobiotiques, tels que des médicaments ou des polluants de l’environnement, dans le lait. Bien que le passage des xénobiotiques dans le lait soit connu, aussi bien en médecine humaine (monitoring des femmes allaitantes) qu’en médecine vétérinaire (étude des résidus et du temps d’attente), ce phénomène complexe est peu étudié. Les travaux de la thèse se sont focalisés sur une étude cinétique comparative d’antibiotiques dans le lait de trois espèces animales de production (vache, chèvre, brebis). Quatre antibiotiques (spiramycine, oxytétracycline, marbofloxacine et amoxicilline) ont été sélectionnés en raison de leurs caractéristiques physico-chimiques et propriétés pharmacocinétiques distinctes, représentant ainsi un panel de différents profils cinétiques dans le lait. L’objectif de la thèse était d’étudier le passage de ces différentes molécules dans le lait de trois espèces animales. Pour répondre à cet objectif, la thèse s’est déroulée en trois grandes étapes :(i) La génération de nouvelles données expérimentales. Pour cela, chaque antibiotique a été administré par voie intramusculaire aux trois espèces et des prélèvements sanguins et laitiers individuels ont été réalisés pendant plusieurs jours suivant l’administration. (ii) Le développement et la validation de méthodes analytiques spécifiques à chaque antibiotique et chaque matrice (plasma et lait), suivi du dosage des prélèvements. L’utilisation de l’approche globale, basée sur le profil d’exactitude, a été illustrée en prenant l’exemple de la spiramycine. Grâce à cette approche, une seule et unique méthode de dosage a été développée pour le dosage de la spiramycine et de son métabolite actif dans le lait des vaches, chèvres et brebis, permettant ainsi de simplifier et d’accélérer les dosages en routine dans les trois laits. (iii) Le développement d’un modèle pharmacocinétique basé sur la physiologie (PBPK) générique pour décrire le passage de molécules dans le lait d’animaux de production. Une revue approfondie de la littérature a permis de regrouper les connaissances sur la physiologie des trois espèces animales, la sécrétion et la composition du lait ainsi que sur les données physico-chimiques et pharmacocinétiques des quatre molécules, nécessaires pour la construction du modèle. Des expérimentations in vitro sur la diffusion des molécules à travers une membrane physiologique ont été réalisées en collaboration avec l’Université d’Utrecht afin de renseigner les paramètres de perméabilité membranaire. Enfin, le modèle PBPK a été appliqué à la cinétique de l’oxytétracycline dans le lait de vache et de chèvre et a permis d’explorer la distribution de l’antibiotique dans la glande mammaire et le lait, son état d’ionisation ainsi que sa fixation aux composants du tissu et du lait et sa répartition entre la matière grasse et la phase aqueuse du lait. Des analyses non compartimentales ont été réalisées sur les trois autres antibiotiques, permettant de comparer leur excrétion dans le lait des trois espèces, en fonction de leur lipophilie, leur ionisation et leurs caractéristiques pharmacocinétiques plasmatiques.Ainsi, au-delà de l’évaluation du passage de ces quatre antibiotiques dans le lait, ce projet a pour ambition, grâce au modèle PBPK générique, d’aider à prédire la pharmacocinétique des xénobiotiques dans le lait des animaux, voire même des femmes allaitantes

International audience; Victoria Pure Blue BO is a dye that bears some therapeutic activity and that can be retrieved in effluent or may be used in aquaculture as a prohibited drug. In this study, the metabolism and tissue distribution during uptake and depuration of VPBO were investigated in order to propose a residue marker of illegal treatment in fish. The dye was administered to rainbow trout (oncorhynchus mykiss) for one day by water bath at a dose of 0.1 mg.L(-1). The concentrations of VPBO in all tissues increased rapidly during the treatment period, reaching a C(max) of 567 ± 301 μg.L(-1) in plasma and 1846 μg kg(-1) ±517 for liver after 2 h. After placing the rainbow trout in a clean water bath for a 64 day-period of depuration, the concentrations in the tissues and plasma decreased to reach comparable levels for muscle and for skin after 33 days. The concentrations measured were still above the LOQ at 2.26 ± 0.48 μg kg(-1) for muscle and 2.85 ± 1.99 μg kg(-1) for skin at the end of the depuration period. The results indicated the existence of 14 phase I metabolites and one glucuronide conjugated metabolite. Non-compartmental analysis was applied to assess the pharmacokinetic parameters. The half-life in edible muscle of the main metabolite detected, deethyl-leuco-VPBO, was found to be 22.5 days compared to a half-life of 19.7 days for the parent VPBO. This study provides new information to predict a VPBO drug treatment of aquacultured species via a proposed new residue marker.

Antibiotic resistance has become a major public health concern and is the subject of national and European action plans. Since economic logic does not encourage large pharmaceutical groups to invest in research in infectious diseases, resistance is appearing faster than new antibiotics, leading to situations of therapeutic impasse. Thus, in this context, older antibiotics such as polymyxins, often abandoned because of their toxicity, constitute treatment of last resort. Polymyxin B is one of the main antibiotics used to fight pulmonary infections caused by multidrug-resistant strains of Acinetobacter baumannii, which are found in intensive care patients. However, several parameters can influence the efficacy of antibiotics such as bacterial density at the infection site, which varies over time: in case of effective treatment and/or immune response, the bacterial density decreases while in the opposite case, it increases. However, a high bacterial density is often associated with decreased antibiotic efficacy: this microbiological phenomenon is called the inoculum effect. Thus, in this work, the impact of the size of the A. baumannii inoculum on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of polymyxin B was evaluated through two main studies:1.The in vitro pharmacokinetics/pharmacodynamics (PK/PD) study of polymyxin B against a clinical strain of A. baumannii susceptible to polymyxin B. For this purpose, time-kill curves up to 30h were performed in the presence of polymyxin B (from 0.125 to 128 mg/L) and four inocula of A. baumannii (from 105 to 108 CFU/mL). These experimental data showed a marked inoculum effect especially after analysis of the results by semi-mechanistic PK/PD approaches. Indeed, the inoculum effect was characterized in the model by an increase of the concentration allowing to obtain 50% of the maximal effect (EC50) of polymyxin B by a factor of 17 in the presence of the highest inoculum, compared to the lowest. To understand the mechanisms of adaptation to polymyxin B of A. baumannii, whole genome sequencing and expression quantification of the main resistance genes described in this germ were performed. These experiments showed that the adaptive resistance observed was not due to the establishment of these mechanisms.2.The in vivo PK/PD study of polymyxin B in two reference models of A. baumannii infection. First, neutropenic murine models of thigh and lung infections were developed. Then, the in vivo efficacy of polymyxin B after a single subcutaneous administration was studied over 24 hours. These two models showed that the efficacy of polymyxin B was higher in the thigh infection model than in the lung infection model. In addition, the inoculum effect of A. baumannii (106 and 107 CFU/thigh) in the presence of polymyxin B was investigated in mice with a thigh infection. This PD study was then coupled with a PK study performed at different doses (1, 15 and 40 mg/kg) to determine the PK parameters of polymyxin B. These in vivo PK/PD data were initially analyzed with the semi-mechanistic PK/PD model developed from in vitro data. Since the in vitro model did not adequately describe the in vivo data, a new model was developed using the in vivo data. Preliminary results showed that the inoculum effect of A. baumannii on polymyxin B efficacy is less significant in vivo than in vitro. Further experiments with a third inoculum are planned to better characterize this inoculum effect in vivo., La résistance aux antibiotiques est devenue un problème de santé publique majeur faisant l’objet de mesures au niveau national et européen. La logique économique n’incitant pas les grands groupes pharmaceutiques à investir dans la recherche en infectiologie, les résistances apparaissent plus vite que les nouveaux antibiotiques, créant des situations d’impasses thérapeutiques. Ainsi, dans ce contexte de pénurie, des antibiotiques plus anciens comme les polymyxines, souvent délaissés à cause de leur toxicité, constituent parfois le traitement de dernier recours. La polymyxine B est l’un des principaux antibiotiques utilisés pour lutter contre les infections pulmonaires causées par les souches multirésistantes d’Acinetobacter baumannii, rencontrées chez les patients de réanimation. Cependant, plusieurs paramètres peuvent influencer l’efficacité des antibiotiques, comme par exemple la densité bactérienne au site infectieux qui varie au cours du temps : en cas de traitement et/ou de réponse immunitaire efficaces la densité bactérienne diminue, dans le cas contraire, elle augmente. Or, une forte densité bactérienne est souvent associée à une diminution de l’efficacité des antibiotiques : ce phénomène microbiologique est appelé l’effet inoculum. Ainsi dans ce travail, l’impact de la taille de l’inoculum d’A. baumannii sur la pharmacocinétique et la pharmacodynamie de la polymyxine B a été évalué à travers deux études principales :1.L’étude pharmacocinétique/pharmacodynamique (PK/PD) in vitro de la polymyxine B contre une souche clinique d’A. baumannii sensible à la polymyxine B. Pour cela, des courbes de bactéricidie sur 30h en présence de polymyxine B (0,125 à 128 mg/L) et de quatre inocula croissants d’A. baumannii (105 à 108 UFC/mL) ont été réalisées. Ces données expérimentales ont montré un effet inoculum marqué notamment après analyse des résultats par des approches PK/PD semi-mécanistiques. En effet, l’effet inoculum a été caractérisé dans le modèle par une augmentation de la concentration permettant l’obtention de 50% de l’effet maximal (EC50) de la polymyxine B par un facteur 17 en présence du plus fort inoculum, comparativement au plus faible. Afin de comprendre les mécanismes d’adaptation à la polymyxine B mis en place par A. baumannii, un séquençage du génome entier et une évaluation de l’expression des principaux gènes de résistance décrits chez ce germe ont été réalisés. Ces expérimentations ont montré que la résistance adaptative observée n’était pas due à la mise en place de ces mécanismes.2.L’étude PK/PD in vivo de la polymyxine B dans deux modèles de référence d’infection à A. baumannii. Dans premier temps, les modèles murins neutropéniques d’infection de la cuisse et d’infection pulmonaire ont été mis au point. Puis, l’efficacité in vivo sur 24h de la polymyxine B administrée par voie sous-cutanée a été étudiée. Ces deux modèles ont montré que l’efficacité de la polymyxine était supérieure dans le modèle d’infection de la cuisse que dans le modèle d’infection pulmonaire. De plus, une étude d’effet inoculum d’A. baumannii (106 et 107 UFC/cuisse) en présence de polymyxine B a été réalisée in vivo chez la souris présentant une infection de la cuisse. Cette étude PD a ensuite été couplée à une étude PK qui a été réalisée à 3 doses (1, 15 et 40 mg/kg) afin de déterminer les paramètres PK de la polymyxine B. Ces données PK/PD in vivo ont été initialement analysées avec le modèle PK/PD semi-mécanistique développé à partir des données in vitro. Le modèle in vitro ne permettant pas de décrire correctement les données in vivo, un nouveau modèle a été développé à partir des données in vivo. Les résultats préliminaires montrent que l’effet inoculum d’A. baumannii sur l’efficacité de la polymyxine B est moins important in vivo. Des expérimentations supplémentaires avec un troisième inoculum sont à prévoir afin de mieux caractériser cet effet inoculum in vivo.

Nanomedicine offers promising and innovative tools to treat cancer. Recently, liposomes conjugated with an antibody were developed to target breast cancer cells while sparing healthy tissues from the toxicity of the chemotherapy. These nanoparticles are called antibody-nanoconjugates (ANCs) and are currently tested in a preclinical trial. However, the pharmacokinetics, biodistribution, and efficacy of these nanoparticles are not well known and could be improved. Mathematical modeling can help in understanding the intratumor penetration of the nanoparticles and in quantifying the treatment efficacy.Pharmacokinetic-pharmacodynamic modeling evaluates the dose-response relationship in vivo and can be used to optimize the therapy schedule. Here, we described several biological processes using ordinary differential equations: (i) the untreated tumor growth with a novel reduced Gompertz model, (ii) the nanoparticle biodistribution using a two-compartment pharmacokinetic model, and (iii) the therapeutic response with a resistance model. All the models were validated against experimental data in the statistical framework of nonlinear mixed-effects modeling, which models simultaneously the dynamic of the population and the inter-individual variability.Furthermore, we derived a spatial mathematical model with the two-scale asymptotic expansion method to describe the fluid and nanoparticle transport within the tumor tissue. This approach allowed us to evaluate the barriers that impair a homogeneous distribution of nanoparticles at the tumor site. Moreover, we propose a computational framework to predict tumor accumulation of nanoparticles using individual imaging data.; La nanomédecine offre des perspectives ambitieuses pour le traitement du cancer. Récemment, des liposomes conjugués à des anticorps spécifiques ont été développés pour cibler les cellules tumorales du cancer au sein, en réduisant la toxicité de la chimiothérapie dans les tissus sains. Ces nanoparticules, appelées ANC (pour antibody nano-conjugate), sont actuellement testées dans une phase préclinique. Cependant, la pharmacocinétique, la biodistribution et l'efficacité de ces nanoparticules ne sont pas bien caracterisées quantitativement et pourrait être ameliorées. La modélisation mathématique peut aider à mieux comprendre la dynamique de la pénétration des ANC dans la tumeur et à améliorer l'efficacité du traitement.La modélisation pharmacocinétique-pharmacodynamique permet d'évaluer la réponse du traitement extit{in vivo} en fonction de la dose injectée. Dans ce travail, nous avons décrit plusieurs phénomènes biologiques avec des équations differentielles ordinaires : (i) la croissance tumorale avec un nouveau modèle réduit de Gompertz, (ii) la biodistribution des nanoparticules avec un modèle pharmacocinétique à deux compartiments, et (iii) la réponse au traitement avec un modèle de résistance. Tous les modèles ont été calibrés dans le cadre des modèles non linéaires à effets mixtes, qui décrivent la dynamique globale de la population ainsi que la variabilité individuelle.De plus, nous avons dérivé un modèle mathématique spatial avec la technique de développement asymptotique double-échelle pour décrire le transport des fluides et des nanoparticules dans le tissu tumoral. Cette méthodologie nous permet d'évaluer les barrières microscopiques qui empêchent une distribution homogène des ANC dans la tumeur. Finalement, nous proposons un schéma computationnel pour prédire l'accumulation des nanoparticules à partir des données individuels d'imagerie.

Nanomedicine offers promising and innovative tools to treat cancer. Recently, liposomes conjugated with an antibody were developed to target breast cancer cells while sparing healthy tissues from the toxicity of the chemotherapy. These nanoparticles are called antibody-nanoconjugates (ANCs) and are currently tested in a preclinical trial. However, the pharmacokinetics, biodistribution, and efficacy of these nanoparticles are not well known and could be improved. Mathematical modeling can help in understanding the intratumor penetration of the nanoparticles and in quantifying the treatment efficacy.Pharmacokinetic-pharmacodynamic modeling evaluates the dose-response relationship in vivo and can be used to optimize the therapy schedule. Here, we described several biological processes using ordinary differential equations: (i) the untreated tumor growth with a novel reduced Gompertz model, (ii) the nanoparticle biodistribution using a two-compartment pharmacokinetic model, and (iii) the therapeutic response with a resistance model. All the models were validated against experimental data in the statistical framework of nonlinear mixed-effects modeling, which models simultaneously the dynamic of the population and the inter-individual variability.Furthermore, we derived a spatial mathematical model with the two-scale asymptotic expansion method to describe the fluid and nanoparticle transport within the tumor tissue. This approach allowed us to evaluate the barriers that impair a homogeneous distribution of nanoparticles at the tumor site. Moreover, we propose a computational framework to predict tumor accumulation of nanoparticles using individual imaging data.; La nanomédecine offre des perspectives ambitieuses pour le traitement du cancer. Récemment, des liposomes conjugués à des anticorps spécifiques ont été développés pour cibler les cellules tumorales du cancer au sein, en réduisant la toxicité de la chimiothérapie dans les tissus sains. Ces nanoparticules, appelées ANC (pour antibody nano-conjugate), sont actuellement testées dans une phase préclinique. Cependant, la pharmacocinétique, la biodistribution et l'efficacité de ces nanoparticules ne sont pas bien caracterisées quantitativement et pourrait être ameliorées. La modélisation mathématique peut aider à mieux comprendre la dynamique de la pénétration des ANC dans la tumeur et à améliorer l'efficacité du traitement.La modélisation pharmacocinétique-pharmacodynamique permet d'évaluer la réponse du traitement extit{in vivo} en fonction de la dose injectée. Dans ce travail, nous avons décrit plusieurs phénomènes biologiques avec des équations differentielles ordinaires : (i) la croissance tumorale avec un nouveau modèle réduit de Gompertz, (ii) la biodistribution des nanoparticules avec un modèle pharmacocinétique à deux compartiments, et (iii) la réponse au traitement avec un modèle de résistance. Tous les modèles ont été calibrés dans le cadre des modèles non linéaires à effets mixtes, qui décrivent la dynamique globale de la population ainsi que la variabilité individuelle.De plus, nous avons dérivé un modèle mathématique spatial avec la technique de développement asymptotique double-échelle pour décrire le transport des fluides et des nanoparticules dans le tissu tumoral. Cette méthodologie nous permet d'évaluer les barrières microscopiques qui empêchent une distribution homogène des ANC dans la tumeur. Finalement, nous proposons un schéma computationnel pour prédire l'accumulation des nanoparticules à partir des données individuels d'imagerie.

In risk assessment, understanding and predicting the effects of chemical compounds on the development of living beings are needed to understand and manage environmental and therapeutic toxicity. Due to its many experimental and regulatory advantages, and genetic homologies with humans, the zebrafish embryo is widely used for toxicity testing. As part of the European project Eu-ToxRisk,the objective of this work was to improve the extrapolation of the zebrafish embryo data to humans by developingtwo mathematical models able to explain and predict the occurrence of malformations during the zebrafish embryo first five days of development, following exposure valproic acid (VPA), a notorious teratogen, and nine of its analogues.First, a generic physiology-based pharmacokinetic model (PBPK) able to predict the concentrations of neutral or ionizable compounds in ten embryonic organs of interest. Organ growth is considered and the culture medium to organ partition coefficients are predicted by a QSAR sub-model. Metabolic clearance and a partition coefficient correction factor weresimultaneously estimated by Bayesian calibration of the model with embryo and culture medium concentration data of VPA and its analogues over five days of repeated dosing. Second, a multi-state Markovian pharmacodynamic (PD) model to predict the occurrence of malformations as a function of time and VPA exposure concentration. Finally, to describe the behavior of VPA in the embryo and the impact of time and exposure on malformations, the two models were coupled to generate a PK-PD model. The average internal concentration of VPA, predicted by the PBPK model, controls random transitions between states. By Bayesian calibration with malformation data, the transition rates between states were estimated, allowing estimation oftransition probabilities and associated effective concentrations.; En évaluation de risques, comprendre et prédire les effets des substances chimiques sur le développement des êtres vivants sont d’une nécessité grandissante pour évaluer la toxicité environnementale ou thérapeutique. Au vu de ses nombreux avantages expérimentaux, réglementaires et de ses homologies génétiques avec l’Homme, l’embryon de poisson zèbre est largement utilisé pour les tests de toxicité. Dans le cadre du projet européen Eu-ToxRisk et pour améliorer l’extrapolation à l’Homme des données obtenues chez l’embryon de poisson zèbre, l’objectif de nos travaux était de développer deux modèles mathématiques pour expliquer et prédire les malformations observées au cours des cinq premiers jours de développement de l’embryon de poisson zèbre, suite à l’exposition à différentes concentrations d’acide valproïque (VPA), tératogène notoire, et neuf de ses analogues: Premièrement, un modèle pharmacocinétique (PK) générique basé sur la physiologie (PBPK) capable de prédire les concentrations de composés neutres ou ionisables dans dix organes d’intérêt d’étude de l’embryon. La croissance des organes est considérée et les coefficients de partage entre milieu de culture et organes sont prédits par un sous-modèle QSAR. La clairance métabolique et un facteur de correction des coefficients de partage ont été estimés simultanément par ajustement bayésien du modèle aux données de concentrations de VPA et de ses analogues dans l’embryon et le milieu de culture au cours de cinq jours de dosages répétés. Deuxièmement, un modèle multi-états Markovien pharmacodynamique (PD) capable de prédire l’occurrence de malformations en fonction du temps et de la concentration d’exposition en VPA. Enfin, pour décrire le comportement du VPA dans l’organisme de l’embryon et l’impact de l’exposition au cours du temps sur le développement de malformations, les deux modèles ont été couplés pour générer un modèle PK-PD. La concentration interne moyenne de VPA, prédite par le modèle PBPK, contrôle les transitions aléatoires entre états. Par ajustement bayésien aux données de malformations, les taux de transitions d’un état à l’autre ont été estimés, permettant ainsi de déterminer les probabilités de transition résultantes et les concentrations effectives associées.

In risk assessment, understanding and predicting the effects of chemical compounds on the development of living beings are needed to understand and manage environmental and therapeutic toxicity. Due to its many experimental and regulatory advantages, and genetic homologies with humans, the zebrafish embryo is widely used for toxicity testing. As part of the European project Eu-ToxRisk,the objective of this work was to improve the extrapolation of the zebrafish embryo data to humans by developingtwo mathematical models able to explain and predict the occurrence of malformations during the zebrafish embryo first five days of development, following exposure valproic acid (VPA), a notorious teratogen, and nine of its analogues.First, a generic physiology-based pharmacokinetic model (PBPK) able to predict the concentrations of neutral or ionizable compounds in ten embryonic organs of interest. Organ growth is considered and the culture medium to organ partition coefficients are predicted by a QSAR sub-model. Metabolic clearance and a partition coefficient correction factor weresimultaneously estimated by Bayesian calibration of the model with embryo and culture medium concentration data of VPA and its analogues over five days of repeated dosing. Second, a multi-state Markovian pharmacodynamic (PD) model to predict the occurrence of malformations as a function of time and VPA exposure concentration. Finally, to describe the behavior of VPA in the embryo and the impact of time and exposure on malformations, the two models were coupled to generate a PK-PD model. The average internal concentration of VPA, predicted by the PBPK model, controls random transitions between states. By Bayesian calibration with malformation data, the transition rates between states were estimated, allowing estimation oftransition probabilities and associated effective concentrations.; En évaluation de risques, comprendre et prédire les effets des substances chimiques sur le développement des êtres vivants sont d’une nécessité grandissante pour évaluer la toxicité environnementale ou thérapeutique. Au vu de ses nombreux avantages expérimentaux, réglementaires et de ses homologies génétiques avec l’Homme, l’embryon de poisson zèbre est largement utilisé pour les tests de toxicité. Dans le cadre du projet européen Eu-ToxRisk et pour améliorer l’extrapolation à l’Homme des données obtenues chez l’embryon de poisson zèbre, l’objectif de nos travaux était de développer deux modèles mathématiques pour expliquer et prédire les malformations observées au cours des cinq premiers jours de développement de l’embryon de poisson zèbre, suite à l’exposition à différentes concentrations d’acide valproïque (VPA), tératogène notoire, et neuf de ses analogues: Premièrement, un modèle pharmacocinétique (PK) générique basé sur la physiologie (PBPK) capable de prédire les concentrations de composés neutres ou ionisables dans dix organes d’intérêt d’étude de l’embryon. La croissance des organes est considérée et les coefficients de partage entre milieu de culture et organes sont prédits par un sous-modèle QSAR. La clairance métabolique et un facteur de correction des coefficients de partage ont été estimés simultanément par ajustement bayésien du modèle aux données de concentrations de VPA et de ses analogues dans l’embryon et le milieu de culture au cours de cinq jours de dosages répétés. Deuxièmement, un modèle multi-états Markovien pharmacodynamique (PD) capable de prédire l’occurrence de malformations en fonction du temps et de la concentration d’exposition en VPA. Enfin, pour décrire le comportement du VPA dans l’organisme de l’embryon et l’impact de l’exposition au cours du temps sur le développement de malformations, les deux modèles ont été couplés pour générer un modèle PK-PD. La concentration interne moyenne de VPA, prédite par le modèle PBPK, contrôle les transitions aléatoires entre états. Par ajustement bayésien aux données de malformations, les taux de transitions d’un état à l’autre ont été estimés, permettant ainsi de déterminer les probabilités de transition résultantes et les concentrations effectives associées.

La témocilline est une molécule ancienne, qui a été peu utilisée du fait de son spectre étroit, mais qui est aujourd’hui présentée comme une alternative aux carbapénèmes pour le traitement des infections à Entérobactérales sensibles. L’EUCAST a récemment établi des concentrations critiques de la témocilline en les limitant à Escherichia coli, Klebsiella spp. (à l’exception de K. aerogenes) et Proteus mirabilis, par manque de données sur les autres espèces. Ces concentrations sont différentes des concentrations critiques actuellement utilisées, recommandées par le CA-SFM. Nous avons évalué la sensibilité in vitro de 103 souches d’Entérobactérales du groupe III collectées prospectivement au CHU de Rouen, et analyser l’impact de la méthode utilisée sur la catégorisation clinique selon les recommandations françaises et européennes. Dans notre série, la sensibilité à la témocilline des Entérobactérales (84% selon le CA-SFM et 98% catégorisées sensibles à forte posologie selon l’EUCAST) était à peine inférieure à celle de E. coli dans la littérature. Contrairement à ce que suggère l’EUCAST, l’activité de la témocilline pourrait ainsi être évaluée sur les Entérobactérales du groupe III, lesquelles sont très fréquemment sensibles, même à la concentration critique de 8 mg/L recommandée par le CA-SFM. Par ailleurs, la comparaison des méthodes d’évaluation incite à confirmer la résistance détectée par l’automate VITEK® ou par la méthode des disques par la détermination d’une CMI par ETEST®, ces méthodes ayant tendance à surestimer la résistance à la témocilline.

Ibrutinib, the first-in-class Bruton Tyrosine Kinase inhibitor, is indicated for the treatment of chronic lymphocytic leukemia (CLL). CLL is characterized by the accumulation of abnormal B cells in the bone marrow, lymphoid organs and blood. Ibrutinib's pharmacokinetics (PK) is highly variable between patients and its bioavailability is very low. Ibrutinib has several effects on lymphocytes: reduction of proliferation, stimulation of release from the lymph nodes into the circulation, inhibition of the homing phenomenon and stimulation of death. In CLL, different profiles of circulating lymphocyte dynamics have been observed. In particular, some patients show hyperlymphocytosis at the beginning of treatment. Data from the PK-E3i study including 89 patients treated with ibrutinib for various hematological malignancies were analyzed. A population PK model describing plasmatic concentrations of ibrutinib and its major metabolite, dihydrodiol ibrutinib, was developed and validated. Patients who stopped ibrutinib due to toxicity during the first year of follow-up were shown to have significantly higher ibrutinib plasmatic exposure than those who did not. No difference was observed in patients who stopped treatment due to disease progression. This PK model was then used to develop a PK-PD model describing circulating lymphocyte dynamics in CLL patients treated with ibrutinib. The final model quantifies the impact of ibrutinib plasmatic concentrations on this dynamic. The model was able to capture the different response profiles and quantify the main effects of ibrutinib, which are the stimulation of lymphocyte release from the lymph nodes into the circulation and the stimulation of lymphocyte death. Finally, we also developed a population PK model for idelalisib, another kinase inhibitor indicated for the treatment of CLL. This model was developed on real-life data and was consistent with previously published results., L'ibrutinib, premier inhibiteur de la Bruton Tyrosine Kinase, est indiqué dans le traitement de la leucémie lymphoïde chronique (LLC). La LLC se caractérise par l'accumulation de lymphocytes B anormaux dans la moelle osseuse, les organes lymphoïdes et le sang. C'est un médicament présentant une pharmacocinétique (PK) très variable et une biodisponibilité très faible. Ses effets sur les lymphocytes sont : la diminution de la prolifération, la stimulation du relargage depuis les ganglions vers la circulation sanguine, l'inhibition du homing, et la stimulation de leur mort. Dans la LLC, différents profils de l'évolution du taux de lymphocytes circulants ont été identifiés, avec l'observation d'une hyperlymphocytose en début de traitement pour certains patients. Les données de l'étude PK-E3i incluant 89 patients traités par ibrutinib pour différentes hémopathies malignes ont été analysées. Un modèle PK de population décrivant l'évolution des concentrations d'ibrutinib et de son principal métabolite a été développé et validé. Ce modèle a permis de quantifier la variabilité inter- et intra-individuelle de la PK de l'ibrutinib et de son métabolite. Il a été montré que les patients ayant arrêté leur traitement par ibrutinib pour cause de toxicité au cours de la première année de suivi avaient une exposition plasmatique significativement plus élevée que les autres. Aucune différence n'a été observée chez les patients ayant arrêté leur traitement pour cause de progression de leur maladie. Ce modèle PK a ensuite été utilisé pour construire un modèle PK-PD décrivant l'évolution du taux de lymphocytes circulants au cours du temps chez des patients atteints de LLC traités par ibrutinib. Ce modèle a permis de quantifier l'impact de la concentration plasmatique d'ibrutinib sur cette évolution. Le modèle final décrit les différents profils de réponse et quantifie les principaux effets de l'ibrutinib que sont la stimulation du relargage des lymphocytes depuis les ganglions vers la circulation et la stimulation de la mort des lymphocytes circulants. Enfin, nous avons également développé un modèle PK de population de l'idelalisib, un autre inhibiteur de kinase indiqué dans le traitement de la LLC. Ce modèle développé sur des données de vie réelle est en accord avec des résultats précédemment publiés.

Drug distribution from blood to tissues, where pharmacological and/or toxic effects occur, often involves transporters that control their passage across biological membranes. Organic-Anion Transporting Polypeptides (OATP), among other hepatocyte transporters, mediate the hepatic elimination of many drugs. Some OATPs are expressed in other organs where their impact for pharmacokinetics is unclear.The aim of this work was to develop original imaging methods to selectively measure the OATP-mediated transport at the blood-tissue interface. First, we used [99mTc]mebrofenin, a radiopharmaceutical routinely used for hepatobiliary scintigraphy. In rats, we validated a targeted pharmacological inhibition protocol, feasible in Humans, allowing to study the sinusoidal OATP activity apart from biliary excretion,in a non-invasive way.Then we optimized the analysis methods of PET (positron emission tomography) kinetics obtained using the new OATP-substrate probe [11C]glyburide, used for the first time in Humans. A whole-body dynamic acquisition method enabled quantitative determination of OATP function in the liver and other tissues in primate and in Humans.Translational imaging offers novel perspectives for original pharmacokinetic studies, that could not be envisioned in humans so far. Thanks to the development of radiopharmaceuticals to measure drug transporters activity and to the optimization of imaging data analysis, it is possible to study their functional impact on drug distribution and elimination at the tissue level in humans., La distribution des médicaments du sang vers les tissus, où ils exercent leurs effets pharmacologiques et/ou toxiques, implique souvent des transporteurs qui régulent leur passage membranaire. Les transporteurs Organic Anion-Transporting Polypeptide (OATP), avec d’autres systèmes de transporteurs hépatocytaires, participent à l’élimination hépatique de nombreux médicaments. Certains OATPs ont été retrouvés dans d’autres organes où leurs répercussions pharmacocinétiques restent mal connues.L’objectif de ce travail a été de développer des approches d’imagerie originales permettant de mesurer sélectivement l’importance du transport OATP à l’interface sang-tissu. Tout d’abord, nous avons utilisé la [99mTc]mébrofénine, un radiopharmaceutique classiquement utilisé pour la scintigraphie hépatobiliaire. Chez le rat, nous avons validé un protocole d’inhibition pharmacologique ciblé, réalisable chez l’Homme, permettant de distinguer l’activité OATP sinusoïdale de l’activité d’excrétion biliaire, de manière non-invasive.Nous avons ensuite optimisé les méthodes d’analyse des images dynamiques TEP (tomographie par émission de positons) issues d’une nouvelle sonde substrat OATP, le [11C]glyburide, utilisée pour la première fois chez l’Homme. Une approche d’acquisition corps-entier dynamique nous a permis de quantifier l’activité OATP dans les tissus hépatiques et extra-hépatiques chez le primate puis chez l’Homme.L’imagerie translationnelle ouvre des perspectives d’études pharmacocinétiques originales, jusqu’alors inenvisageables chez l’Homme. Le développement de radiopharmaceutiques dédiés à la mesure de l’activité des transporteurs et l’optimisation de l’analyse des données d’imagerie qui en sont issues permettent d’en apprécier les répercussions fonctionnelles sur les étapes de distribution et d’élimination.

Contexte et objectifs de l’étude : le rituximab est un anticorps monoclonal chimérique anti CD20 utilisé depuis plus de 20 ans dans le traitement de diverses pathologies d’onco-hématologie. Ses caractéristiques pharmacocinétiques atypiques, l’absence de fenêtre thérapeutique et la forte variabilité dans la réponse thérapeutique rendent nécessaires la poursuite d’études pour mieux caractériser les relations pharmacocinétiques et pharmacocinétiques/pharmacodynamiques. Afin de répondre aux attentes des hématologues de l’AP-HM, il a été décidé de mettre en place le suivi thérapeutique pharmacologique du rituximab. Le travail présenté ici répond à deux objectifs : d’une part le développement et la validation d’une méthode de dosage du rituximab, d’autre part la réalisation de simulations de profils pharmacocinétiques typiques du rituximab et l’identification des paramètres pharmacocinétiques individuels des patients du service d’hématologie par approche bayésienne à partir de modèles publiés dans la littérature.Matériel et méthodes : la technique choisie pour la méthode de dosage est la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. La préparation des échantillons consiste en une extraction en phase solide avec enrichissement en immunoglobulines G. La sélection des peptides protéotypiques du rituximab est réalisée en amont par la société Promise Advanced Proteomics. Il faut ensuite sélectionner des transitions de quantification et de qualification. La validation de la méthode est basée sur les recommandations de l’Agence Européenne des Médicaments. Deux modèles ont été sélectionnés dans la littérature afin de réaliser des simulations de profils pharmacocinétiques avec une fonction du package mlxR du logiciel R, Simulx. Ces deux modèles se distinguent par une description différente de l’élimination spécifique du rituximab : soit une élimination médiée par la cible soit une clairance variant avec le temps. Les valeurs publiées des paramètres PK de population de chaque étude ont été utilisées pour faire ces simulations.Résultats et discussion : la transition de quantification et les deux transitions de qualification sélectionnées appartiennent au même peptide protéotypique. Le gradient utilisé au cours de l’analyse chromatographique a été optimisé, ainsi que les valeurs de la tension de cône et de l’énergie de collision. L’ensemble des critères de performance a été validé. Des échantillons prélevés chez des patients du service d’hématologie de l’hôpital de la Conception (AP-HM, Marseille) ont été dosés afin de tester la méthode de dosage avec des échantillons cliniques. Concernant les simulations, malgré des choix de modélisation de l’élimination différents, les profils pharmacocinétiques obtenus sont semblables. Les deux modèles permettent ensuite, par approche bayésienne de déterminer les paramètres pharmacocinétiques de chacun des patients prélevés en hématologie.Conclusion et perspectives : la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem est une méthode robuste et spécifique qui offre l’avantage de pouvoir doser plusieurs mAb en simultané. La capacité des deux modèles sélectionnés à estimer les paramètres PK individuels doit être testée sur un plus grand nombre de patients : en fonction des résultats, il sera décidé de les utiliser en routine ou de développer un nouveau modèle. Le développement du suivi thérapeutique pharmacologique des anticorps monoclonaux se justifie par l’aspiration à une médecine personnalisée mais aussi par des considérations pharmaco-économiques.

Le cabozantinib est une molécule multi-cibles indiquée dans la prise en charge des carcinomes rénaux a cellules claires en situation métastatique. Cependant les données cliniques obtenues montrent un profil de toxicité préoccupant à la dose standard quotidienne de 60mg, occasionnant de fréquentes réductions empiriques de posologie suite à l’apparition de toxicités sévères, avec parfois un arrêt total du traitement. La survenue de ces effets indésirables impacte également de manière négative la compliance du patient, sa qualité de vie et in fine l’efficacité du traitement.Le développement d’une médecine de précision en oncologie repose essentiellement sur le démembrement de la biologie du cancer en permettant d’affiner la stratégie thérapeutique à adopter pour un patient donne. Cependant elle repose également sur la mise en place d’une stratégie d’individualisation des schémas posologiques, intégrant ainsi la dimension de variabilité interindividuelle affectant les paramètres pharmacocinétiques de chaque patient. A la vue de l’ensemble de ces éléments, l’objectif de nos travaux était de développer et valider une nouvelle technique bio analytique permettant d’implémenter le suivi thérapeutique pharmacologique du cabozantinib en pratique clinique de routine. L’association de stratégies de suivi thérapeutique, couplées a des approches de modélisation pharmacocinétique devrait ainsi permettre une personnalisation des schémas posologiques des thérapies ciblées orales et dans le cas présent du cabozantinib, et pourrait se révéler cliniquement pertinente dans un but de limitation de l’apparition des effets indésirables sévères et d’une amélioration de l’efficacité du traitement.

Septic syndromes are acute diseases associated with high mortality rate needing hospitalization in an intensive care unit. Compared to the general population, patients with sepsis present important physiological alterations leading to modifications of the pharmacokinetic properties of drugs. Concerning anti-infectives, a significant patient proportion may receive inappropriate dosing regimens, which makes the use of those agents difficult. The aim of this work is to develop tools making their use more efficient and safer based on statistic and pharmacokinetic models.First, a literature review about beta lactams pharmacokinetic variability in intensive care has been done. It has synthetized 70 studies presenting the distribution of their pharmacokinetic parameters and the determinants of their variability. Two populations were then analyzed. One was used to describe covariates influencing the attainment of a threshold maximal concentration predictive of its efficiency. The other one has permitted to describe its pharmacokinetics and develop a dosing optimization algorithm thanks to simulations. Results of these works showed that renal function influence efficacy target concentration attainment and refute the use of total body weight for individualized dosing determination. The algorithm proposed higher doses than recommended but was associated with therapeutic target attainment in more than 90% of cases. A similar work was done in 27 patients treated by cefepime under continuous hemofiltration and showed the interest of continuous perfusion to maximize its efficacy and safety. Finally, a modeling of lung and plasma tobramycin concentration was done in 10 sheeps under mechanical ventilation receiving tobramycin by intravenous or inhaled route. Results showed that the inhaled route could be an interesting alternative to treat pneumonia because it could limit transfer into systemic space which may be associated with adverse effects; Les syndromes septiques sont des pathologies aigües associées à un important taux de mortalité pouvant être pris en charge en service de réanimation dans les cas les plus graves. Comparés à la population générale, les patients atteints de sepsis vont présenter des altérations physiologiques importantes induisant une modification des propriétés pharmacocinétiques des traitements employés. Dans le cadre des anti-infectieux, une proportion non négligeable de patients va alors recevoir des posologies inappropriées ce qui rend leur maniement complexe. L'objectif de ce travail est de développer des outils optimisant leur utilisation par la construction et l'extrapolation de modèles statistiques et pharmacocinétiques.Dans un premier temps, une revue de la littérature sur la variabilité pharmacocinétique des bêta-lactamines en réanimation a été effectuée. Elle a permis la synthèse de 70 études en présentant la distribution des paramètres pharmacocinétiques ainsi que les déterminants de leur variabilité. Deux cohortes de patients traités par amikacine ont ensuite été analysées. L'une avait pour but de décrire les variables influençant l'atteinte d'une concentration maximale seuil jugeant de son efficacité. L'autre a permis de décrire sa pharmacocinétique et de produire un algorithme d'optimisation posologique via simulations. Les résultats de ces travaux ont montré que la fonction rénale influençait l'atteinte de concentrations efficaces et remettent en cause l'utilisation du poids corporel total pour le calcul individuel des posologies d'amikacine. L'algorithme proposait des doses bien plus importantes que celles recommandées mais permettait l'atteinte des cibles thérapeutiques dans plus 90% des cas. Un travail similaire a été réalisé chez 27 patients recevant du céfépime sous hémofiltration continue et montre l'intérêt de la perfusion continue pour maximiser à la fois son efficacité et sa tolérance. Enfin, une modélisation de la pharmacocinétique pulmonaire et plasmatique de la tobramycine a été menée chez 10 moutons placés sous ventilation mécanique recevant soit de la tobramycine par voie intra-veineuse, soit par voie inhalée. Les résultats montrent que la voie inhalée serait une bonne alternative dans le traitement des pneumonies car limiterait alors son passage systémique à risque d'effets indésirables

Cocaine addiction is a behavioral disorder that affects millions of people in Europe. Research on the neurobiological mechanisms of addiction relies heavily on the use of animal models. In the standard experimental setting, animals generally rats or mice, are given access to cocaine for self-administration but without access to other choice. In those conditions, it is difficult to know if drug use is influenced by addiction or by a lack of other rewards. In fact, when rats are offered a different option during access to cocaine (e.g., few seconds of access to sweet water), the large majority of them readily quits cocaine in favor of the nondrug option. At first glance, this finding is difficult to reconcile with otherwise well-established dopaminergic hypothesis of addiction. According to this hypothesis, cocaine has a high rewarding potential, compared to non-drug options (e.g. sweet solution), due to its action on dopaminergic neurons which consists in increasing extracellular dopamine liberation. Hence, when they have the choice, rats should choose cocaine to non-drug alternative in most cases. This apparent paradox may be resolved if one takes into account the delay defined by cocaine pharmacokinetics. Indeed, once adminis-tered, even via a very fast route of administration, like the intravenous route, cocaine needs time to reach brain dopaminergic terminals and produce its effects which introduces a delay to its rewarding effects. According to our hypothesis, if this delay is sufficiently long, it could de-value cocaine compared to other, more immediate but less rewarding non drug rewards. This PhD thesis work has consisted in testing this hypothesis. Our results confirm that the onset of dopaminergic effects of cocaine is above ten seconds. When the influence of this delay was neutralized during choice, rats shifted their preference to cocaine, demonstrating that cocaine induces a reward larger in magnitude than that of the non-drug alternative. Finally, this study also reveals important gaps in our understanding of drug reward delays and their impact on choice that need to be filled by future experimental and theoretical work., L'addiction à la cocaïne est un trouble comportemental qui touche plusieurs millions de personnes en Europe. L'étude des mécanismes neurobiologiques de ce trouble repose beau-coup sur l'utilisation de modèles animaux, généralement des rats ou des souris. Dans la situation expérimentale standard, ces animaux ont accès à la cocaïne sans autre choix possible. Dans ces conditions assez artificielles, il est difficile de savoir si leur consommation de cocaïne est in-fluencée par un état d'addiction ou plutôt par l'absence d'autres récompenses disponibles. En fait, quand on offre à des rats une autre récompense pendant l'accès à la cocaïne (e.g., de l'eau sucrée pendant quelques secondes), la vaste majorité d'entre eux s'abstient pour l'option alter-native. Ce résultat semble difficile à réconcilier avec les prédictions associées à l’hypothèse dopaminergique de l’addiction. Selon cette hypothèse, la libération supranormale de dopamine (aussi bien en intensité qu’en durée) provoquée par la cocaïne lui confère un pouvoir récom-pensant largement supérieur à celui d'autres récompenses (y compris l'eau sucrée), et devrait se traduire par un choix quasi-exclusif pour la drogue. Ce paradoxe apparent peut être résolu si l’on prend aussi en compte les délais imposés par la pharmacocinétique de la cocaïne. En effet, une fois administrée, même par une voie rapide comme la voie intraveineuse, il faut un certain temps à la cocaïne pour atteindre le circuit dopaminergique de la récompense dans le cerveau, ce qui impose un certain délai à la survenue des effets récompensants de la drogue. Selon notre hypothèse, si ce délai d'action était suffisamment long, il pourrait réduire la valeur de la cocaïne au moment du choix en-dessous de celle de la récompense alternative, moins récompensante mais plus immédiate. Ce travail de thèse avait pour but général de tester cette hypothèse. Nos résultats confirment que les effets de la cocaïne ne surviennent qu’après un délai de plusieurs dizaines de secondes. Par ailleurs, lorsque l’influence de ce long délai était neutralisée au mo-ment du choix, les animaux inversaient leur préférence en faveur de la cocaïne, confirmant que la cocaïne génère bien une quantité de récompense supérieure à l’option alternative. Ce travail nous révèle également d’importantes lacunes dans notre compréhension du délai-drogue et de son impact sur le choix. Afin d’y remédier, des études complémentaires, aussi bien théoriques qu’expérimentales, devront être envisagées à l’avenir.

Le sepsis est défini comme une dysfonction d’organe secondaire à une réponse inappropriée de l’hôte envers une infection. L’antibiothérapie joue un rôle clé dans la prise en charge du sepsis. Les paramètres pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PD) des molécules administrées, traduisant respectivement le devenir et l’effet du médicament dans l’organisme, sont des éléments indispensables à prendre en compte dans la thérapeutique. Or, les patients de réanimation présentent très souvent des altérations physiopathologiques importantes, pouvant énormément influencer les indexes PK/PD des antibiotiques. Un suivi pharmacologique par dosage des concentrations sériques du médicament et une adaptation des doses en temps réel paraissent donc essentiels pour maximiser l’efficacité thérapeutique et minimiser la toxicité. L’objectif de cette thèse est d’exposer les résultats préliminaires du protocole de recherche OPT-TAZ, une étude multicentrique, interrégionale et prospective qui concerne des patients adultes présentant un sepsis, hospitalisés en services de réanimation médico-chirurgicale des CHU d’Amiens, Lille et Rouen et recevant une antibiothérapie par l’association pipéracilline/tazobactam. Les résultats mettent en évidence une grande variabilité intra-individuelle et inter-individuelle de l’exposition à la pipéracilline/tazobactam chez cette population. Il existe également une variabilité importante des paramètres pharmacocinétiques (ke, T1/2, Vd) et des paramètres pharmacodynamiques (temps passé au-dessus la CMI). Nous montrons dans cette étude une association significative de certaines covariables avec l’exposition à la pipéracilline/tazobactam, tels que la clairance rénale, l’IMC et la ventilation. A terme, ces données de pharmacocinétique de population permettront de construire un modèle mathématique Bayésien, prédictif des concentrations sériques de pipéracilline/tazobactam, dans l’optique d’une prise en charge individualisée et optimisée.

Les compléments alimentaires mis en vente sur le marché comportent souvent des actifs qui, à l’origine, ne sont peu voire pas solubles. On parle d’actifs de classe BCS II. Lors du développement d’un produit pharmaceutique destiné à être administré par voie orale, les problèmes de solubilité doivent être résolus au plus vite. En effet, pour qu’un actif puisse agir sur son site d’action, il doit avoir des propriétés amphiphiles. En effet, il doit être à la fois hydrophile, pour pouvoir passer dans les différents fluides intestinaux mais il doit également être lipophile pour pouvoir passer à travers les membranes. Grâce au Biopharmaceutical Classification System, de nombreuses études ont été menées afin de trouver des techniques d’amélioration de la solubilité des actifs. Ce dossier traitera uniquement de trois actifs, peu solubles: astaxanthine, coenzyme Q10, et acide docosahexaénoïque. Plusieurs formulations ont été développées et publiées sur ces trois molécules. Elles seront recensées dans ce dossier afin d’analyser comment la solubilité de ces actifs peut être améliorée. Grâce à ces solutions apportées par les industriels, de nombreux compléments alimentaires voient leur biodisponibilité augmentée. Ils sont donc plus efficaces et peuvent ainsi être mis sur le marché.

Il existe peu de données sur la diffusion pleurale des antibiotiques utilisés dans les pleurésies infectieuses communautaires. Nous cherchons à décrire la pharmacocinétique pleurale de l'association amoxicilline et acide clavulanique. Les patients majeurs, hospitalisés au CHU d'Amiens en pneumologie pour une pleurésie infectieuse communautaire (compliquée ou à risque de complications) étaient inclus. Une antibiothérapie par amoxicilline/acide clavulanique (2g*3/j) était administrée par voie intraveineuse. Les concentrations pleurale et sérique de ces molécules étaient relevées au cours des 24heures suivant la 1ere injection. Les aires sous la courbe (AUC) de concentration en fonction du temps ont été estimées (méthode des trapèzes) et le ratio d'AUC pleurale/sérique a été calculé. Quatre patients ont été inclus entre avril 2019 et mai 2020. Une excellente diffusion pleurale a été observée avec des valeurs élevées pour les ratios AUC pleurale/sérique : entre 91 et 147% pour l'amoxicilline et entre 77 et 147% pour l'acide clavulanique. À H24, les concentrations pleurales variaient entre 3.14 et 34.9mg/L pour l'amoxicilline et entre 0.16 et 2.94mg/L pour l'acide clavulanique. L'évolution était défavorable chez 3 patients, avec un recours à la chirurgie (2 épanchements cloisonnés résiduels et 1 avec une fistule bronchopleurale). Toutefois, un contrôle du sepsis était obtenu chez tous les patients. Nos résultats préliminaires apportent des arguments forts en faveur d'une excellente diffusion de l'amoxicilline et de l'acide clavulanique dans le liquide pleural des patients présentant une infection pleurale compliquée.

As prescription drug use is enhanced along with the importance attached to physical activity to manage chronic medical conditions, the chance of pharmacokinetics interactions may increase. As a matter of fact, as age increases, as does the chance to be affected by a chronic pathology and thus need a medical treatment. Therefore, it is necessary to know that physical activity can influence pharmacokinetics parameters, which involve absorption, distribution, metabolism and elimination of the drug, and so influence its efficiency, even its toxicity.; A l’heure où la consommation de médicaments augmente parallèlement à l’importance accordée à l’activité physique (AP) pour gérer les affections chroniques, le risque d’interactions AP-pharmaco- cinétique du médicament peut s’accroitre. En effet, l’avancée en âge augmente la probabilité d’être touchée par une pathologie chronique et donc d’avoir un traitement médicamenteux. Il est donc nécessaire de savoir que l’activité physique peut avoir une influence sur les paramètres pharmaco- cinétiques impliquant l’absorption, la distribution, le métabolisme et l’élimination du médicament, et donc sur son efficacité, voire même sur sa toxicité.

International audience; ObjectiveThe pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) relationship between blood tétrahydrocannabinol (THC) concentrations after smoking and the ability to drive is poorly documented.MethodsTHC and its metabolites were measured in the blood of chronic users (CC, 1–2 joints/day) and 15 occasional users (CO, 1–2 joints/week) 12 times over 24 h after randomized placebo-controlled smoking containing 10 mg or 30 mg of THC. The effects were evaluated 7 times by a vigilance test (reaction time) and a driving simulator during the same period.ResultsThere is no PK/PD relationship. The blood concentration for THC and 11-OH-THC is maximal at the end of the consumption whereas the effects are strongest about 5 h later. After the same dose consumed, the blood concentration of THC is almost twice as high in CC than in CO. CC always have THC in the blood (>1 ng/mL) after 24 h whereas it is < 0.5 ng/mL in CO after approximately 6 h. The effects on reaction time are greater for CO (+19% at 10 mg and +27% at 30 mg) than for CC (+11% at 10 mg and +19% at 30 mg). This is also the case for the ability to drive where there is no dose effect (+25% driving error for CC vs. +34% in CO). The total effect on driving lasts about 8 h in CC and up to 13 h in CO.ConclusionCannabis has a deleterious effect on the ability to drive, delayed in time compared to the blood kinetics of THC.; ObjectifLa relation pharmacocinétique/pharmacodynamique (PK/PD) après une prise fumée de cannabis et l’aptitude à conduire est peu documentée.MéthodesLe tétrahydrocannabinol (THC) et ses deux principaux métabolites ont été mesurés dans le sang de 15 consommateurs chroniques (CC, 1–2 joints/j) et de 15 consommateurs occasionnels (CO, 1–2 joints/semaine) 12 fois pendant 24 h après consommation d’une cigarette contenant de manière randomisée du placebo, 10 mg ou 30 mg de THC. Les effets ont été évalués 7 fois par un test de vigilance (temps de réaction) et un simulateur de conduite durant la même période.RésultatsIl n’existe pas de relation PK/PD. La concentration sanguine en THC et 11-OH-THC est maximale dès la fin de la consommation alors que les effets sont maximums 5 à 6 h après. Après une même dose consommée, la concentration sanguine de THC est pratiquement deux fois plus élevée chez les CC que chez les CO. Les CC ont toujours du THC dans le sang (>1 ng/mL) après 24 h alors qu’il est < 0,5 ng/mL chez les CO après 6 h environ. Les effets sur l’allongement du temps de réaction sont plus importants pour les CO (+19 % à 10 mg et +27 % à 30 mg) que pour les CC (+11 % à 10 mg et +19 % à 30 mg), de même sur l’aptitude à conduire où on ne retrouve pas d’effet dose (+25 % d’erreur pour les CC vs +34 % chez les CO). L’effet total sur la conduite dure environ 8 h chez les CC et jusqu’à 13 h chez les CO.ConclusionLe cannabis a un effet délétère sur la conduite, décalé dans le temps par rapport à la cinétique sanguine du THC.

La Leucémie Aigüe Myéloïde (LAM), est une hémopathie maligne caractérisée par une prolifération de cellules myéloïdes immatures présentant une différenciation variable. Les LAM représentent un groupe de maladies biologiques hétérogènes impliquant le plus souvent la moelle osseuse et le sang périphérique. Elles peuvent toutefois se manifester dans les tissus extra-médullaires.Aujourd’hui et ce, depuis plusieurs décennies, la Cytarabine est un des deux piliers dans le traitement de la LAM en association avec des Anthracyclines selon un schéma « 7+3 » lors de la cure d’induction et le plus souvent en monothérapie durant les cures de consolidation. La Cytarabine et les Anthracyclines se présentent sous forme de solutions et sont administrées par voie intra-veineuse (IV). Leur activité n’est pas ciblée, par conséquent, celle-ci peut s’accompagner d’effets secondaires généraux comme des pancytopénies ou encore des toxicités cardiaques décrites pour les Anthracyclines. Ces toxicités pouvant conduire parfois jusqu’au décès toxique du patient, d’où l’intérêt des recherches qui ont conduit à une nouvelle formulation : le Vyxeos®.En effet, en août 2017, la Food and Drug Administration (FDA), a approuvé le Vyxeos® (Jazz Pharmaceutical), une formulation liposomale caractérisée par une co-encapsulation de Daunorubicine et Cytarabine (44mg/100 mg, respectivement) avec un ratio molaire fixe de 5 : 1), indiquée dans le traitement des patients adultes présentant une LAM nouvellement diagnostiquée, secondaire à un traitement (LAM-t) ou avec des anomalies associées aux myélodysplasies (LAM-MRC). Le Vyxeos® a obtenu une autorisation temporaire d’utilisation (ATU) de cohorte en France en juillet 2018, puis l’AMM pour cette même indication en août 2018.

Methotrexate is widely used in humans at low doses, once weekly, as an immunomodulating and anti-inflammatory drug. This drug may be an interesting therapeutic alternative for the management of autoimmune or hypersensitivity diseases in pets or horses. The main objective of our study is to evaluate its tolerance in dogs and horses, and to study its pharmacokinetic characteristics to determine an appropriate dosing regimen for each species. Our results show that methotrexate is well tolerated in animals. In dogs, mild adverse effects (anorexia or even vomiting or diarrhea) and intermittent elevations of liver enzymes are observed. In horses, the only adverse effects reported are elevations in liver enzymes, reversible upon discontinuation of treatment. Oral bioavailability is much lower than subcutaneous bioavailability, and less than 1 % in horses. The methotrexate clearance in dogs is slightly higher than in humans. In horses, reduced clearance and metabolism lead to a recommendation for lower doses. We suggest 0.2 mg/kg/week, which will have to be confirmed by clinical trials. Our second objective is to evaluate the efficacy of methotrexate in the treatment of atopic dermatitis in dogs in a double-blind Phase III clinical trial. Animal recruitment is still ongoing. The first results obtained on 6 dogs, however, are satisfactory in terms of clinical response to a dosage ranging from 0.25 to 0.5 mg/kg/week subcutaneously, Le méthotrexate est très utilisé chez l’homme à faible dose hebdomadaire, comme immunomodulateur et anti-inflammatoire. En médecine canine ou équine, il pourrait représenter une alternative intéressante pour traiter les maladies auto-immunes ou dues à un phénomène d’hypersensibilité. C’est pourquoi notre étude a pour principal objectif d’évaluer sa tolérance chez le chien et le cheval, et de déterminer un schéma posologique adapté à chaque espèce, par une approche pharmacocinétique. Nos résultats montrent que la tolérance du méthotrexate chez l’animal est bonne. Chez le chien, on note des effets secondaires peu graves (anorexie voire vomissements ou diarrhée) et des élévations intermittentes des enzymes hépatiques. Chez le cheval, les seuls effets secondaires enregistrés concernent les enzymes hépatiques, avec des élévations réversibles à l’arrêt du traitement. La biodisponibilité par voie orale est beaucoup plus faible que par voie sous-cutanée, et inférieure à 1% chez le cheval. La clairance de la molécule chez le chien est légèrement supérieure à l’homme. Chez le cheval, une clairance et un métabolisme réduit conduisent à recommander une diminution des doses. Nous proposons 0,2 mg/kg/semaine, ce qui devra être confirmé par des essais cliniques. Notre second objectif est d’évaluer l’efficacité du méthotrexate pour le traitement de la dermatite atopique du chien, au travers de la mise en place d’un essai clinique de phase III en double aveugle. Le recrutement des animaux est toujours en cours. Toutefois, les premiers résultats obtenus sur 6 chiens sont satisfaisants en terme de réponse clinique, à une posologie oscillant entre 0,25 et 0,5 mg/kg/semaine par voie sous-cutanée

Radiotherapy is used for 50% of the cancer treatments. However, its implementation is limited by the tolerance of healthy tissues. New strategies combining nanomedicine and cancer radiation therapy have been proposed a decade ago to improve the performances of the treatments. Hence, a growing interest appeared for high-Z metal-based nanoparticles (NPs) as potential radio-enhancers, to amplify the effects of radiations.In the first part of my work, an efficient and unique radiolysis method was optimized to produce in one step, small, PEGOH-coated platinum NPs dispersed in a sterile solution, with 100% production rate. These NPs are good radio-enhancers, they amplify the radiation effects of γ-rays and particularly particle beams. However, further surface functionalization of these NPs coated with PEGOH is challenging. In a second step, the same radiolysis method was used to produce other platinum-based NPs coated with PEG diamine. This coating allows grafting of various molecules such as fluorescent markers, drugs or radionuclides. These particles aggregate with a shape of nanoflowers. They can be lyophilized, which ensures long and easy storage, and facile reconstitute with different biological buffers. After physico-chemical characterization, their efficiency as radio-enhancers has been evaluated in vitro. Molecular scale experiments using plasmids as molecular bioprobes showed that these NPs amplify the induction of complex biodamage. We ascribed the amplification of the damage to the activating radiation induced physico-chemical processes.Moreover, blood compatibility of NPs when administered intravenously, is also crucial for their use in nanomedicine. The interaction of NPs with proteins especially, can cause potential harmful effects. Hence, the characterization of the impact of NPs on blood proteins, is a first step in the prevention of adverse effects. The second part of my work was dedicated to the development of a new multiparametric method to characterize the structural and stability changes of human serum albumin upon interaction with nanoagents. It was found that gadolinium-based NPs (AGuIX) and platinum-based NPs do not bind to proteins. Interestingly, they stabilize the protein structure due to preferential hydration mechanism. Finally, the use of NPs as multimodal contrasts agents to probe in vivo biodistribution and pharmacokinetic, was explored in the third part of my thesis. Platinum NPs were found to be not only efficient radio-enhancers but, thanks to their high x-ray attenuation coefficient, also potential contrast agent for computed tomography (CT) imaging. More interestingly, the amine-terminated NPs developed in my work were successfully functionalized with radionuclides. This opened an opportunity to observe them by positron emission tomography (PET) imaging, The preliminary biodistribution experiments performed with CT and PET techniques showed hepatic clearance and accumulation of the NPs in the tumor after several days.In conclusion, the major outputs of my work include the optimization of a rapid and efficient method to easily and rapidly produce sterile solutions of multimodal platinum-based radio-enhancers which can be detected by CT, PET and fluorescence imaging. Moreover, it includes the development of a new way to evaluate the impact of NPs on blood proteins prior to in vivo tests. These two achievements will hopefully contribute to boost the strategy of combining nanomedicine and radiation therapies., La radiothérapie est utilisée pour 50% des traitements contre le cancer. Cependant, sa mise en œuvre est limitée par la tolérance des tissus sains. De nouvelles stratégies associant nanomédecine et radiothérapie anticancéreuse ont été proposées il y a une dizaine d'années pour améliorer les performances des traitements. Un intérêt croissant est apparu pour les nanoparticules (NP) de Z élevé faites de métal en tant que radio-amplificateurs potentiels, pour augmenter les effets des radiations,Dans la première partie de mon travail, une méthode de radiolyse efficace et unique a été optimisée pour produire en une seule étape, de petites NPs de platine PEGylées dispersées dans une solution stérile, avec un rendement de production de 100%. Ces NP amplifient les effets des rayonnements comme les rayons γ et en particulier les faisceaux de particules. Cependant, la fonctionnalisation de surface de ces NP revêtues de PEGOH est difficile. Dans une deuxième étape, la même méthode de radiolyse a été utilisée pour produire d'autres NP à base de platine enrobées de PEG diamine. Ce revêtement permet de greffer diverses molécules telles que des marqueurs fluorescents, des médicaments ou des radionucléides. Ces particules PEGylées s'agrègent pour donner une forme de nanofleur. Elles peuvent être lyophilisées, ce qui garantit un stockage long et facile. Après caractérisation physico-chimique, leur efficacité en tant que radio-amplificateur a été évaluée in vitro. Des expériences à l'échelle moléculaire utilisant des plasmides comme biosondes moléculaires ont montré que ces NP amplifient l'induction de biodommages complexes. Nous avons attribué l'amplification de ces dommages aux processus physico-chimiques.En outre, la compatibilité sanguine des NP administrés par voie intraveineuse est également cruciale pour leur utilisation en nanomédecine. L'interaction avec les protéines en particulier peut provoquer des effets nocifs potentiels. Par conséquent, la caractérisation de l'impact des NP sur les protéines sanguines est une première étape dans la prévention de la toxicité et des effets indésirables. La deuxième partie de mon travail était consacrée au développement d'une nouvelle méthode multiparamétrique pour caractériser les changements structurels et de stabilité de l'albumine sérique humaine lors de l'interaction avec des nanoagents. Il a ainsi été constaté que les NP à base de gadolinium (AGuIX®) et les NP à base de platine ne se lient pas aux protéines. Fait intéressant, ils stabilisent la structure des protéines en raison d'un mécanisme d’hydratation.Enfin, l'utilisation des NP comme agents de contrastes multimodaux pour sonder la biodistribution in vivo et la pharmacocinétique a été explorée dans la troisième partie de ma thèse. Les NP de platine se sont révélées non seulement des radio-amplificateurs efficaces mais, grâce à leur coefficient d'atténuation des rayons X élevé, également un agent de contraste potentiel pour l'imagerie par tomodensitométrie (TDM). Plus intéressant encore, les NP à terminaison amine développées dans mon travail ont été fonctionnalisées avec succès avec des radionucléides. Cela a ouvert l'opportunité de les observer par imagerie par tomographie par émission de positons (TEP). Les expériences préliminaires de biodistribution ont montré une clairance hépatique et une accumulation des NP dans la tumeur persistant après plusieurs jours.En conclusion, les principaux résultats de mon travail comprennent l'optimisation d'une méthode rapide et efficace pour produire facilement et rapidement des solutions stériles de radio-amplificateurs multimodaux à base de platine qui peuvent également être détecté par TDM, TEP et fluorescence. De plus, il comprend le développement d'une nouvelle façon d'évaluer l'impact des NP sur les protéines sanguines avant les tests in vivo. Ces deux réalisations devraient contribuer à renforcer la stratégie combinant nanomédecine et radiothérapies.

The replacement of VKAs by DOACs is increasing, due to less constraining use for the patient and lower intra- and interindividual variability. Contrary to VKAs, DOACs are substrates of efflux pumps. These transporters are involved in the pharmacokinetics of DOACs, particularly in their absorption and both biliary and renal elimination. This work aimed to evaluate in vitro the role of P-gp and BCRP transporters in the pharmacokinetic variability of rivaroxaban, a direct specific activated factor X inhibitor. The first study focused on the interaction between riociguat and two DOACs, apixaban and rivaroxaban. The IC50 estimate highlighted the ability of the transfected MDCK cell models to detect the inhibition of BCRP-mediated efflux of both DOACs by riociguat, although this inhibition was not sufficiently strong to be clinically relevant. The second study focused on factors that could affect the results of in vitro rivaroxaban transport studies, in particular the expression levels of ABC transporters. Mass spectrometry analysis revealed a higher expression of P-gp and BCRP in transfected MDCK cells but also a different expression of transporters between two Caco-2 models coming from a different cell bank. Rivaroxaban efflux ratios and IC50s of specific inhibitors were correlated with the quantity of transporters detected in the different cell models. The third study was based on the development of an in vitro mode] of hepatic transport using the HepaRG cell line. HepaRG cells had characteristics similar to in vivo hepatocytes, particularly expression of functional canalicular efflux transporters which are involved in the biliary secretion of rivaroxaban. Accumulation studies showed that rivaroxaban was a substrate of hepatic efflux transporters and that canalicular secretion decreased in the presence of P-gp and BCRP inhibitors. Finally, in vitro cell models highlight the involvement of two efflux transporters, P-gp and BCRP, at the intestinal, renal and hepatic levels in the disposition of rivaroxaban, and that this transport can contribute to the pharmacokinetic variabilitv of rivaroxaban.; La prescription des AOD en remplacement des AVK est de plus en plus importante, du fait d'une utilisation moins contraignante pour le patient et d'une plus faible variabilité intra- et interindividuelle. Contrairement aux AVK, les AOD sont des substrats des pompes d'efflux. Ces transporteurs sont impliqués dans la pharmacocinétique des AOD, particulièrement dans leur absorption et dans leur élimination biliaire et rénale. L'objectif de ce travail de thèse a été d'évaluer in vitro le rôle des transporteurs P-gp et BCRP dans la variabilité pharmacocinétique du rivaroxaban, un inhibiteur direct du facteur Xa, La première étude a été axée sur l'étude d'une interaction entre le riociguat et deux AOD, l'apixaban et le rivaroxaban. L'estimation des IC50 a révélé la capacité des modèles cellulaires MDCK transfectés à détecter une inhibition de l'efflux lié à BCRP des deux AOD par le riociguat, bien que cette inhibition ne soit pas assez puissante pour être cliniquement pertinente. La seconde étude était centrée sur l'étude des facteurs pouvant faire varier les résultats des études de transport du rivaroxaban obtenus in vitro, en particulier la quantité des transporteurs ABC. Un analyse en spectrométrie de masse a révélé une expression plus élevée de P-gp et BCRP dans les cellules MDCK transfectées mais aussi une différence d'expression des transporteurs entre deux lignées Caco-2 issues d'une banque cellulaire différente. Les ratios d'efflux du rivaroxaban et les IC50 des inhibiteurs spécifiques étaient corrélés à la quantité de transporteurs mesurée dans les différents modèles. La troisième étude était basée sur la mise en place d'un modèle d'étude in vitro du transport hépatique, grâce à la lignée HepaRG. Ces cellules présentent des caractéristiques semblables aux hépatocytes in vivo, en particulier l'expression de transporteurs d'efflux fonctionnels au pôle canaliculaire, impliqués dans l'efflux biliaire du rivaroxaban. Des études d'accumulation ont démontré une prise en charge du rivaroxaban par les transporteurs d'efflux hépatiques, ainsi qu'une diminution de l'efflux dans les canalicules biliaires en présence d'inhibiteurs de P-gp et BCRP. Finalement, les modèles cellulaires in vitro démontrent que le rivaroxaban est pris en charge par deux transporteurs d'efflux, P-gp et BCRP, au niveau intestinal, rénal et hépatique, et que ce transport peut contribuer à la variabilité pharmacocinétique du rivaroxaban.

La prise en charge chimiothérapeutique de nombreuses tumeurs solides repose sur l’administration du 5-fluororacile (5-FU), qui est connu pour régulièrement induire des toxicités sévères et dans de rares cas des décès toxiques. Ces toxicités sont dues à l’importante variabilité interindividuelle de l’étape de détoxication hépatique du 5-FU par la Dihydro Pyrimidine Déhydrogénase (DPD). Cette variabilité interindividuelle s’explique en partie par des facteurs génétiques. Ainsi, toute diminution importante de l’activité de la DPD va se traduire, chez un patient recevant une dose standard de 5-FU, par un surdosage pouvant entrainer des toxicités, notamment hématologiques et digestives. Différentes méthodes ont été développées pour déterminer le statut DPD parmi lesquelles : le génotypage du gène DPYD, la mesure de l’uracilémie (U) associée ou non à la mesure de la dihydrouracilémie (UH2) permettant de calculer le ratio UH2/U. En février 2018, l’Agence Nationale de Sécurité du Médicament (ANSM) a préconisé la recherche d’un déficit en DPD pour tout patient concerné par une chimiothérapie intégrant des fluoropyrimidines sans préciser la méthode de cette recherche. Depuis décembre 2018 il est recommandé par l’Institut National du Cancer (INCa), et la Haute Autorité de Santé (HAS) de déterminer le statut de la DPD par phénotypage à l’aide de la mesure de l’uracilémie. Ces recommandations ont eu pour conséquences une importante augmentation de l’activité de phénotypage de la DPD au sein des laboratoires réalisant cette analyse. Ainsi, pour pouvoir absorber cette augmentation des demandes de phénotypage de la DPD, proposer une technique de dosage de l’uracilémie aisément transposable à tous les laboratoires, robuste, spécifique, et rapide semble être une démarche intéressante.

Lorsque deux médicaments sont co-administrées, des interactions médicamenteuses (IM) liées à la pharmacocinétique peuvent apparaitre. La prédiction du risque d’IM est une étape cruciale dans le développement d’un médicament. Les agences réglementaires du médicament ont rédigé des directives pour définir les objectifs et les exigences nécessaires à la prédiction du risque d’IM. La modélisation PBPK est de plus en plus utilisée pour répondre à ce type de problématiques lors de la soumission d’AMM. Cela souligne la confiance des agences dans l’utilisation de cette approche. Mon travail a consisté à amorcer la constitution d’une bibliothèque de modèles PBPK des molécules les plus communément co-administrées en oncologie. Pour cela j’ai identifié une liste de molécules pour lesquelles il y aurait un intérêt à développer un modèle PBPK pour répondre à une problématique d’IM. Puis, j’ai développé et qualifié deux modèles PBPK pour le géfitinib et l’atorvastatine à l’aide du logiciel SimCYP.

Tamoxifen and aromatase inhibitors are the main therapeutic options for adjuvant treatment of hormone-dependent breast cancer. High inter-individual variability of efficacy and toxicity of these drugs is observed which may be related to the variability of plasma drug concentrations. In the case of tamoxifen, its pharmacological activity depends on the formation of active metabolites, mainly endoxifen, via the cytochromes P450 (CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2C9, CYP2C19). Concerning letrozole, it is metabolised via the CYP2A6 and CYP3A4 isoenzymes. The variable activity of CYP, due to genetic polymorphisms or concomitant use of CYP inhibitors or inducers, may impact the plasma exposure to the active compounds and in fine, the efficacy and toxicity of the treatment. The pharmacokinetic-pharmacogenetic analyses of the data from first follow-up visit in the PHACS study (prospective, multicenter, national, 2000 patients, 6 follow-up visits during 3 years) demonstrated the impact of CYP2D6 phenotype, CYP3A4*22, CYP2C19*2, and CYP2B6*6 genotypes and of the concomitant use of CYP2D6 inhibitors on tamoxifen metabolism. The longitudinal pharmacokinetic data for tamoxifen and its metabolites (6 to 36 months follow-up visits) were analysed simultaneously using non-linear mixed effects modelling (population approach). A joint pharmacokinetic model for tamoxifen and six metabolites was developed and validated. The significant covariates in the final model were: CYP2D6 phenotype, CYP3A4*22 and CYP2B6*6 genotypes, CYP2D6 inhibitors, age and body weight. Simulations of alternative dosing regimens were performed to propose an individualised dose of tamoxifen for patients at risk of subtherapeutic exposure to endoxifen. The pharmacokinetic-pharmacogenetic data for letrozole were analysed using the population approach. A one-compartment model was developed and validated. CYP2A6 activity was significantly associated with letrozole clearance. The model was used for identification of non-adherent patients based on their steady-state plasma concentrations.; Le tamoxifène et les inhibiteurs de l’aromatase constituent les principaux médicaments en hormonothérapie utilisées dans le traitement adjuvant des cancers du sein hormono-dépendants. Une grande variabilité de l’efficacité et de la toxicité de ces traitements est observée et pourrait être liée à des différences de concentration du médicament au niveau du plasma. Dans le cas du tamoxifène, son activité pharmacologique est dépendante de la formation de métabolites actifs, notamment de l’endoxifène, par l’intermédiaire des cytochromes de la famille P450 (CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2C9, CYP2C19). Le létrozole, quant à lui, est métabolisé par le CYP2A6 et le CYP3A4. La variabilité de l’activité enzymatique de ces enzymes, due notamment aux polymorphismes génétiques et à la prise concomitante d’inhibiteurs ou d’inducteurs enzymatiques, pourrait avoir un impact sur les concentrations plasmatiques et in fine, sur l’efficacité et la toxicité du traitement. Les analyses pharmacocinétiques-pharmacogénétiques sur les données de la première visite de suivi de l’étude PHACS (étude prospective, multicentrique, nationale, 2000 patientes, 6 visites de suivi pendant 3 ans) ont démontré l’impact du phénotype CYP2D6, génotypes CYP3A4*22, CYP2C19*2 et CYP2B6*6 ainsi que de la prise concomitante des inhibiteurs de CYP2D6 sur la métabolisation du tamoxifène. L’analyse simultanée des concentrations plasmatiques du tamoxifène et de ses métabolites sur une durée de 3 ans (visites de 6 à 36 mois) a été effectuée par des modèles non-linéaires à effets mixtes (approche de pharmacocinétique de population). Un modèle pharmacocinétique décrivant les concentrations de tamoxifène et de six métabolites a été développé et validé. Les covariables significatives dans le modèle final étaient: le phénotype CYP2D6, les génotypes CYP3A4*22 et CYP2B6*6, les inhibiteurs de CYP2D6, l’âge et le poids. Des simulations de schémas d’administration alternatifs ont été effectuées afin de proposer des doses adaptées aux patientes à risque de sous-exposition à l’endoxifène. Les données pharmacocinétiques et pharmacogénétiques du létrozole ont été analysées par approche de pharmacocinétique de population. Un modèle monocompartimental a été développé et validé. L’activité de CYP2A6 était significativement associée à la clairance du létrozole. Le modèle pharmacocinétique a été utilisé pour identifier les patientes non-adhérentes au traitement en se basant sur leurs concentrations plasmatiques à l’état d’équilibre.

Tamoxifen and aromatase inhibitors are the main therapeutic options for adjuvant treatment of hormone-dependent breast cancer. High inter-individual variability of efficacy and toxicity of these drugs is observed which may be related to the variability of plasma drug concentrations. In the case of tamoxifen, its pharmacological activity depends on the formation of active metabolites, mainly endoxifen, via the cytochromes P450 (CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2C9, CYP2C19). Concerning letrozole, it is metabolised via the CYP2A6 and CYP3A4 isoenzymes. The variable activity of CYP, due to genetic polymorphisms or concomitant use of CYP inhibitors or inducers, may impact the plasma exposure to the active compounds and in fine, the efficacy and toxicity of the treatment. The pharmacokinetic-pharmacogenetic analyses of the data from first follow-up visit in the PHACS study (prospective, multicenter, national, 2000 patients, 6 follow-up visits during 3 years) demonstrated the impact of CYP2D6 phenotype, CYP3A4*22, CYP2C19*2, and CYP2B6*6 genotypes and of the concomitant use of CYP2D6 inhibitors on tamoxifen metabolism. The longitudinal pharmacokinetic data for tamoxifen and its metabolites (6 to 36 months follow-up visits) were analysed simultaneously using non-linear mixed effects modelling (population approach). A joint pharmacokinetic model for tamoxifen and six metabolites was developed and validated. The significant covariates in the final model were: CYP2D6 phenotype, CYP3A4*22 and CYP2B6*6 genotypes, CYP2D6 inhibitors, age and body weight. Simulations of alternative dosing regimens were performed to propose an individualised dose of tamoxifen for patients at risk of subtherapeutic exposure to endoxifen. The pharmacokinetic-pharmacogenetic data for letrozole were analysed using the population approach. A one-compartment model was developed and validated. CYP2A6 activity was significantly associated with letrozole clearance. The model was used for identification of non-adherent patients based on their steady-state plasma concentrations., Le tamoxifène et les inhibiteurs de l’aromatase constituent les principaux médicaments en hormonothérapie utilisées dans le traitement adjuvant des cancers du sein hormono-dépendants. Une grande variabilité de l’efficacité et de la toxicité de ces traitements est observée et pourrait être liée à des différences de concentration du médicament au niveau du plasma. Dans le cas du tamoxifène, son activité pharmacologique est dépendante de la formation de métabolites actifs, notamment de l’endoxifène, par l’intermédiaire des cytochromes de la famille P450 (CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2C9, CYP2C19). Le létrozole, quant à lui, est métabolisé par le CYP2A6 et le CYP3A4. La variabilité de l’activité enzymatique de ces enzymes, due notamment aux polymorphismes génétiques et à la prise concomitante d’inhibiteurs ou d’inducteurs enzymatiques, pourrait avoir un impact sur les concentrations plasmatiques et in fine, sur l’efficacité et la toxicité du traitement. Les analyses pharmacocinétiques-pharmacogénétiques sur les données de la première visite de suivi de l’étude PHACS (étude prospective, multicentrique, nationale, 2000 patientes, 6 visites de suivi pendant 3 ans) ont démontré l’impact du phénotype CYP2D6, génotypes CYP3A4*22, CYP2C19*2 et CYP2B6*6 ainsi que de la prise concomitante des inhibiteurs de CYP2D6 sur la métabolisation du tamoxifène. L’analyse simultanée des concentrations plasmatiques du tamoxifène et de ses métabolites sur une durée de 3 ans (visites de 6 à 36 mois) a été effectuée par des modèles non-linéaires à effets mixtes (approche de pharmacocinétique de population). Un modèle pharmacocinétique décrivant les concentrations de tamoxifène et de six métabolites a été développé et validé. Les covariables significatives dans le modèle final étaient: le phénotype CYP2D6, les génotypes CYP3A4*22 et CYP2B6*6, les inhibiteurs de CYP2D6, l’âge et le poids. Des simulations de schémas d’administration alternatifs ont été effectuées afin de proposer des doses adaptées aux patientes à risque de sous-exposition à l’endoxifène. Les données pharmacocinétiques et pharmacogénétiques du létrozole ont été analysées par approche de pharmacocinétique de population. Un modèle monocompartimental a été développé et validé. L’activité de CYP2A6 était significativement associée à la clairance du létrozole. Le modèle pharmacocinétique a été utilisé pour identifier les patientes non-adhérentes au traitement en se basant sur leurs concentrations plasmatiques à l’état d’équilibre.

La clozapine (CLZ) est le traitement de référence de la schizophrénie pharmaco-résistante, mais avec une absence de réponse chez 30 à 40% des patients. Elle est métabolisée à 70% par le CYP1A2 en N-desmethylclozapine (DMC). Un rapport CLZ/DMC élevé serait associé à une meilleure tolérance. Le polymorphisme génétique CYP1A2*1F (présent à 68% dans la population caucasienne) entraîne une augmentation de l’activité enzymatique. À l’état homozygote il serait associé à une moins bonne réponse à la clozapine, surtout chez les fumeurs. La fluvoxamine est un antidépresseur inhibiteur de la recapture de sérotonine ayant une action inhibitrice du CYP1A2. L’Unité pour Malades Difficiles du Centre Hospitalier du Rouvray accueille plusieurs patients atteints de schizophrénie pharmaco-résistante et fumeurs.Le génotypage du CYP1A2 n’a pas permis d’associer le génotype CYP1A2*1F/*1F à la résistance à la clozapine. Il a été constaté chez ces patients une corrélation entre la diminution du rapport CLZ/DMC et la consommation de tabac, de façon dose-dépendante. L’association à la fluvoxamine était corrélée à une augmentation dose-dépendante des rapports Concentration/Dose en clozapine et CLZ/DMC. Une évolution défavorable de la tolérance globale était corrélée à la clozapinémie chez les patients homozygotes CYP1A2*1F/*1F. L’intensité de la sédation était positivement corrélée au rapport CLZ/DMC.La pharmacogénétique de la clozapine et son association à la fluvoxamine s’intègrent dans une approche de médecine personnalisée, afin d’individualiser le traitement des patients atteints de schizophrénie résistante, et ainsi de favoriser l’efficacité et de limiter les effets secondaires.

Fighting against multidrug-resistant bacteria is a major priority set by World Health Organisation, since it is forecasted that multi-drug-resistant bacteria will be responsible for more deaths than cancer by 2050. In the current context, with only a few new antibiotic drugs active against multidrug-resistant bacteria approved every year, it is of importance to optimize the use of already available antibiotics. It is with this goal in mind, that semi-mechanistic models used to analyse results from PK/PD studies of antibiotics, can be developed. These mathematical tools enable quantification of concentration-effect relationships of drugs, used alone or in combination, in order to optimize their efficacy, prevent bacterial resistance, thus lengthening the period of usability of antibiotics. In this work, after a presentation of the methods used to study PK/PD of antibiotics alone and in combination, results from two projects are presented:1.A study of cefoxitin PK/PD against a Mycobacterium abscessus strain. Firstly, it was shown that after nebulisation of cefoxitin, pulmonary concentrations were 1000-fold higher than after intravenous administration, making cefoxitin a good candidate for nebulisation. In a second part, a semi-mechanistic PK/PD model was developed from in vitro data, enabling identification of concentration-effect relationships for two bacterial sub-populations while taking into account degradation of cefoxitin. 2.A study of the PK/PD of polymyxin B and minocycline association against a polymyxin B resistant Acinetobacter baumannii strain. This in vitro study incorporates data from time-kill experiments with quantification of a bacterial sub-population resistant to polymyxin B, enriched by complementary experiments providing information on the characteristics of this resistant sub-population. This data was analysed by semi-mechanistic PK/PD modelling, which made possible quantification of the strength of interaction between the two drugs and to form hypotheses about the mechanisms of the observed interaction.; La lutte contre les bactéries multirésistantes est une priorité majeure définie par l’Organisation Mondiale de la Santé, puisque les dernières prédictions estiment que les infections par des bactéries multirésistantes feront plus de morts que le cancer d’ici 2050. Dans le contexte actuel, avec un faible nombre de nouveaux antibiotiques mis sur le marché pour lutter contre les bactéries multirésistantes, il est important de d’optimiser l’utilisation des antibiotiques à notre disposition. C’est dans ce but que les modèles semi-mécanistiques servant à analyser les résultats d’études de PK/PD des antibiotiques peuvent être développés. Ces outils mathématiques permettent de quantifier les relations concentration-effet, de molécules seules ou de combinaisons de molécules afin d’optimiser leur efficacité, prévenir les résistances et donc prolonger la durée de vie des antibiotiques. Dans ce travail, après une présentation des méthodes d’étude de la PK/PD des antibiotiques seuls et en combinaison, les résultats de deux projets sont présentés :1.Une étude de la PK/PD de la céfoxitine contre une souche de Mycobacterium abscessus. Dans une première partie, il a été montré que l’administration de la céfoxitine par nébulisation permet d’obtenir des concentrations pulmonaires 1000 fois plus importantes qu’après une administration intraveineuse, faisant de la céfoxitine un bon candidat à la nébulisation. Dans la seconde partie un modèle PK/PD semi-mécanistique a été développé à partir de données in vitro, ce qui permet d’identifier la relation concentration-effet pour deux sous-populations bactériennes tout en tenant compte de la dégradation de la molécule.2.Une étude de la PK/PD de l’association polymyxine B et minocycline contre une souche d’Acinetobacter baumannii résistante à la polymyxine B. Cette étude in vitro comprend des données de bactéricidie avec suivi de la densité de bactéries résistantes à la polymyxine B, enrichies d’expériences complémentaires servant à préciser les caractéristiques de cette sous-population résistante. Ces données ont toutes été analysées par modélisation PK/PD semi-mécanistique, ce qui a notamment permis de quantifier l’importance de l’interaction entre les deux molécules et de formuler des hypothèses sur les mécanismes de cette interaction.

International audience

Therapeutic antibodies display complex pharmacokinetic properties. When the antigenic mass increases, they are eliminated faster, and thus an active disease is responsible for a fast clearance. Moreover, patients can produce antibodies to the drug, leading to a strongly accelerated clearance. In this work, we studied the variability of the pharmacokinetics and of the concentration-effect relationship of anti-TNFα antibodies in inflammatory bowel diseases (IBD). The intra-individual variability of infliximab was described using compartmental modelling, and the relationship between disease activity and clearance was demonstrated at the individual level. A model was built to detect clearance increases putatively linked to immunogenicity, independently from evidencing any anti-drug antibodies in blood samples, thus avoiding the analytical issues that hampers the detection of immunization. The time-varying pharmacokinetics was comfronted to the clinical response, showing that clearance was predicitive of the respsonse in induction and de-escalation settings. Therefore, it was hypothetized that monitoring the clearance could help the follow-up of the disease, as an early marker of disease activity and evolution. Last, it was shown that cumulated exposure to infliximab was linked to the risk of developping opportunistic infections. Based on this data, recommandations regarding the modalities of regimen adaptations could be built, that are currently lacking. All the work presented here contribute to enhance our knowledge of the pharmacology of anti-TNFα antibodies, but also of other therapeutic antibodies, and to improve their use in clinical settings., Les anticorps thérapeutiques ont une pharmacocinétique complexe. Lorsque la masse antigénique augmente, les anticorps thérapeutiques sont éliminés plus vite ; ainsi une maladie active détermine une clairance élevée. De plus, les patients peuvent s’immuniser contre le médicament, produisant des anticorps responsables d’une élimination très accélérée. Dans ce travail, nous avons étudié la variabilité de la pharmacocinétique et de la relation concentration-effet des anti-TNFα dans les maladies inflam-matoires chroniques de l’intestin (MICI). Nous avons décrit par modélisation compartimentale la variabilité pharmacocinétique intra-individuelle de l’infliximab et étudié ses sources, démontrant l’étroite relation entre activité de la maladie et clairance. Nous avons également proposé un modèle capable de détecter les variations de clairance évocatrices d’immunisation indépendamment de la mise en évidence des anticorps anti-médicaments, permettant de s’affranchir du manque de sensibilité analytique de la recherche d’immunisation.Les variations de pharmacocinétique au cours du temps ont été confrontées à la réponse clinique, et nous avons montré que la clairance était prédictive de la réponse en induction et au cours de la désescalade thérapeutique. Nous avons donc proposé que le monitoring des traitements puisse inclure un suivi de l’évolution de la clairance comme marqueur précoce de l’activité de la maladie. Enfin, nous avons montré que l’exposition cumulée était relié au risque d’infection opportuniste dans les MICI. Cela pose les bases de recommandations concernant les modalités d’adaptations poso-logiques qui font actuellement défaut. L’ensemble des travaux présentés ici contribuent à améliorer notre connaissance de la pharmacologie des anti-TNFα et des anticorps thérapeutiques en général et ainsi à optimiser leur utilisation chez les patients.

Therapeutic antibodies display complex pharmacokinetic properties. When the antigenic mass increases, they are eliminated faster, and thus an active disease is responsible for a fast clearance. Moreover, patients can produce antibodies to the drug, leading to a strongly accelerated clearance. In this work, we studied the variability of the pharmacokinetics and of the concentration-effect relationship of anti-TNFα antibodies in inflammatory bowel diseases (IBD). The intra-individual variability of infliximab was described using compartmental modelling, and the relationship between disease activity and clearance was demonstrated at the individual level. A model was built to detect clearance increases putatively linked to immunogenicity, independently from evidencing any anti-drug antibodies in blood samples, thus avoiding the analytical issues that hampers the detection of immunization. The time-varying pharmacokinetics was comfronted to the clinical response, showing that clearance was predicitive of the respsonse in induction and de-escalation settings. Therefore, it was hypothetized that monitoring the clearance could help the follow-up of the disease, as an early marker of disease activity and evolution. Last, it was shown that cumulated exposure to infliximab was linked to the risk of developping opportunistic infections. Based on this data, recommandations regarding the modalities of regimen adaptations could be built, that are currently lacking. All the work presented here contribute to enhance our knowledge of the pharmacology of anti-TNFα antibodies, but also of other therapeutic antibodies, and to improve their use in clinical settings.; Les anticorps thérapeutiques ont une pharmacocinétique complexe. Lorsque la masse antigénique augmente, les anticorps thérapeutiques sont éliminés plus vite ; ainsi une maladie active détermine une clairance élevée. De plus, les patients peuvent s’immuniser contre le médicament, produisant des anticorps responsables d’une élimination très accélérée. Dans ce travail, nous avons étudié la variabilité de la pharmacocinétique et de la relation concentration-effet des anti-TNFα dans les maladies inflam-matoires chroniques de l’intestin (MICI). Nous avons décrit par modélisation compartimentale la variabilité pharmacocinétique intra-individuelle de l’infliximab et étudié ses sources, démontrant l’étroite relation entre activité de la maladie et clairance. Nous avons également proposé un modèle capable de détecter les variations de clairance évocatrices d’immunisation indépendamment de la mise en évidence des anticorps anti-médicaments, permettant de s’affranchir du manque de sensibilité analytique de la recherche d’immunisation.Les variations de pharmacocinétique au cours du temps ont été confrontées à la réponse clinique, et nous avons montré que la clairance était prédictive de la réponse en induction et au cours de la désescalade thérapeutique. Nous avons donc proposé que le monitoring des traitements puisse inclure un suivi de l’évolution de la clairance comme marqueur précoce de l’activité de la maladie. Enfin, nous avons montré que l’exposition cumulée était relié au risque d’infection opportuniste dans les MICI. Cela pose les bases de recommandations concernant les modalités d’adaptations poso-logiques qui font actuellement défaut. L’ensemble des travaux présentés ici contribuent à améliorer notre connaissance de la pharmacologie des anti-TNFα et des anticorps thérapeutiques en général et ainsi à optimiser leur utilisation chez les patients.

Worldwide spread of antimicrobial resistance among community-acquired enterobacterales, especially ESBL, leads to a worrying consumption of last resort antibiotics like carbapenem. Derivative of ticarcillin, temocillin may be an attractive carbapenem-sparing agent including against some carbapenemase-producing enterobacterales (CPE). Nevertheless, there is still uncertainty regarding clinical breakpoints with 3 different values depending on countries (8 mg/L, 16 mg/L, 32 mg/L), moreover international consensus about this issue is awaited. In this context, three original studies were conducted along with a literature review. First, in vitro susceptibility to temocillin of 762 enterobacterales from community-acquired urinary tract infection was studied. In this area of low prevalence of ESBL and no CPE, the three routine susceptibility methods (disk diffusion, automate, Etest) were very accurate, epidemiological cut-off was set to 8 mg/L. Then, temocillin efficacy against enterobacterales producing or not producing ß-lactamase (ESBL or CPE) was assessed by two complementary murine models. We demonstrated that temocillin exposure reproducing 2 g q12h regimen showed efficacy against strains with temocillin MIC of 8 mg/L. This regimen exhibited a lower, even though significant, efficacy against strain with temocillin MIC of 16 mg/L. On the over hand, it was not observed significant efficacy against strain with temocillin MIC of 32 mg/L whatever the regimen used (2 g q12h or q8h). All together this results and the literature review support a clinical breakpoints of 8 mg/L for2 g q12h regimen, and 16 mg/L for 2 g q8h regimen. This last proposition correspond to the new susceptibility category : “Intermediate – Susceptible, increase exposure” from the last EUCAST recommendations.; Dans le monde entier l’antibiorésistance des entérobactérales communautaires, notamment par production de ß-lactamase à spectre étendu (E-BLSE), conduit à une consommation préoccupante d’antibiotique de dernier recours tels les carbapénèmes. Dérivé de la ticarcilline la témocilline pourrait représentée une alternative y compris sur certaines entérobactérales productrices de carbapénèmase (EPC). Néanmoins, il existe une incertitude concernant les concentrations critiques distinguant les entérobactérales sensibles des résistantes avec trois valeurs selon les pays utilisateurs de témocilline (8 mg/L, 16 mg/L ou 32 mg/L) tandis qu’une harmonisation internationale reste en attente. En ce contexte trois travaux originaux ont été poursuivi ainsi qu’une revue de la littérature. Il fut d’abord étudié in vitro la sensibilité à la témocilline de 762 entérobactérales responsables d’infection urinaire communautaire. Dans un contexte de prévalence faible des E-BLSE (5%) et nulle des EPC, les trois méthodes de routine (disque, automate, Etest) se sont révélées très fiables, la borne épidémiologique pour la témocilline s’établissant à 8 mg/L. Ensuite, l’efficacité de la témocilline vis-à-vis d’entérobactérales productrices ou non de ßlactamases (E-BLSE ou EPC) a été évaluée dans deux modèles murins complémentaires. Il a été montré l’efficacité de la témocilline à un schéma reproduisant la posologie humaine de 2 g toutes 12 h vis-à-vis d’entérobactérales pour lesquels la CMI de la témocilline était de 8 mg/L. L’efficacité de ce schéma posologique, bien que significative, était moindre vis-à-vis des isolats pour lesquels la CMI de la témocilline était de 16 mg/L. Par contre, il ne fut pas observé d’efficacité significative de la témocilline vis-à-vis des isolats avec une CMI à 32 mg/L quelques soit le schéma posologique (2 g toutes les 8 ou 12 h). L’ensemble de ces résultats, ainsi qu’une revue exhaustive des données de la littérature, conduisent à proposer une concentration critique de 8 mg/L pour le schéma posologique de 2 g toutes les 12 h, et de 16 mg/L pour celui de 2 g toutes les 8h. Cette dernière proposition correspondrait au « sensible à forte exposition », nouvelle définition de la catégorisation « intermédiaire » selon les dernières recommandations de l’EUCAST.

National audience; En raison du potentiel perturbateur endocrinien du BPS comparable à celui du BPA, des auteurs alertent la communauté scientifique sur le fait que le remplacement du BPA par le BPS pourrait s’ajouter aux cas des « substitutions regrettables ». L’exposition au BPS comme au BPA peut inhiber, par exemple, la production de testostérone comme cela a été montré à partir de modèles in vitro et ex vivo et in vivo chez les rongeurs. Elle peut aussi induire l’accumulation de lipides et modifier (influer) l’expression des gènes de l’adipogenèse. Les données pharmacocinétiques actuelles (PK) chez l’homme ne permettent de prédire l’exposition interne au BPS à partir des mesures de concentrations urinaires en BPS total. À partir de données pharmacocinétiques obtenues chez l’animal et l’homme, l’objectif du projet consiste à construire un modèle physiologique pour prédire l’exposition interne au BPS pour les principales voies d’exposition, c’est-à-dire les voies orale et cutanée.