Etude d'administration contrôlée de cannabis et profils cinétiques des cannabinoïdes dans les fluides biologiques

Le cannabis est l'une des drogues illégales les plus consommées au monde. Le delta-9- tétrahydrocannabinol (THC) est le composé psychoactif majeur du cannabis et est fréquemment détecté dans le sang de conducteurs impliqués dans un accident de la route, alors qu'il est actuellement interdit de conduire sous l'influence du THC en Suisse comme dans de nombreux pays européens. La détection de ce composé dans le sang est suivie d'une série de mesures pénales et administratives à l'encontre du conducteur impliqué. Cette thèse intitulée « Etude d'administration contrôlée de cannabis et profils cinétiques dans les fluides biologiques » s'inscrit dans une étude toxicologique menée au Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV). Le but de cette étude est d'évaluer les effets du cannabis sur le fonctionnement du cerveau lorsque le consommateur accompli une tâche fondamentale de la conduite automobile. Pour cela, l'imagerie médicale par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) est combinée à un test informatisé simulant une tâche psychomotrice requise pour une conduite automobile sûre. Il s'agit d'un test de double tâche de poursuite d'une cible au moyen d'un curseur dirigé par un joystick, combiné à une tâche secondaire de détection de signaux routiers. Parallèlement, les profils cinétiques sanguins et salivaires des volontaires ont été déterminés grâce à des prélèvements effectués tout au long de la journée d'étude. Les objectifs principaux de ce travail de thèse sont les suivants : après une revue de la littérature existante sur les techniques d'analyse des cannabinoïdes dans les fluides biologiques, une méthode a été développée et validée pour ces composés dans la salive puis appliquée aux échantillons de l'étude. En parallèle, les échantillons sanguins et urinaires ont été analysés, en partie avec une méthode adaptée de celle développée pour la salive. Pour montrer la versatilité de cette méthode, celle-ci a été employée pour analyser des échantillons de bile qui a l'avantage de contenir des concentrations élevées de métabolites conjugués. Dans un deuxième temps, les dosages effectués sur le sang et la salive ont permis d'établir les profils cinétiques des cannabinoïdes, de déterminer leurs paramètres pharmacocinétiques et de les comparer. Les données obtenues ont montré que la concentration sanguine en acide 11-nor-9- carboxy-delta-9-tétrahydrocannabinol (THCCOOH) pouvait servir à distinguer les fumeurs occasionnels des fumeurs réguliers de cannabis, car elle est significativement plus élevée chez les consommateurs réguliers. De plus, d'autres cannabinoïdes présents dans la salive pourraient servir de marqueurs de consommation récente dans ce fluide biologique. Enfin, que ce soit dans le sang, la salive ou l'urine, des phytocannabinoïdes peuvent être utilisés comme marqueur de consommation de cannabis illégal car ils sont absents des médicaments à base de cannabis utilisant des préparations synthétiques ou purifiées du THC.

A new neuropsychological instrument measuring effects of age and drugs on fitness to drive: development, reliability, and validity of MedDrive

Background: Current guidelines underline the limitations of existing instruments to assess fitness to drive and the poor adaptability of batteries of neuropsychological tests in primary care settings. Aims: To provide a free, reliable, transparent computer based instrument capable of detecting effects of age or drugs on visual processing and cognitive functions. Methods: Relying on systematic reviews of neuropsychological tests and driving performances, we conceived four new computed tasks measuring: visual processing (Task1), movement attention shift (Task2), executive response, alerting and orientation gain (Task3), and spatial memory (Task4). We then planned five studies to test MedDrive's reliability and validity. Study-1 defined instructions and learning functions collecting data from 105 senior drivers attending an automobile club course. Study-2 assessed concurrent validity for detecting minor cognitive impairment (MCI) against useful field of view (UFOV) on 120 new senior drivers. Study-3 collected data from 200 healthy drivers aged 20-90 to model age related normal cognitive decline. Study-4 measured MedDrive's reliability having 21 healthy volunteers repeat tests five times. Study-5 tested MedDrive's responsiveness to alcohol in a randomised, double-blinded, placebo, crossover, dose-response validation trial including 20 young healthy volunteers. Results: Instructions were well understood and accepted by all senior drivers. Measures of visual processing (Task1) showed better performances than the UFOV in detecting MCI (ROC 0.770 vs. 0.620; p=0.048). MedDrive was capable of explaining 43.4% of changes occurring with natural cognitive decline. In young healthy drivers, learning effects became negligible from the third session onwards for all tasks except for dual tasking (ICC=0.769). All measures except alerting and orientation gain were affected by blood alcohol concentrations. Finally, MedDrive was able to explain 29.3% of potential causes of swerving on the driving simulator. Discussion and conclusions: MedDrive reveals improved performances compared to existing computed neuropsychological tasks. It shows promising results both for clinical and research purposes.

Aptitude au volant: quelle conduite [Aptitude to drive: what road to take?].

Tout médecin de premier recours devrait pouvoir se prononcer sur l'aptitude à la conduite automobile de son patient. La problématique du conducteur âgé, dépendant soit de l'alcool ou de drogues, sous traitement de médicaments psychotropes, ou encore diabétique, est abordée à la lumière des dispositions légales et des récentes recommandations. Cet article aborde également les aspects relatifs aux problèmes neurologiques, cardiologiques et orthopédiques. Any primary care doctor should be able to decide on the fitness to drive of a given patient. The issue of an older driver, patients addicted to alcohol or drugs, under current psychotropic drug treatment, or diabetic, is discussed in the light of legal provisions and current recommendations. This article also discusses aspects associated with neurological, cardiac and orthopedic issues.

A neuropsychological instrument measuring age-related cerebral decline in older drivers: development, reliability, and validity of MedDrive.

When facing age-related cerebral decline, older adults are unequally affected by cognitive impairment without us knowing why. To explore underlying mechanisms and find possible solutions to maintain life-space mobility, there is a need for a standardized behavioral test that relates to behaviors in natural environments. The aim of the project described in this paper was therefore to provide a free, reliable, transparent, computer-based instrument capable of detecting age-related changes on visual processing and cortical functions for the purposes of research into human behavior in computational transportation science. After obtaining content validity, exploring psychometric properties of the developed tasks, we derived (Study 1) the scoring method for measuring cerebral decline on 106 older drivers aged ≥70 years attending a driving refresher course organized by the Swiss Automobile Association to test the instrument's validity against on-road driving performance (106 older drivers). We then validated the derived method on a new sample of 182 drivers (Study 2). We then measured the instrument's reliability having 17 healthy, young volunteers repeat all tests included in the instrument five times (Study 3) and explored the instrument's psychophysical underlying functions on 47 older drivers (Study 4). Finally, we tested the instrument's responsiveness to alcohol and effects on performance on a driving simulator in a randomized, double-blinded, placebo, crossover, dose-response, validation trial including 20 healthy, young volunteers (Study 5). The developed instrument revealed good psychometric properties related to processing speed. It was reliable (ICC = 0.853) and showed reasonable association to driving performance (R (2) = 0.053), and responded to blood alcohol concentrations of 0.5 g/L (p = 0.008). Our results suggest that MedDrive is capable of detecting age-related changes that affect processing speed. These changes nevertheless do not necessarily affect driving behavior.

La toxicologie forensique, une discipline scientifique en plein essor [Forensic toxicology, a growing scientific discipline]

La recherche de substances ayant pu jouer un rôle direct ou indirect dans la cause de la mort ou ayant pu modifier le comportement d'un individu constitue la mission première de la toxicologie forensique. L'augmentation de la consommation de substances illégales et de médicaments dans les sociétés modernes a fait connaître à la toxicologie forensique un essor très important ces dernières décennies. D'autre part, les développements technologiques analytiques ont permis d'obtenir des outils très sensibles et spécifiques pour la recherche et le dosage d'une multitude de substances dans une grande variété d'échantillons biologiques, parfois présentes à des concentrations très faibles, conséquence d'une dose équivalente à la prise d'une seule unité galénique. Forensic toxicology has to bring evidence of substances that could have been involved directly or indirectly in the cause of death or that could influence the behaviour of somebody. The increase of the consumption of illegal and legal drugs in modern societies during last decades gave a boost to forensic toxicology. Moreover, improvement with analytical technology gave tools with high degrees of sensitivity and specificity for the screening and quantification of a large amount of substances in various biological specimens, even with very low concentration resulting of a single dose of medication.

First nationwide study on driving under the influence of drugs in Switzerland.

In Switzerland, a two-tier system based on impairment by any psychoactive substances which affect the capacity to drive safely and zero tolerance for certain illicit drugs came into force on 1 January 2005. According to the new legislation, the offender is sanctioned if Delta(9)-tetrahydrocannabinol THC is >or=1.5ng/ml or amphetamine, methamphetamine, 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA), 3,4-methylenedioxyethylamphetamine (MDEA), cocaine, free morphine are >or=15ng/ml in whole blood (confidence interval+/-30%). For all other psychoactive substances, impairment must be proven in applying the so-called "three pillars expertise". At the same time the legal blood alcohol concentration (BAC) limit for driving was lowered from 0.80 to 0.50g/kg. The purpose of this study was to analyze the prevalence of drugs in the first year after the introduction of the revision of the Swiss Traffic Law in the population of drivers suspected of driving under the influence of drugs (DUID). A database was developed to collect the data from all DUID cases submitted by the police or the Justice to the eight Swiss authorized laboratories between January and December 2005. Data collected were anonymous and included the age, gender, date and time of the event, the type of vehicle, the circumstances, the sampling time and the results of all the performed toxicological analyses. The focus was explicitly on DUID; cases of drivers who were suspected to be under the influence of ethanol only were not considered. The final study population included 4794 DUID offenders (4243 males, 543 females). The mean age of all drivers was 31+/-12 years (range 14-92 years). One or more psychoactive drugs were detected in 89% of all analyzed blood samples. In 11% (N=530) of the samples, neither alcohol nor drugs were present. The most frequently encountered drugs in whole blood were cannabinoids (48% of total number of cases), ethanol (35%), cocaine (25%), opiates (10%), amphetamines (7%), benzodiazepines (6%) and methadone (5%). Other medicinal drugs such as antidepressants and benzodiazepine-like were detected less frequently. Poly-drug use was prevalent but it may be underestimated because the laboratories do not always analyze all drugs in a blood sample. This first Swiss study points out that DUID is a serious problem on the roads in Switzerland. Further investigations will show if this situation has changed in the following years.

Substances psychoactives au volant: quelle conduite ? [Psychoactive substances and driving: which approach?]

Les problèmes médicaux concernant la conduite automobile deviennent de plus en plus compliqués et de plus en plus fréquents. Dans la plupart des cantons suisses, chaque médecin peut potentiellement être interpellé en tant que médecin-conseil d'un de ses patients. Le présent article s'intéresse particulièrement aux problèmes de toxicodépendance dans le cadre du contexte législatif actuel et de la complexité croissante des soins. Medical problems involving driving aptitude are more and more common nowadays. Each doctor in Switzerland could be asked to give a certificate of driving aptitude for one of his/her patient. This paper relates to the problem of substance abusers in the current legal context and the growing complexity of care.

Habiter touristique et agencement de l'espace urbain : le cas de Los Angeles : recherche sur le concours des compétences des individus quant à leurs manières de faire avec les épreuves spatiales d'une métapole touristique

Vivre, c'est passer d'un espace à un autre en essayant le plus possible de ne pas se cogner déclamait George Pérec. Cet énoncé poétiquement géographique pourrait résumer d'une certaine façon le défi de connaissance saisi par cette recherche. L'enjeu consiste effectivement à envisager le fait à'habiter, entendu dans son acception du « faire avec de l'espace » de la part des individus, comme n'allant pas de soi, de mettre en exergue le caractère problématique que constitue la pratique d'un lieu pour un individu. A ce titre, l'une des propositions de ce travail est de considérer tout lieu comme un assemblage d'épreuves spatiales face auxquelles les individus sont confrontés. La question se pose alors de savoir comment les individus font avec ces épreuves spatiales. L'hypothèse défendue dans ce travail est celle de la mobilisation, par ces derniers, de compétences - ressortissant d'une « capacité à » telle qu'exprimée par Wittgenstein dans le domaine linguistique, c'est-à-dire d'une « maîtrise technique » - et d'un capital spatial - que l'on peut faire synthétiquement correspondre à l'expérience accumulée par un individu en terme de pratique de lieux. L'argumentation étaye l'hypothèse que les manières d'habiter touristiquement une métropole dépendent notamment de ces deux éléments interdépendants dont dispose tout individu de façon variable et évolutive ; leur importance, sans déterminer aucunement des pratiques spécifiques, participe d'une maîtrise accrue de l'espace, d'une facilité pour faire avec les épreuves spatiales, atténuant le caractère potentiellement contraignant de ces dernières. Il s'agit donc d'une enquête menant une réflexion tout à la fois sur la dimension actorielle des individus, mais également sur le lieu en tant qu'espace habité : travailler sur cette question revient à investir la question de l'agencement urbain d'un lieu, c'est-à-dire d'appréhender la façon dont une configuration urbaine (les épreuves spatiales coïncidant avec les principales caractéristiques de cette dernière) est habitée, et plus particulièrement en l'occurrence ici, est habitée touristiquement. Pour aborder empiriquement cette problématique, l'enquête se focalise donc sur les touristes : d'une part pour leur faible degré de familiarité avec le lieu pratiqué (faire avec cet espace ne relève donc pas d'une routine) et d'autre part parce que leur présence dorénavant massive au sein des métropoles a des effets sur l'agencement de ces lieux qu'il est nécessaire d'envisager. Le laboratoire utilisé est celui de Los Angeles, cette aire urbaine de 18 millions de résidents : son étalement considérable, l'absence d'un centre-ville historiquement important, et la forte prégnance de sa métrique automobile étant des caractéristiques qui font de ce lieu un « exceptionnel normal » aux épreuves spatiales particulièrement proéminentes. La recherche avance à ce titre des arguments permettant d'en souligner un agencement, par les manières d'habiter des touristes, différencié du modèle classique de la métropole touristique : pour exprimer cette singularité, l'enquête étaye l'hypothèse consistant à qualifier ce lieu de métapole touristique. - Living is moving from one space to another while trying not to collide claimed George Pérec. This poetically geographic statement could in a way sum up the challenge seized by this research. The challenge is indeed to consider the fact of dwelling, in the sense of "make do with space" on the part of individuals, as not an evidence but highlighting the problematic characteristics of the practice of a place by people. Accordingly, one of the proposals of this work is to consider each place as a gathering of spatial stakes against which individuals are faced. The question then arises how are individuals facing these spatial stakes. The hypothesis debated in this work is that of the mobilization of skills such as "the ability of' as expressed by Wittgenstein in the linguistic field, i.e. a "technical mastery" - and a spatial capital - that can synthetically correspond to the experience accumulated by one single individual in terms of practice of places. Argument supports the hypothesis that the ways of touristically dwelling a metropolis depend on these two interdependent elements which everyone deal with in a variable and scalable manner; their importance, without determining any specific practices, participates in an increased proficiency of space, easing to make do with the space stakes, moderating the potentially binding character of the latter. It is therefore a survey leading a reflection both on the actorial dimension of individuals, but also on the place as a living space: working on this issue is exploring the question of the urban layout of a place, i.e. to understand how an urban configuration (the space stakes coinciding with the main features of the latter) is inhabited, and in particular in the present case, is touristically dwelled. To empirically address this issue, the inquiry therefore focuses on tourists: on the one hand for their low degree of familiarity with the place (make do with this space is therefore not a routine) and secondly because their now massive presence within the metropolis has effects on the layout of these places that is necessary to consider. The laboratory used is that of Los Angeles, this urban area of 18 million residents: its considerable spread, the absence of an historically important downtown» and high salience of "automobile metric" are features that make this place a "normal exceptional" with particularly prominent space stakes. Hence, research advances the arguments underlining the layout, by the ways of tourists dwelling different from the classical model of the metropolis: to express this uniqueness, the survey supports hypothesis to describe this place as a tourist metapolis.

'Good-genes' and 'compatible-genes' effects in an Alpine whitefish and the information content of breeding tubercles over the course of the spawning season.

Some models of sexual selection predict that individuals vary in their genetic quality and reveal some of this variation in their secondary sexual characteristics. Alpine whitefish (Coregonus sp.) develop breeding tubercles shortly before their spawning season. These tubercles are epidermal structures that are distributed regularly along the body sides of both males and females. There is still much unexplained variation in the size of breeding tubercles within both sexes and with much overlap between the sexes. It has been suggested that breeding tubercles function to maintain body contact between the mating partners during spawning, act as weapons for defence of spawning territories, or are sexual signals that reveal aspects of genetic quality. We took two samples of whitefish from their spawning place, one at the beginning and one around the peak of spawning season. We found that females have on average smaller breeding tubercles than males, and that tubercle size partly reveals the stage of gonad maturation. Two independent full-factorial breeding experiments revealed that embryo mortality was significantly influenced by male and female effects. This finding demonstrates that the males differed in their genetic quality (because offspring get nothing but genes from their fathers). Tubercle size was negatively linked to some aspects of embryo mortality in the first breeding experiment but not significantly so in the second. This lack of consistency adds to inconsistent results that were reported before and suggests that (i) some aspects of genetic quality are not revealed in breeding tubercles while others are, or (ii) individuals vary in their signaling strategies and the information content of breeding tubercles is not always reliable. Moreover, the fact that female whitefish have breeding tubercles of significant size while males seem to have few reasons to be choosy suggests that the tubercles might also serve some functions that are not linked to sexual signaling.

Effets du cannabis oral et du dronabinol sur la capacité à conduire [Effects of oral cannabis and dronabinol on driving capacity]

Two retrospective epidemiologic studies have shown that cannabis is the main psychoactive substance detected in the blood of drivers suspected of driving under the influence of psychotropic drugs. An oral administration double-blind crossover study was carried out with eight healthy male subjects, aged 22 to 30 years, all occasional cannabis smokers. Three treatments and one placebo were administered to all participants at a two week interval: 20 mg dronabinol, 16.5 mg D9-tétrahydrocannabinol (THC) and 45.7 mg THC as a cannabis milk decoction. Participants were asked to report the subjective drug effects and their willingness to drive under various circumstances on a visual analog scale. Clinical observations, a psychomotor test and a tracking test on a driving simulator were also carried out. Compared to cannabis smoking, THC, 11-OH-THC and THC-COOH blood concentrations remained low through the whole study (<13.1 ng THC/mL,<24.7 ng 11-OH-THC/mL and<99.9 ng THC-COOH/mL). Two subjects experienced deep anxiety symptoms suggesting that this unwanted side-effect may occur when driving under the influence of cannabis or when driving and smoking a joint. No clear association could be found between these adverse reactions and a susceptibility gene to propensity to anxiety and psychotic symptoms (genetic polymorphism of the catechol-O-methyltransferase). The questionnaires have shown that the willingness to drive was lower when the drivers were assigned an insignificant task and was higher when the mission was of crucial importance. The subjects were aware of the effects of cannabis and their performances on the road sign and tracking test were greatly impaired, especially after ingestion of the strongest dose. The Cannabis Influence Factor (CIF) which relies on the molar ratio of active and inactive cannabinoids in blood provided a good estimate of the fitness to drive.

Analysis, modelling and visualisation of spatiotemporal data for urban studies

The proportion of population living in or around cites is more important than ever. Urban sprawl and car dependence have taken over the pedestrian-friendly compact city. Environmental problems like air pollution, land waste or noise, and health problems are the result of this still continuing process. The urban planners have to find solutions to these complex problems, and at the same time insure the economic performance of the city and its surroundings. At the same time, an increasing quantity of socio-economic and environmental data is acquired. In order to get a better understanding of the processes and phenomena taking place in the complex urban environment, these data should be analysed. Numerous methods for modelling and simulating such a system exist and are still under development and can be exploited by the urban geographers for improving our understanding of the urban metabolism. Modern and innovative visualisation techniques help in communicating the results of such models and simulations. This thesis covers several methods for analysis, modelling, simulation and visualisation of problems related to urban geography. The analysis of high dimensional socio-economic data using artificial neural network techniques, especially self-organising maps, is showed using two examples at different scales. The problem of spatiotemporal modelling and data representation is treated and some possible solutions are shown. The simulation of urban dynamics and more specifically the traffic due to commuting to work is illustrated using multi-agent micro-simulation techniques. A section on visualisation methods presents cartograms for transforming the geographic space into a feature space, and the distance circle map, a centre-based map representation particularly useful for urban agglomerations. Some issues on the importance of scale in urban analysis and clustering of urban phenomena are exposed. A new approach on how to define urban areas at different scales is developed, and the link with percolation theory established. Fractal statistics, especially the lacunarity measure, and scale laws are used for characterising urban clusters. In a last section, the population evolution is modelled using a model close to the well-established gravity model. The work covers quite a wide range of methods useful in urban geography. Methods should still be developed further and at the same time find their way into the daily work and decision process of urban planners. La part de personnes vivant dans une région urbaine est plus élevé que jamais et continue à croître. L'étalement urbain et la dépendance automobile ont supplanté la ville compacte adaptée aux piétons. La pollution de l'air, le gaspillage du sol, le bruit, et des problèmes de santé pour les habitants en sont la conséquence. Les urbanistes doivent trouver, ensemble avec toute la société, des solutions à ces problèmes complexes. En même temps, il faut assurer la performance économique de la ville et de sa région. Actuellement, une quantité grandissante de données socio-économiques et environnementales est récoltée. Pour mieux comprendre les processus et phénomènes du système complexe "ville", ces données doivent être traitées et analysées. Des nombreuses méthodes pour modéliser et simuler un tel système existent et sont continuellement en développement. Elles peuvent être exploitées par le géographe urbain pour améliorer sa connaissance du métabolisme urbain. Des techniques modernes et innovatrices de visualisation aident dans la communication des résultats de tels modèles et simulations. Cette thèse décrit plusieurs méthodes permettant d'analyser, de modéliser, de simuler et de visualiser des phénomènes urbains. L'analyse de données socio-économiques à très haute dimension à l'aide de réseaux de neurones artificiels, notamment des cartes auto-organisatrices, est montré à travers deux exemples aux échelles différentes. Le problème de modélisation spatio-temporelle et de représentation des données est discuté et quelques ébauches de solutions esquissées. La simulation de la dynamique urbaine, et plus spécifiquement du trafic automobile engendré par les pendulaires est illustrée à l'aide d'une simulation multi-agents. Une section sur les méthodes de visualisation montre des cartes en anamorphoses permettant de transformer l'espace géographique en espace fonctionnel. Un autre type de carte, les cartes circulaires, est présenté. Ce type de carte est particulièrement utile pour les agglomérations urbaines. Quelques questions liées à l'importance de l'échelle dans l'analyse urbaine sont également discutées. Une nouvelle approche pour définir des clusters urbains à des échelles différentes est développée, et le lien avec la théorie de la percolation est établi. Des statistiques fractales, notamment la lacunarité, sont utilisées pour caractériser ces clusters urbains. L'évolution de la population est modélisée à l'aide d'un modèle proche du modèle gravitaire bien connu. Le travail couvre une large panoplie de méthodes utiles en géographie urbaine. Toutefois, il est toujours nécessaire de développer plus loin ces méthodes et en même temps, elles doivent trouver leur chemin dans la vie quotidienne des urbanistes et planificateurs.