A history and overview of phenotypic variability in CYP2D6 activity

CYP2D6 is a human cytochrome P450 that is responsible for the metabolism of a large number of drugs and chemicals. Interest in CYP2D6 has largely centered on the wide interindividual variability in its catalytic activity that stems from a common genetic polymorphism in the CYP2D6 gene. Two major phenotypes exist, extensive metabolizer (EM) and poor metabolizer (PM), together with the two less studied phenotypes of ultrarapid metabolizer (UM) and intermediate metabolizer. These phenotypes are the expression of an underlying allelomorphism in CYP2D6 and are also context dependent. Several drugs that are CYP2D6 substrates display polymorphic metabolism, that is, the existence in the population of multiple phenotypes, in particular EM and PM. The most notable drugs in this regard are debrisoquine and sparteine, although there are also data for a few others, in particular, dextromethorphan and metoprolol. Many nongenetic factors can alter the expression of CYP2D6 phenotypes, the most significant of which is the presence of other drugs. In this context, the EM phenotype may not be immutable, with potential conversion into a PM phenocopy, due to significantly impaired CYP2D6 metabolism in the presence of other CYP2D6 substrates and inhibitors. This phenotype interconversion generated great concern and helped drive the movement away from phenotyping based upon drug administration to genotyping of acquired DNA samples. However, ascertaining the presence of CYP2D6 alleles in a DNA sample does not determine the metabolism and pharmacokinetics of CYP2D6 substrates in that subject: it is a forecast, much like the weather forecast and, as we all know regarding the weather, the forecast can be inaccurate at times.

Influence of UGT1A9 intronic I399C4T polymorphism on SN-38 glucuronidation in Asian cancer patients

Genetic polymorphisms in hepatically expressed UGT1A1 and UGT1A9 contribute to the interindividual variability i-n irinotecan disposition and toxicity. We screened UGT1A1 (UGT1A1*60, g.−3140G>A, UGT1A1*28 and UGT1A1*6) and UGT1A9 (g.−118(T)9>10 and I399C>T) genes for polymorphic variants in the promoter and coding regions, and the genotypic effect of UGT1A9 I399C>T polymorphism on irinotecan disposition in Asian cancer patients was investigated. Blood samples were collected from 45 patients after administration of irinotecan as a 90 min intravenous infusion of 375 mg/m2 once in every 3 weeks. Genotypic–phenotypic correlates showed that cancer patients heterozygous or homozygous for the I399C>T allele had approximately 2-fold lower systemic exposure to SN-38 (P<0.05) and a trend towards a higher relative extent of glucuronidation (REG) of SN-38 (P>0.05). UGT1A1–1A9 diplotype analysis showed that patients harbouring the H1/H2 (TG6GT10T/GG6GT9C) diplotype had 2.4-fold lower systemic exposure to SN-38 glucuronide (SN-38G) compared with patients harbouring the H1/H5 (TG6GT10T/GG6GT10C) diplotype (P=0.025). In conclusion, this in vivo study supports the in vitro findings of Girard et al. and suggests that the UGT1A9 I399C>T variant may be an important glucuronidating allele affecting the pharmacokinetics of SN-38 and SN-38G in Asian cancer patients receiving irinotecan chemotherapy.

Evidence of associations between cytokine gene polymorphisms and quality of life in patients with cancer and their family caregivers

PURPOSE/OBJECTIVES: To identify latent classes of individuals with distinct quality-of-life (QOL) trajectories, to evaluate for differences in demographic characteristics between the latent classes, and to evaluate for variations in pro- and anti-inflammatory cytokine genes between the latent classes. DESIGN: Descriptive, longitudinal study. SETTING: Two radiation therapy departments located in a comprehensive cancer center and a community-based oncology program in northern California. SAMPLE: 168 outpatients with prostate, breast, brain, or lung cancer and 85 of their family caregivers (FCs). METHODS: Growth mixture modeling (GMM) was employed to identify latent classes of individuals based on QOL scores measured prior to, during, and for four months following completion of radiation therapy. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) and haplotypes in 16 candidate cytokine genes were tested between the latent classes. Logistic regression was used to evaluate the relationships among genotypic and phenotypic characteristics and QOL GMM group membership. MAIN RESEARCH VARIABLES: QOL latent class membership and variations in cytokine genes. FINDINGS: Two latent QOL classes were found: higher and lower. Patients and FCs who were younger, identified with an ethnic minority group, had poorer functional status, or had children living at home were more likely to belong to the lower QOL class. After controlling for significant covariates, between-group differences were found in SNPs in interleukin 1 receptor 2 (IL1R2) and nuclear factor kappa beta 2 (NFKB2). For IL1R2, carrying one or two doses of the rare C allele was associated with decreased odds of belonging to the lower QOL class. For NFKB2, carriers with two doses of the rare G allele were more likely to belong to the lower QOL class. CONCLUSIONS: Unique genetic markers in cytokine genes may partially explain interindividual variability in QOL. IMPLICATIONS FOR NURSING: Determination of high-risk characteristics and unique genetic markers would allow for earlier identification of patients with cancer and FCs at higher risk for poorer QOL. Knowledge of these risk factors could assist in the development of more targeted clinical or supportive care interventions for those identified.

Latent class analysis reveals distinct subgroups of patients based on symptom occurrence and demographic and clinical characteristics

Context Cancer patients experience a broad range of physical and psychological symptoms as a result of their disease and its treatment. On average, these patients report ten unrelieved and co-occurring symptoms. Objectives To determine if subgroups of oncology outpatients receiving active treatment (n=582) could be identified based on their distinct experience with thirteen commonly occurring symptoms; to determine whether these subgroups differed on select demographic, and clinical characteristics; and to determine if these subgroups differed on quality of life (QOL) outcomes. Methods Demographic, clinical, and symptom data from one Australian and two U.S. studies were combined. Latent class analysis (LCA) was used to identify patient subgroups with distinct symptom experiences based on self-report data on symptom occurrence using the Memorial Symptom Assessment Scale (MSAS). Results Four distinct latent classes were identified (i.e., All Low (28.0%), Moderate Physical and Lower Psych (26.3%), Moderate Physical and Higher Psych (25.4%), All High (20.3%)). Age, gender, education, cancer diagnosis, and presence of metastatic disease differentiated among the latent classes. Patients in the All High class had the worst QOL scores. Conclusion Findings from this study confirm the large amount of interindividual variability in the symptom experience of oncology patients. The identification of demographic and clinical characteristics that place patients are risk for a higher symptom burden can be used to guide more aggressive and individualized symptom management interventions.

Telomere length in circulating leukocytes is associated with lung function and disease

Several clinical studies suggest the involvement of premature ageing processes in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Using an epidemiological approach, we studied whether accelerated ageing indicated by telomere length, a marker of biological age, is associated with COPD and asthma, and whether intrinsic age-related processes contribute to the interindividual variability of lung function. Our meta-analysis of 14 studies included 934 COPD cases with 15 846 controls defined according to the Global Lungs Initiative (GLI) criteria (or 1189 COPD cases according to the Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) criteria), 2834 asthma cases with 28 195 controls, and spirometric parameters (forced expiratory volume in 1 s (FEV1), forced vital capacity (FVC) and FEV1/FVC) of 12 595 individuals. Associations with telomere length were tested by linear regression, adjusting for age, sex and smoking status. We observed negative associations between telomere length and asthma (β= −0.0452, p=0.024) as well as COPD (β= −0.0982, p=0.001), with associations being stronger and more significant when using GLI criteria than those of GOLD. In both diseases, effects were stronger in females than males. The investigation of spirometric indices showed positive associations between telomere length and FEV1 (p=1.07×10−7), FVC (p=2.07×10−5), and FEV1/FVC (p=5.27×10−3). The effect was somewhat weaker in apparently healthy subjects than in COPD or asthma patients. Our results provide indirect evidence for the hypothesis that cellular senescence may contribute to the pathogenesis of COPD and asthma, and that lung function may reflect biological ageing primarily due to intrinsic processes, which are likely to be aggravated in lung diseases.

Genome-wide mRNA expression correlates of viral control in CD4+ T-cells from HIV-1-infected individuals.

There is great interindividual variability in HIV-1 viral setpoint after seroconversion, some of which is known to be due to genetic differences among infected individuals. Here, our focus is on determining, genome-wide, the contribution of variable gene expression to viral control, and to relate it to genomic DNA polymorphism. RNA was extracted from purified CD4+ T-cells from 137 HIV-1 seroconverters, 16 elite controllers, and 3 healthy blood donors. Expression levels of more than 48,000 mRNA transcripts were assessed by the Human-6 v3 Expression BeadChips (Illumina). Genome-wide SNP data was generated from genomic DNA using the HumanHap550 Genotyping BeadChip (Illumina). We observed two distinct profiles with 260 genes differentially expressed depending on HIV-1 viral load. There was significant upregulation of expression of interferon stimulated genes with increasing viral load, including genes of the intrinsic antiretroviral defense. Upon successful antiretroviral treatment, the transcriptome profile of previously viremic individuals reverted to a pattern comparable to that of elite controllers and of uninfected individuals. Genome-wide evaluation of cis-acting SNPs identified genetic variants modulating expression of 190 genes. Those were compared to the genes whose expression was found associated with viral load: expression of one interferon stimulated gene, OAS1, was found to be regulated by a SNP (rs3177979, p = 4.9E-12); however, we could not detect an independent association of the SNP with viral setpoint. Thus, this study represents an attempt to integrate genome-wide SNP signals with genome-wide expression profiles in the search for biological correlates of HIV-1 control. It underscores the paradox of the association between increasing levels of viral load and greater expression of antiviral defense pathways. It also shows that elite controllers do not have a fully distinctive mRNA expression pattern in CD4+ T cells. Overall, changes in global RNA expression reflect responses to viral replication rather than a mechanism that might explain viral control.

Population pharmacokinetic and pharmacogenetic analysis of 6-mercaptopurine in paediatric patients with acute lymphoblastic leukaemia

WHAT IS ALREADY KNOWN ABOUT THIS SUBJECT center dot The cytotoxic effects of 6-mercaptopurine (6-MP) were found to be due to drug-derived intracellular metabolites (mainly 6-thioguanine nucleotides and to some extent 6-methylmercaptopurine nucleotides) rather than the drug itself. center dot Current empirical dosing methods for oral 6-MP result in highly variable drug and metabolite concentrations and hence variability in treatment outcome. WHAT THIS STUDY ADDS center dot The first population pharmacokinetic model has been developed for 6-MP active metabolites in paediatric patients with acute lymphoblastic leukaemia and the potential demographic and genetically controlled factors that could lead to interpatient pharmacokinetic variability among this population have been assessed. center dot The model shows a large reduction in interindividual variability of pharmacokinetic parameters when body surface area and thiopurine methyltransferase polymorphism are incorporated into the model as covariates. center dot The developed model offers a more rational dosing approach for 6-MP than the traditional empirical method (based on body surface area) through combining it with pharmacogenetically guided dosing based on thiopurine methyltransferase genotype. To investigate the population pharmacokinetics of 6-mercaptopurine (6-MP) active metabolites in paediatric patients with acute lymphoblastic leukaemia (ALL) and examine the effects of various genetic polymorphisms on the disposition of these metabolites. Data were collected prospectively from 19 paediatric patients with ALL (n = 75 samples, 150 concentrations) who received 6-MP maintenance chemotherapy (titrated to a target dose of 75 mg m(-2) day(-1)). All patients were genotyped for polymorphisms in three enzymes involved in 6-MP metabolism. Population pharmacokinetic analysis was performed with the nonlinear mixed effects modelling program (nonmem) to determine the population mean parameter estimate of clearance for the active metabolites. The developed model revealed considerable interindividual variability (IIV) in the clearance of 6-MP active metabolites [6-thioguanine nucleotides (6-TGNs) and 6-methylmercaptopurine nucleotides (6-mMPNs)]. Body surface area explained a significant part of 6-TGNs clearance IIV when incorporated in the model (IIV reduced from 69.9 to 29.3%). The most influential covariate examined, however, was thiopurine methyltransferase (TPMT) genotype, which resulted in the greatest reduction in the model's objective function (P

The Impact of R10-Hydroxywarfarin on CYP2C9-Mediated S-Warfarin Metabolism

Thesis (Master's)--University of Washington, 2014

β-Arrestin2 influences the response to methadone in opioid-dependent patients.

β-Arrestin2 (ARRB2) is a component of the G-protein-coupled receptor complex and is involved in μ-opioid and dopamine D(2) receptor signaling, two central processes in methadone signal transduction. We analyzed 238 patients in methadone maintenance treatment (MMT) and identified a haplotype block (rs34230287, rs3786047, rs1045280 and rs2036657) spanning almost the entire ARRB2 locus. Although none of these single nucleotide polymorphisms (SNPs) leads to a change in amino-acid sequence, we found that for all the SNPs analyzed, with exception of rs34230287, homozygosity for the variant allele confers a nonresponding phenotype (n=73; rs1045280C and rs2036657G: OR=3.1, 95% CI=1.5-6.3, P=0.004; rs3786047A: OR=2.5, 95% CI=1.2-5.1, P=0.02) also illustrated by a 12-fold shorter period of negative urine screening (P=0.01). The ARRB2 genotype may thus contribute to the interindividual variability in the response to MMT and help to predict response to treatment.

Population pharmacokinetic study to evaluate dosing strategies of imipenem in neonates and infants

Objective: Imipenem is a broad spectrum antibiotic used to treat severe infections in critically ill patients. Imipenem pharmacokinetics (PK) was evaluated in a cohort of neonates treated in the Neonatal Intensive Care Unit of the Lausanne University Hospital. The objective of our study was to identify key demographic and clinical factors influencing imipenem exposure in this population. Method: PK data from neonates and infants with at least one imipenem concentration measured between 2002 and 2013 were analyzed applying population PK modeling methods. Measurement of plasma concentrations were performed upon the decision of the physician within the frame of a therapeutic drug monitoring (TDM) programme. Effects of demographic (sex, body weight, gestational age, postnatal age) and clinical factors (serum creatinine as a measure of kidney function; co-administration of furosemide, spironolactone, hydrochlorothiazide, vancomycin, metronidazole and erythromycin) on imipenem PK were explored. Model-based simulations were performed (with a median creatinine value of 46 μmol/l) to compare various dosing regimens with respect to their ability to maintain drug levels above predefined minimum inhibitory concentrations (MIC) for at least 40 % of the dosing interval. Results: A total of 144 plasma samples was collected in 68 neonates and infants, predominantly preterm newborns, with median gestational age of 27 weeks (24 - 41 weeks) and postnatal age of 21 days (2 - 153 days). A two-compartment model best characterized imipenem disposition. Actual body weight exhibited the greatest impact on PK parameters, followed by age (gestational age and postnatal age) and serum creatinine on clearance. They explain 19%, 9%, 14% and 9% of the interindividual variability in clearance respectively. Model-based simulations suggested that 15 mg/kg every 12 hours maintain drug concentrations over a MIC of 2 mg/l for at least 40% of the dosing interval during the first days of life, whereas neonates older than 14 days of life required a dose of 20 mg/kg every 12 hours. Conclusion: Dosing strategies based on body weight and post-natal age are recommended for imipenem in all critically ill neonates and infants. Most current guidelines seem adequate for newborns and TDM should be restricted to some particular clinical situations.

Pantoprazole intraveineux aux soins intensifs pédiatriques: un modèle de pharmacocinétique de population

Objectifs : Définir les paramètres pharmacocinétiques du pantoprazole intraveineux en soins intensifs pédiatriques et déterminer l’influence qu’exercent sur ceux-ci les facteurs démographiques, le syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS), la dysfonction hépatique et l’administration d’un inhibiteur du cytochrome (CYP) 2C19. Méthode : Cent cinquante-six concentrations plasmatiques de pantoprazole provenant d’une population de 20 patients (âgés de 10 jours à 16.4 ans) à risque ou atteints d’une hémorragie gastroduodénale de stress, ayant reçu des doses quotidiennes de pantoprazole de 19.9 à 140.6 mg/1.73m2, ont été analysées selon les méthodes non compartimentale et de modélisation non linéaire à effets mixtes. Résultats : Une clairance médiane (CL) de 0.14 L/h/kg, un volume apparent de distribution de 0.20 L/kg et une demi-vie d’élimination de 1.7 h ont été déterminés via l’approche non compartimentale. Le modèle populationnel à deux compartiments avec une infusion d’ordre zéro et une élimination d’ordre un représentait fidèlement la cinétique du pantoprazole. Le poids, le SRIS, la dysfonction hépatique et l’administration d’un inhibiteur du CYP2C19 constituaient les covariables significatives rendant compte de 75 % de la variabilité interindividuelle observée pour la CL. Seul le poids influençait significativement le volume central de distribution (Vc). Selon les estimations du modèle final, un enfant de cinq ans pesant 20 kg avait une CL de 5.28 L/h et un Vc de 2.22 L. La CL du pantoprazole augmentait selon l’âge et le poids tandis qu’elle diminuait respectivement de 62.3%, 65.8% et 50.5% en présence d’un SRIS, d’un inhibiteur du CYP2C19 ou d’une dysfonction hépatique. Conclusion : Ces résultats permettront de guider les cliniciens dans le choix d’une dose de charge et dans l’ajustement des posologies du pantoprazole en soins intensifs pédiatriques dépendamment de facteurs fréquemment rencontrés dans cette population.

Caractérisation de la composante toxicocinétique du facteur d’ajustement pour la variabilité interindividuelle utilisé en analyse du risque toxicologique

Un facteur d’incertitude de 10 est utilisé par défaut lors de l’élaboration des valeurs toxicologiques de référence en santé environnementale, afin de tenir compte de la variabilité interindividuelle dans la population. La composante toxicocinétique de cette variabilité correspond à racine de 10, soit 3,16. Sa validité a auparavant été étudiée sur la base de données pharmaceutiques colligées auprès de diverses populations (adultes, enfants, aînés). Ainsi, il est possible de comparer la valeur de 3,16 au Facteur d’ajustement pour la cinétique humaine (FACH), qui constitue le rapport entre un centile élevé (ex. : 95e) de la distribution de la dose interne dans des sous-groupes présumés sensibles et sa médiane chez l’adulte, ou encore à l’intérieur d’une population générale. Toutefois, les données expérimentales humaines sur les polluants environnementaux sont rares. De plus, ces substances ont généralement des propriétés sensiblement différentes de celles des médicaments. Il est donc difficile de valider, pour les polluants, les estimations faites à partir des données sur les médicaments. Pour résoudre ce problème, la modélisation toxicocinétique à base physiologique (TCBP) a été utilisée pour simuler la variabilité interindividuelle des doses internes lors de l’exposition aux polluants. Cependant, les études réalisées à ce jour n’ont que peu permis d’évaluer l’impact des conditions d’exposition (c.-à-d. voie, durée, intensité), des propriétés physico/biochimiques des polluants, et des caractéristiques de la population exposée sur la valeur du FACH et donc la validité de la valeur par défaut de 3,16. Les travaux de la présente thèse visent à combler ces lacunes. À l’aide de simulations de Monte-Carlo, un modèle TCBP a d’abord été utilisé pour simuler la variabilité interindividuelle des doses internes (c.-à-d. chez les adultes, ainés, enfants, femmes enceintes) de contaminants de l’eau lors d’une exposition par voie orale, respiratoire, ou cutanée. Dans un deuxième temps, un tel modèle a été utilisé pour simuler cette variabilité lors de l’inhalation de contaminants à intensité et durée variables. Ensuite, un algorithme toxicocinétique à l’équilibre probabiliste a été utilisé pour estimer la variabilité interindividuelle des doses internes lors d’expositions chroniques à des contaminants hypothétiques aux propriétés physico/biochimiques variables. Ainsi, les propriétés de volatilité, de fraction métabolisée, de voie métabolique empruntée ainsi que de biodisponibilité orale ont fait l’objet d’analyses spécifiques. Finalement, l’impact du référent considéré et des caractéristiques démographiques sur la valeur du FACH lors de l’inhalation chronique a été évalué, en ayant recours également à un algorithme toxicocinétique à l’équilibre. Les distributions de doses internes générées dans les divers scénarios élaborés ont permis de calculer dans chaque cas le FACH selon l’approche décrite plus haut. Cette étude a mis en lumière les divers déterminants de la sensibilité toxicocinétique selon le sous-groupe et la mesure de dose interne considérée. Elle a permis de caractériser les déterminants du FACH et donc les cas où ce dernier dépasse la valeur par défaut de 3,16 (jusqu’à 28,3), observés presqu’uniquement chez les nouveau-nés et en fonction de la substance mère. Cette thèse contribue à améliorer les connaissances dans le domaine de l’analyse du risque toxicologique en caractérisant le FACH selon diverses considérations.

Implication du CYP2D6 dans la pharmacodynamie et la pharmacogénomique de l’oxycodone

La variabilité interindividuelle dans la réponse aux médicaments constitue une problématique importante pouvant causer des effets indésirables ou l’échec d’un traitement. Ces variabilités peuvent être causées par une diminution de l’activité de l’enzyme responsable du métabolisme de certains médicaments, fréquemment les cytochromes P450, un système enzymatique majeur dans le métabolisme de ces derniers. Ces enzymes sont sujets à des mutations génétiques appelées polymorphismes, qui altèrent l’activité métabolique. Il est donc important d’évaluer le rôle de ces enzymes dans le métabolisme des médicaments afin d’identifier leur responsabilité dans la variabilité interindividuelle de la réponse au traitement. Parmi l’important système enzymatique que représentent les cytochromes P450, l’isoenzyme CYP2D6 est particulièrement étudiée, ses variations métaboliques revêtant une haute importance clinique. L’un des substrats du CYP2D6 est l’oxycodone, un analgésique narcotique largement prescrit en clinique. Une grande variabilité est observée dans la réponse analgésique à l’oxycodone, variabilité pouvant être causée par un polymorphisme génétique. Il est connu que des variations génétiques dans le CYP2D6 compromettent la réponse analgésique à la codéine en rendant moins importante la formation de son métabolite actif, la morphine. Par analogie, plusieurs études supportent l’hypothèse selon laquelle le métabolite oxymorphone, formée par l’isoenzyme CYP2D6, serait responsable de l’analgésie de l’oxycodone. Une déficience génétique de l’enzyme compromettrait la réponse analgésique au médicament. Les travaux effectués dans le cadre de ce mémoire ont démontré que l’inhibition du CYP2D6 chez des sujets volontaires réduit de moitié la production d’oxymorphone, confirmant l’importante implication de l’enzyme dans le métabolisme de l’oxycodone. Ces résultats démontrent une forte ressemblance avec le métabolisme de la codéine, suggérant que l’oxymorphone pourrait être responsable de l’analgésie. Cependant, les travaux effectués n’ont pu établir de relation entre la concentration plasmatique d’oxymorphone et le niveau d’analgésie ressenti par les sujets. La continuation des études sur le mécanisme d’action de l’oxycodone dans la réponse analgésique est essentielle afin d’établir la source des variabilités interindividuelles expérimentées par les patients et ainsi d’éviter des effets secondaires ou lacunes dans le traitement.

Contrôle attentionnel et vieillissement normal : contribution à la mémoire de travail et variabilité interindividuelle

Dans le contexte actuel du vieillissement de la population, il importe de s’intéresser aux changements qui surviennent avec l’avancement en âge. Le vieillissement s’accompagne de modifications pour différentes fonctions cognitives, dont la mémoire de travail (MdeT), un système permettant le maintien temporaire et la manipulation d’une petite quantité d’informations. Les travaux de cette thèse portent sur le vieillissement normal de la MdeT et des fonctions de contrôle attentionnel (FCA) qui la sous-tendent (l’alternance, l’inhibition et la mise à jour). D’abord, la première étude (Chapitre II) visait à préciser l’effet du vieillissement normal sur la MdeT et sur chacune des FCA qui la sous-tendent. Elle avait également pour but d’identifier les FCA qui contribuent à la réalisation de différentes tâches de MdeT, et si cette contribution diffère selon le groupe d’âge. Des tâches mesurant chacune des FCA ainsi que des tâches de MdeT ont été administrées à des personnes âgées et à des jeunes adultes. Les analyses contrôlant pour le ralentissement cognitif ont révélé que les habiletés d’alternance et de mise à jour sont préservées chez les personnes âgées, mais que l’inhibition est atteinte comparativement aux jeunes adultes. Les analyses ont également montré que l’impact du vieillissement sur la MdeT dépend de la tâche utilisée. Enfin, les résultats ont indiqué que la contribution des FCA à la MdeT dépend à la fois de la tâche de MdeT et du groupe d’âge. En particulier, la mise à jour contribue davantage à la MdeT des personnes âgées qu’à celle des jeunes, ce qui pourrait refléter une tentative de compensation. La seconde étude (Chapitre III) avait pour objectif de caractériser la variabilité interindividuelle au niveau des FCA, pour les personnes âgées et pour les jeunes adultes. Des analyses hiérarchiques en grappes réalisées sur les habiletés d’alternance, d’inhibition et de mise à jour, ont permis de déterminer si différents profils de contrôle attentionnel étaient présents. L’étude cherchait également à déterminer si les individus appartenant à des profils de contrôle attentionnel distincts diffèrent quant à certaines variables intellectuelles ou de santé. Les analyses ont mis en évidence trois profils de contrôle attentionnel distincts parmi les personnes âgées, l’inhibition étant une FCA critique pour distinguer entre les trois sous-groupes. Trois profils de contrôle attentionnel ont également été identifiés chez les jeunes adultes, et ces profils étaient caractérisés par moins de variabilité intra-individuelle que ceux des âgés. Les analyses ont par ailleurs montré que les profils de contrôle attentionnel se distinguent sur certaines variables intellectuelles et de santé. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats seront discutées en fin de thèse (Chapitre IV).

Optimisation de l’administration des médicaments chez les enfants transplantés grâce à la pharmacocinétique de population

Ce travail de thèse porte sur l’application de la pharmacocinétique de population dans le but d’optimiser l’utilisation de certains médicaments chez les enfants immunosupprimés et subissant une greffe. Parmi les différents médicaments utilisés chez les enfants immunosupprimés, l’utilisation du busulfan, du tacrolimus et du voriconazole reste problématique, notamment à cause d’une très grande variabilité interindividuelle de leur pharmacocinétique rendant nécessaire l’individualisation des doses par le suivi thérapeutique pharmacologique. De plus, ces médicaments n’ont pas fait l’objet d’études chez les enfants et les doses sont adaptées à partir des adultes. Cette dernière pratique ne prend pas en compte les particularités pharmacologiques qui caractérisent l’enfant tout au long de son développement et rend illusoire l’extrapolation aux enfants des données acquises chez les adultes. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse ont étudié successivement la pharmacocinétique du busulfan, du voriconazole et du tacrolimus par une approche de population en une étape (modèles non-linéaires à effets mixtes). Ces modèles ont permis d’identifier les principales sources de variabilités interindividuelles sur les paramètres pharmacocinétiques. Les covariables identifiées sont la surface corporelle et le poids. Ces résultats confirment l’importance de tenir en compte l’effet de la croissance en pédiatrie. Ces paramètres ont été inclus de façon allométrique dans les modèles. Cette approche permet de séparer l’effet de la mesure anthropométrique d’autres covariables et permet la comparaison des paramètres pharmacocinétiques en pédiatrie avec ceux des adultes. La prise en compte de ces covariables explicatives devrait permettre d’améliorer la prise en charge a priori des patients. Ces modèles développés ont été évalués pour confirmer leur stabilité, leur performance de simulation et leur capacité à répondre aux objectifs initiaux de la modélisation. Dans le cas du busulfan, le modèle validé a été utilisé pour proposer par simulation une posologie qui améliorerait l’atteinte de l’exposition cible, diminuerait l’échec thérapeutique et les risques de toxicité. Le modèle développé pour le voriconazole, a permis de confirmer la grande variabilité interindividuelle dans sa pharmacocinétique chez les enfants immunosupprimés. Le nombre limité de patients n’a pas permis d’identifier des covariables expliquant cette variabilité. Sur la base du modèle de pharmacocinétique de population du tacrolimus, un estimateur Bayesien a été mis au point, qui est le premier dans cette population de transplantés hépatiques pédiatriques. Cet estimateur permet de prédire les paramètres pharmacocinétiques et l’exposition individuelle au tacrolimus sur la base d’un nombre limité de prélèvements. En conclusion, les travaux de cette thèse ont permis d’appliquer la pharmacocinétique de population en pédiatrie pour explorer les caractéristiques propres à cette population, de décrire la variabilité pharmacocinétique des médicaments utilisés chez les enfants immunosupprimés, en vue de l’individualisation du traitement. Les outils pharmacocinétiques développés s’inscrivent dans une démarche visant à diminuer le taux d'échec thérapeutique et l’incidence des effets indésirables ou toxiques chez les enfants immunosupprimés suite à une transplantation.