Looking for Validity or Testing It? The Perils of Stepwise Regression, Extreme-Scores Analysis, Heteroscedasticity, and Measurement Error

When researchers introduce a new test they have to demonstrate that it is valid, using unbiased designs and suitable statistical procedures. In this article we use Monte Carlo analyses to highlight how incorrect statistical procedures (i.e., stepwise regression, extreme scores analyses) or ignoring regression assumptions (e.g., heteroscedasticity) contribute to wrong validity estimates. Beyond these demonstrations, and as an example, we re-examined the results reported by Warwick, Nettelbeck, and Ward (2010) concerning the validity of the Ability Emotional Intelligence Measure (AEIM). Warwick et al. used the wrong statistical procedures to conclude that the AEIM was incrementally valid beyond intelligence and personality traits in predicting various outcomes. In our re-analysis, we found that the reliability-corrected multiple correlation of their measures with personality and intelligence was up to .69. Using robust statistical procedures and appropriate controls, we also found that the AEIM did not predict incremental variance in GPA, stress, loneliness, or well-being, demonstrating the importance for testing validity instead of looking for it.

Extreme population differentiation in vulnerable slavemaking ant with fragmented distribution

Understanding levels of population differentiation and inbreeding are important issues in conservation biology, especially for social Hymenoptera with fragmented and small population sizes. Isolated populations are more vulnerable to genetic loss and extinction than those with extended continuous distributions. However, small populations are not always a consequence of a recent reduction of their habitat. Thus, determining the history of population isolation and current patterns of genetic variation of a species is crucial for its conservation. Rossomyrmex minuchae is a slave-making ant with patchy distribution in South Eastern Spain and is classified as vulnerable by the IUCN. In contrast, the other three known species of the genus are presumed to show more uniform distributions. Here we investigate the genetic diversity and population structure of R. minuchae and compare it with that found in two other species of the genus: R. anatolicus and R. quandratinodum. We conclude that although genetic diversity of R. minuchae is low, there is no evidence of a recent bottleneck, suggesting a gradual and natural fragmentation process. We also show extreme population differentiation at nuclear and mitochondrial markers, and isolation by distance at a local scale. Despite some evidence for inbreeding and low genetic variation within populations, we found almost no diploid males, a finding which contrasts with that expected in inbred Hymenoptera with single locus complementary sex determination. This could mean that sex is determined by another mechanism. We argue that continued low population size means that detrimental effects of inbreeding and low genetic variation are likely in the future. We suggest that a policy of artificial gene flow aimed at increasing within population variation is considered as a management option.

Comparative transcriptomics of extreme phenotypes of human HIV-1 infection and SIV infection in sooty mangabey and rhesus macaque.

High levels of HIV-1 replication during the chronic phase of infection usually correlate with rapid progression to severe immunodeficiency. However, a minority of highly viremic individuals remains asymptomatic and maintains high CD4+ T cell counts. This tolerant profile is poorly understood and reminiscent of the widely studied nonprogressive disease model of SIV infection in natural hosts. Here, we identify transcriptome differences between rapid progressors (RPs) and viremic nonprogressors (VNPs) and highlight several genes relevant for the understanding of HIV-1-induced immunosuppression. RPs were characterized by a specific transcriptome profile of CD4+ and CD8+ T cells similar to that observed in pathogenic SIV-infected rhesus macaques. In contrast, VNPs exhibited lower expression of interferon-stimulated genes and shared a common gene regulation profile with nonpathogenic SIV-infected sooty mangabeys. A short list of genes associated with VNP, including CASP1, CD38, LAG3, TNFSF13B, SOCS1, and EEF1D, showed significant correlation with time to disease progression when evaluated in an independent set of CD4+ T cell expression data. This work characterizes 2 minimally studied clinical patterns of progression to AIDS, whose analysis may inform our understanding of HIV pathogenesis.

Extreme self-monitoring, fear of hypoglycemia and obsessive-compulsive disorder in type 1 diabetes mellitus: when less is better

Background: Pre-existing psychological factors can strongly influence coping with type 1 diabetes mellitus and interfere with self-monitoring. Psychiatric disorders seem to be positively associated with poor metabolic control. We present a case of extreme compulsive blood testing due to obsessive fear of hypoglycemia in an adolescent with type 1 diabetes mellitus. Case report: Type 1 diabetes mellitus (anti GAD-antibodies 2624 U/l, norm < 9.5) was diagnosed in a boy aged 14.3 years [170 cm (+ 0.93 SDS), weight 50.5 kg (+ 0.05 SDS)]. Laboratory work-up showed no evidence for other autoimmune disease. Family and past medical history were unremarkable. Growth and developmental milestones were normal. Insulin-analog based basal-bolus regime was initiated, associated to standard diabetic education. Routine psychological evaluation performed at the onset of diabetes revealed intermittent anxiety and obsessivecompulsive traits. Accordingly, a close psychiatric follow-up was initiated for the patient and his family. An adequate metabolic control (HbA1c drop from >14 to 8%) was achieved within 3 months, attributed to residual -cell function. In the following 6 months, HbA1c rose unexpectedly despite seemingly adequate adaptations of insulin doses. Obsessive fear of hypoglycemia leading to a severe compulsive behavior developed progressively with as many as 68 glycemia measurements per day (mean over 1 week). The patient reported that he could not bear leaving home with glycemia < 15 mmol/l, ending up with school eviction and severe intra-familial conflict. Despite intensive psychiatric outpatient support, HbA1c rose rapidly to >14% with glycemia-testing reaching peaks of 120 tests/day. The situation could only be discontinued through psychiatric hospitalization with intensive behavioral training. As a result, adequate metabolic balance was restored (HbA1c value: 7.1 %) with acceptable 10-15 daily glycemia measurements. Discussion: The association of overt psychiatric disorders to type 1 diabetes mellitus is very rare in the pediatric age group. It can lead to a pathological behavior with uncontrolled diabetes. Such exceptional situations require long-term admissions with specialized psychiatric care. Slow acceptation of a "less is better" principle in glycemia testing and amelioration of metabolic control are difficult to achieve.

The increase in hydric volume is associated to contractile impairment in the calf after the world's most extreme mountain ultra-marathon

BACKGROUND: Studies have recently focused on the effect of running a mountain ultra-marathon (MUM) and their results show muscular inflammation, damage and force loss. However, the link between peripheral oedema and muscle force loss is not really established. We tested the hypothesis that, after a MUM, lower leg muscles' swelling could be associated with muscle force loss. The knee extensor (KE) and the plantar flexor (PF) muscles' contractile function was measured by supramaximal electrical stimulations, potentiated low- and high-frequency doublets (PS10 and PS100) of the KE and the PF were measured by transcutaneous electrical nerve stimulation and bioimpedance was used to assess body composition in the runners (n = 11) before (Pre) and after (Post) the MUM and compared with the controls (n = 8). RESULTS: The maximal voluntary contraction of the KE and the PF significantly decreased by 20 % Post-MUM in the runners. Hydration of the non-fat mass (NF-Hyd) and extracellular water volume (Ve) were increased by 12 % Post-MUM (p < 0.001) in the runners. Calf circumference (+2 %, p < 0.05) was also increased. Significant relationships were found for percentage increases in Ve and NF-Hyd with percentage decrease in PS10 of the PF (r = -0.68 and r = -0.70, p < 0.05) and with percentage increase of calf circumference (r = 0.72 and r = 0.73, p < 0.05) in the runners. CONCLUSIONS: The present study suggests that increases in circumference and in hydric volume are associated to contractile impairment in the calf in ultra-marathon runners.

Extracorporeal membrane oxygenation support after heart explantation: a proposal on how to deal with hyperacute rejection of heart transplant

Purpose: In extreme situations, such as hyperacute rejection of heart transplant or major bleeding per-operating complications, an urgent heart explantation might be the only means of survival. The aim of this experimental study was to improve the surgical technique and the hemodynamics of an Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) support through a peripheral vascular access in an acardia model. Methods: An ECMO support was established in 7 bovine experiments (59±6.1 kg) by the transjugular insertion to the caval axis of a self-expanded cannula, with return through a carotid artery. After baseline measurements of pump flow and arterial and central venous pressure, ventricular fibrillation was induced (B), the great arteries were clamped, the heart was excised and right and left atria remnants, containing the pulmonary veins, were sutured together leaving an atrial septal defect (ASD) over the cannula in the caval axis. Measurements were taken with the pulmonary artery (PA) clamped (C) and anastomosed with the caval axis (D). Regular arterial and central venous blood gases tests were performed. The ANOVA test for repeated measures was used to test the null hypothesis and a Bonferroni t method for assessing the significance in the between groups pairwise comparison of mean pump flow. Results: Initial pump flow (A) was 4.3±0.6 L/min dropping to 2.8±0.7 L/min (P B-A= 0.003) 10 minutes after induction of ventricular fibrillation (B). After cardiectomy, with the pulmonary artery clamped (C) it augmented not significantly to 3.5±0.8 L/min (P C-B= 0.33, P C-A= 0.029). Finally, PA anastomosis to the caval axis was followed by an almost to baseline pump flow augmentation (4.1±0.7 L/min, P D-B= 0.009, P D-C= 0.006, P D-A= 0.597), permitting a full ECMO support in acardia by a peripheral vascular access. Conclusions: ECMO support in acardia is feasible, providing new opportunities in situations where heart must urgently be explanted, as in hyperacute rejection of heart transplant. Adequate drainage of pulmonary circulation is pivotal in order to avoid pulmonary congestion and loss of volume from the normal right to left shunt of bronchial vessels. Furthermore, the PA anastomosis to the caval axis not only improves pump flow but it also permits an ECMO support by a peripheral vascular access and the closure of the chest.

Risk prediction of prevalent diabetes in a Swiss population using a weighted genetic score--the CoLaus Study.

AIMS/HYPOTHESIS: Several susceptibility genes for type 2 diabetes have been discovered recently. Individually, these genes increase the disease risk only minimally. The goals of the present study were to determine, at the population level, the risk of diabetes in individuals who carry risk alleles within several susceptibility genes for the disease and the added value of this genetic information over the clinical predictors. METHODS: We constructed an additive genetic score using the most replicated single-nucleotide polymorphisms (SNPs) within 15 type 2 diabetes-susceptibility genes, weighting each SNP with its reported effect. We tested this score in the extensively phenotyped population-based cross-sectional CoLaus Study in Lausanne, Switzerland (n = 5,360), involving 356 diabetic individuals. RESULTS: The clinical predictors of prevalent diabetes were age, BMI, family history of diabetes, WHR, and triacylglycerol/HDL-cholesterol ratio. After adjustment for these variables, the risk of diabetes was 2.7 (95% CI 1.8-4.0, p = 0.000006) for individuals with a genetic score within the top quintile, compared with the bottom quintile. Adding the genetic score to the clinical covariates improved the area under the receiver operating characteristic curve slightly (from 0.86 to 0.87), yet significantly (p = 0.002). BMI was similar in these two extreme quintiles. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: In this population, a simple weighted 15 SNP-based genetic score provides additional information over clinical predictors of prevalent diabetes. At this stage, however, the clinical benefit of this genetic information is limited.

Contact metamorphism and emplacement of the western Adamello tonalite

The geodynamic forces acting in the Earth's interior manifest themselves in a variety of ways. Volcanoes are amongst the most impressive examples in this respect, but like with an iceberg, they only represent the tip of a more extensive system hidden underground. This system consists of a source region where melt forms and accumulates, feeder connections in which magma is transported towards the surface, and different reservoirs where it is stored before it eventually erupts to form a volcano. A magma represents a mixture of melt and crystals. The latter can be extracted from the source region, or form anywhere along the path towards their final crystallization place. They will retain information of the overall plumbing system. The host rocks of an intrusion, in contrast, provide information at the emplacement level. They record the effects of thermal and mechanical forces imposed by the magma. For a better understanding of the system, both parts - magmatic and metamorphic petrology - have to be integrated. I will demonstrate in my thesis that information from both is complementary. It is an iterative process, using constraints from one field to better constrain the other. Reading the history of the host rocks is not always straightforward. This is shown in chapter two, where a model for the formation of clustered garnets observed in the contact aureole is proposed. Fragments of garnets, older than the intrusive rocks are overgrown by garnet crystallizing due to the reheating during emplacement of the adjacent pluton. The formation of the clusters is therefore not a single event as generally assumed but the result of a two-stage process, namely the alteration of the old grains and the overgrowth and amalgamation of new garnet rims. This makes an important difference when applying petrological methods such as thermobarometry, geochronology or grain size distributions. The thermal conditions in the aureole are a strong function of the emplacement style of the pluton. therefore it is necessary to understand the pluton before drawing conclusions about its aureole. A study investigating the intrusive rocks by means of field, geochemical, geochronologi- cal and structural methods is presented in chapter three. This provided important information about the assembly of the intrusion, but also new insights on the nature of large, homogeneous plutons and the structure of the plumbing system in general. The incremental nature of the emplacement of the Western Adamello tonalité is documented, and the existence of an intermediate reservoir beneath homogeneous plutons is proposed. In chapter four it is demonstrated that information extracted from the host rock provides further constraints on the emplacement process of the intrusion. The temperatures obtain by combining field observations with phase petrology modeling are used together with thermal models to constrain the magmatic activity in the immediate intrusion. Instead of using the thermal models to control the petrology result, the inverse is done. The model parameters were changed until a match with the aureole temperatures was obtained. It is shown, that only a few combinations give a positive match and that temperature estimates from the aureole can constrain the frequency of ancient magmatic systems. In the fifth chapter, the Anisotropy of Magnetic Susceptibility of intrusive rocks is compared to 3D tomography. The obtained signal is a function of the shape and distribution of ferromagnetic grains, and is often used to infer flow directions of magma. It turns out that the signal is dominated by the shape of the magnetic crystals, and where they form tight clusters, also by their distribution. This is in good agreement with the predictions made in the theoretical and experimental literature. In the sixth chapter arguments for partial melting of host rock carbonates are presented. While at first very surprising, this is to be expected when considering the prior results from the intrusive study and experiments from the literature. Partial melting is documented by compelling microstructures, geochemical and structural data. The necessary conditions are far from extreme and this process might be more frequent than previously thought. The carbonate melt is highly mobile and can move along grain boundaries, infiltrating other rocks and ultimately alter the existing mineral assemblage. Finally, a mineralogical curiosity is presented in chapter seven. The mineral assemblage magne§site and calcite is in apparent equilibrium. It is well known that these two carbonates are not stable together in the system Ca0-Mg0-Fe0-C02. Indeed, magnesite and calcite should react to dolomite during metamorphism. The presented explanation for this '"forbidden" assemblage is, that a calcite melt infiltrated the magnesite bearing rock along grain boundaries and caused the peculiar microstructure. This is supported by isotopie disequilibrium between calcite and magnesite. A further implication of partially molten carbonates is, that the host rock drastically looses its strength so that its physical properties may be comparable to the ones of the intrusive rocks. This contrasting behavior of the host rock may ease the emplacement of the intrusion. We see that the circle closes and the iterative process of better constraining the emplacement could start again. - La Terre est en perpétuel mouvement et les forces tectoniques associées à ces mouvements se manifestent sous différentes formes. Les volcans en sont l'un des exemples les plus impressionnants, mais comme les icebergs, les laves émises en surfaces ne représentent que la pointe d'un vaste système caché dans les profondeurs. Ce système est constitué d'une région source, région où la roche source fond et produit le magma ; ce magma peut s'accumuler dans cette région source ou être transporté à travers différents conduits dans des réservoirs où le magma est stocké. Ce magma peut cristalliser in situ et produire des roches plutoniques ou alors être émis en surface. Un magma représente un mélange entre un liquide et des cristaux. Ces cristaux peuvent être extraits de la source ou se former tout au long du chemin jusqu'à l'endroit final de cristallisation. L'étude de ces cristaux peut ainsi donner des informations sur l'ensemble du système magmatique. Au contraire, les roches encaissantes fournissent des informations sur le niveau d'emplacement de l'intrusion. En effet ces roches enregistrent les effets thermiques et mécaniques imposés par le magma. Pour une meilleure compréhension du système, les deux parties, magmatique et métamorphique, doivent être intégrées. Cette thèse a pour but de montrer que les informations issues de l'étude des roches magmatiques et des roches encaissantes sont complémentaires. C'est un processus itératif qui utilise les contraintes d'un domaine pour améliorer la compréhension de l'autre. Comprendre l'histoire des roches encaissantes n'est pas toujours aisé. Ceci est démontré dans le chapitre deux, où un modèle de formation des grenats observés sous forme d'agrégats dans l'auréole de contact est proposé. Des fragments de grenats plus vieux que les roches intru- sives montrent une zone de surcroissance générée par l'apport thermique produit par la mise en place du pluton adjacent. La formation des agrégats de grenats n'est donc pas le résultat d'un seul événement, comme on le décrit habituellement, mais d'un processus en deux phases, soit l'altération de vieux grains engendrant une fracturation de ces grenats, puis la formation de zone de surcroissance autour de ces différents fragments expliquant la texture en agrégats observée. Cette interprétation en deux phases est importante, car elle engendre des différences notables lorsque l'on applique des méthodes pétrologiques comme la thermobarométrie, la géochronologie ou encore lorsque l'on étudie la distribution relative de la taille des grains. Les conditions thermales dans l'auréole de contact dépendent fortement du mode d'emplacement de l'intrusion et c'est pourquoi il est nécessaire de d'abord comprendre le pluton avant de faire des conclusions sur son auréole de contact. Une étude de terrain des roches intrusives ainsi qu'une étude géochimique, géochronologique et structurale est présente dans le troisième chapitre. Cette étude apporte des informations importantes sur la formation de l'intrusion mais également de nouvelles connaissances sur la nature de grands plutons homogènes et la structure de système magmatique en général. L'emplacement incrémental est mis en évidence et l'existence d'un réservoir intermédiaire en-dessous des plutons homogènes est proposé. Le quatrième chapitre de cette thèse illustre comment utiliser l'information extraite des roches encaissantes pour expliquer la mise en place de l'intrusion. Les températures obtenues par la combinaison des observations de terrain et l'assemblage métamorphique sont utilisées avec des modèles thermiques pour contraindre l'activité magmatique au contact directe de cette auréole. Au lieu d'utiliser le modèle thermique pour vérifier le résultat pétrologique, une approche inverse a été choisie. Les paramètres du modèle ont été changés jusqu'à ce qu'on obtienne une correspondance avec les températures observées dans l'auréole de contact. Ceci montre qu'il y a peu de combinaison qui peuvent expliquer les températures et qu'on peut contraindre la fréquence de l'activité magmatique d'un ancien système magmatique de cette manière. Dans le cinquième chapitre, les processus contrôlant l'anisotropie de la susceptibilité magnétique des roches intrusives sont expliqués à l'aide d'images de la distribution des minéraux dans les roches obtenues par tomographie 3D. Le signal associé à l'anisotropie de la susceptibilité magnétique est une fonction de la forme et de la distribution des grains ferromagnétiques. Ce signal est fréquemment utilisé pour déterminer la direction de mouvement d'un magma. En accord avec d'autres études de la littérature, les résultats montrent que le signal est dominé par la forme des cristaux magnétiques, ainsi que par la distribution des agglomérats de ces minéraux dans la roche. Dans le sixième chapitre, une étude associée à la fusion partielle de carbonates dans les roches encaissantes est présentée. Si la présence de liquides carbonatés dans les auréoles de contact a été proposée sur la base d'expériences de laboratoire, notre étude démontre clairement leur existence dans la nature. La fusion partielle est documentée par des microstructures caractéristiques pour la présence de liquides ainsi que par des données géochimiques et structurales. Les conditions nécessaires sont loin d'être extrêmes et ce processus pourrait être plus fréquent qu'attendu. Les liquides carbonatés sont très mobiles et peuvent circuler le long des limites de grain avant d'infiltrer d'autres roches en produisant une modification de leurs assemblages minéralogiques. Finalement, une curiosité minéralogique est présentée dans le chapitre sept. L'assemblage de minéraux de magnésite et de calcite en équilibre apparent est observé. Il est bien connu que ces deux carbonates ne sont pas stables ensemble dans le système CaO-MgO-FeO-CO.,. En effet, la magnésite et la calcite devraient réagir et produire de la dolomite pendant le métamorphisme. L'explication présentée pour cet assemblage à priori « interdit » est que un liquide carbonaté provenant des roches adjacentes infiltre cette roche et est responsable pour cette microstructure. Une autre implication associée à la présence de carbonates fondus est que la roche encaissante montre une diminution drastique de sa résistance et que les propriétés physiques de cette roche deviennent comparables à celles de la roche intrusive. Cette modification des propriétés rhéologiques des roches encaissantes peut faciliter la mise en place des roches intrusives. Ces différentes études démontrent bien le processus itératif utilisé et l'intérêt d'étudier aussi bien les roches intrusives que les roches encaissantes pour la compréhension des mécanismes de mise en place des magmas au sein de la croûte terrestre.

The locust foraging gene.

Our knowledge of how genes act on the nervous system in response to the environment to generate behavioral plasticity is limited. A number of recent advancements in this area concern food-related behaviors and a specific gene family called foraging (for), which encodes a cGMP-dependent protein kinase (PKG). The desert locust (Schistocerca gregaria) is notorious for its destructive feeding and long-term migratory behavior. Locust phase polyphenism is an extreme example of environmentally induced behavioral plasticity. In response to changes in population density, locusts dramatically alter their behavior, from solitary and relatively sedentary behavior to active aggregation and swarming. Very little is known about the molecular and genetic basis of this striking behavioral phenomenon. Here we initiated studies into the locust for gene by identifying, cloning, and studying expression of the gene in the locust brain. We determined the phylogenetic relationships between the locust PKG and other known PKG proteins in insects. FOR expression was found to be confined to neurons of the anterior midline of the brain, the pars intercerebralis. Our results suggest that differences in PKG enzyme activity are correlated to well-established phase-related behavioral differences. These results lay the groundwork for functional studies of the locust for gene and its possible relations to locust phase polyphenism.

Brittle cornea syndrome: recognition, molecular diagnosis and management.

Brittle cornea syndrome (BCS) is an autosomal recessive disorder characterised by extreme corneal thinning and fragility. Corneal rupture can therefore occur either spontaneously or following minimal trauma in affected patients. Two genes, ZNF469 and PRDM5, have now been identified, in which causative pathogenic mutations collectively account for the condition in nearly all patients with BCS ascertained to date. Therefore, effective molecular diagnosis is now available for affected patients, and those at risk of being heterozygous carriers for BCS. We have previously identified mutations in ZNF469 in 14 families (in addition to 6 reported by others in the literature), and in PRDM5 in 8 families (with 1 further family now published by others). Clinical features include extreme corneal thinning with rupture, high myopia, blue sclerae, deafness of mixed aetiology with hypercompliant tympanic membranes, and variable skeletal manifestations. Corneal rupture may be the presenting feature of BCS, and it is possible that this may be incorrectly attributed to non-accidental injury. Mainstays of management include the prevention of ocular rupture by provision of protective polycarbonate spectacles, careful monitoring of visual and auditory function, and assessment for skeletal complications such as developmental dysplasia of the hip. Effective management depends upon appropriate identification of affected individuals, which may be challenging given the phenotypic overlap of BCS with other connective tissue disorders.

Optimisation of antiretroviral therapy : pharmacokinetic and pharmacogenetic approaches

Les progrès de la thérapie antirétrovirale ont transformé l'infection par le VIH d'une condition inévitablement fatale à une maladie chronique. En dépit de ce succès, l'échec thérapeutique et la toxicité médicamenteuse restent fréquents. Une réponse inadéquate au traitement est clairement multifactorielle et une individualisation de la posologie des médicaments qui se baserait sur les facteurs démographiques et génétiques des patients et sur les taux sanguins totaux, libres et/ou cellulaires des médicaments pourrait améliorer à la fois l'efficacité et la tolérance de la thérapie, cette dernière étant certainement un enjeu majeur pour un traitement qui se prend à vie.L'objectif global de cette thèse était de mieux comprendre les facteurs pharmacocinétiques (PK) et pharmacogénétiques (PG) influençant l'exposition aux médicaments antirétroviraux (ARVs) nous offrant ainsi une base rationnelle pour l'optimisation du traitement antiviral et pour l'ajustement posologique des médicaments chez les patients VIH-positifs. Une thérapie antirétrovirale adaptée au patient est susceptible d'augmenter la probabilité d'efficacité et de tolérance à ce traitement, permettant ainsi une meilleure compliance à long terme, et réduisant le risque d'émergence de résistance et d'échec thérapeutique.A cet effet, des méthodes de quantification des concentrations plasmatiques totales, libres et cellulaires des ARVs ainsi que de certains de leurs métabolites ont été développées et validées en utilisant la chromatographie liquide coupée à la spectrométrie de masse en tandem. Ces méthodes ont été appliquées pour la surveillance des taux d'ARVs dans diverses populations de patients HIV-positifs. Une étude clinique a été initiée dans le cadre de l'étude VIH Suisse de cohorte mère-enfant afin de déterminer si la grossesse influence la cinétique des ARVs. Les concentrations totales et libres du lopînavir, de l'atazanavir et de la névirapine ont été déterminées chez les femmes enceintes suivies pendant leur grossesse, et celles-ci ont été trouvées non influencées de manière cliniquement significative par la grossesse. Un ajustement posologique de ces ARVs n'est donc pas nécessaire chez les femmes enceintes. Lors d'une petite étude chez des patients HIV- positifs expérimentés, la corrélation entre l'exposition cellulaire et plasmatique des nouveaux ARVs, notamment le raltégravir, a été déterminée. Une bonne corrélation a été obtenue entre taux plasmatiques et cellulaires de raltégravir, suggérant que la surveillance des taux totaux est un substitut satisfaisant. Cependant, une importante variabilité inter¬patient a été observée dans les ratios d'accumulation cellulaire du raltégravir, ce qui devrait encourager des investigations supplémentaires chez les patients en échec sous ce traitement. L'efficacité du suivi thérapeutique des médicaments (TDM) pour l'adaptation des taux d'efavirenz chez des patients avec des concentrations au-dessus de la cible thérapeutique recommandée a été évaluée lors d'une étude prospective. L'adaptation des doses d'efavirenz basée sur le TDM s'est montrée efficace et sûre, soutenant l'utilisation du TDM chez les patients avec concentrations hors cible thérapeutique. L'impact des polymorphismes génétiques des cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 et 3A4/5 sur la pharmacocinétique de l'efavirenz et de ces métabolites a été étudié : un modèle de PK de population intégrant les covariats génétiques et démographiques a été construit. Les variations génétiques fonctionnelles dans les voies de métabolisation principales (CYP2B6) et accessoires {CYP2A6et 3A4/S) de l'efavirenz ont un impact sur sa disposition, et peuvent mener à des expositions extrêmes au médicament. Un? ajustement des doses guidé par le TDM est donc recommandé chez ces patients, en accord avec les polymorphismes génétiques.Ainsi, nous avons démonté qu'en utilisant une approche globale tenant compte à la fois des facteurs PK et PG influençant l'exposition aux ARVs chez les patients infectés, il est possible, si nécessaire, d'individualiser la thérapie antirétrovirale dans des situations diverses. L'optimisation du traitement antirétroviral contribue vraisemblablement à une meilleure efficacité thérapeutique à iong terme tout en réduisant la survenue d'effets indésirables.Résumé grand publicOptimisation de la thérapie antirétrovirale: approches pharmacocinétiques et pharmacogénétiquesLes progrès effectués dans le traitement de l'infection par le virus de llmmunodéficienoe humaine acquise (VIH) ont permis de transformer une affection mortelle en une maladie chronique traitable avec des médicaments de plus en plus efficaces. Malgré ce succès, un certain nombre de patients ne répondent pas de façon optimale à leur traitement etyou souffrent d'effets indésirables médicamenteux entraînant de fréquentes modifications dans leur thérapie. Il a été possible de mettre en évidence que l'efficacité d'un traitement antirétroviral est dans la plupart des cas corrélée aux concentrations de médicaments mesurées dans le sang des patients. Cependant, le virus se réplique dans la cellule, et seule la fraction des médicaments non liée aux protéines du plasma sanguin peut entrer dans la cellule et exercer l'activité antirétrovirale au niveau cellulaire. Il existe par ailleurs une importante variabilité des concentrations sanguines de médicament chez des patients prenant pourtant la même dose de médicament. Cette variabilité peut être due à des facteurs démographiques et/ou génétiques susceptibles d'influencer la réponse au traitement antirétroviral.Cette thèse a eu pour objectif de mieux comprendre les facteurs pharmacologiques et génétiques influençant l'efficacité et ta toxicité des médicaments antirétroviraux, dans le but d'individualiser la thérapie antivirale et d'améliorer le suivi des patients HIV-positifs.A cet effet, des méthodes de dosage très sensibles ont été développées pour permettre la quantification des médicaments antirétroviraux dans le sang et les cellules. Ces méthodes analytiques ont été appliquées dans le cadre de diverses études cliniques réalisées avec des patients. Une des études cliniques a recherché s'il y avait un impact des changements physiologiques liés à la grossesse sur les concentrations des médicaments antirétroviraux. Nous avons ainsi pu démontrer que la grossesse n'influençait pas de façon cliniquement significative le devenir des médicaments antirétroviraux chez les femmes enceintes HIV- positives. La posologie de médicaments ne devrait donc pas être modifiée dans cette population de patientes. Par ailleurs, d'autres études ont portés sur les variations génétiques des patients influençant l'activité enzymatique des protéines impliquées dans le métabolisme des médicaments antirétroviraux. Nous avons également étudié l'utilité d'une surveillance des concentrations de médicament (suivi thérapeutique) dans le sang des patients pour l'individualisation des traitements antiviraux. Il a été possible de mettre en évidence des relations significatives entre l'exposition aux médicaments antirétroviraux et l'existence chez les patients de certaines variations génétiques. Nos analyses ont également permis d'étudier les relations entre les concentrations dans le sang des patients et les taux mesurés dans les cellules où le virus HIV se réplique. De plus, la mesure des taux sanguins de médicaments antirétroviraux et leur interprétation a permis d'ajuster la posologie de médicaments chez les patients de façon efficace et sûre.Ainsi, la complémentarité des connaissances pharmacologiques, génétiques et virales s'inscrit dans l'optique d'une stratégie globale de prise en charge du patient et vise à l'individualisation de la thérapie antirétrovirale en fonction des caractéristiques propres de chaque individu. Cette approche contribue ainsi à l'optimisation du traitement antirétroviral dans la perspective d'un succès du traitement à long terme tout en réduisant la probabilité des effets indésirables rencontrés. - The improvement in antirétroviral therapy has transformed HIV infection from an inevitably fatal condition to a chronic, manageable disease. However, treatment failure and drug toxicity are frequent. Inadequate response to treatment is clearly multifactorial and, therefore, dosage individualisation based on demographic factors, genetic markers and measurement of total, free and/or cellular drug level may increase both drug efficacy and tolerability. Drug tolerability is certainly a major issue for a treatment that must be taken indefinitely.The global objective of this thesis aimed at increasing our current understanding of pharmacokinetic (PK) and pharmacogenetic (PG) factors influencing the exposition to antirétroviral drugs (ARVs) in HIV-positive patients. In turn, this should provide us with a rational basis for antiviral treatment optimisation and drug dosage adjustment in HIV- positive patients. Patient's tailored antirétroviral regimen is likely to enhance treatment effectiveness and tolerability, enabling a better compliance over time, and hence reducing the probability of emergence of viral resistance and treatment failure.To that endeavour, analytical methods for the measurement of total plasma, free and cellular concentrations of ARVs and some of their metabolites have been developed and validated using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. These assays have been applied for the monitoring of ARVs levels in various populations of HIV- positive patients. A clinical study has been initiated within the frame of the Mother and Child Swiss HIV Cohort Study to determine whether pregnancy influences the exposition to ARVs. Free and total plasma concentrations of lopinavir, atazanavir and nevirapine have been determined in pregnant women followed during the course of pregnancy, and were found not influenced to a clinically significant extent by pregnancy. Dosage adjustment for these drugs is therefore not required in pregnant women. In a study in treatment- experienced HIV-positive patients, the correlation between cellular and total plasma exposure to new antirétroviral drugs, notably the HIV integrase inhibitor raltegravir, has been determined. A good correlation was obtained between total and cellular levels of raltegravir, suggesting that monitoring of total levels are a satisfactory. However, significant inter-patient variability was observed in raltegravir cell accumulation which should prompt further investigations in patients failing under an integrase inhibitor-based regimen. The effectiveness of therapeutic drug monitoring (TDM) to guide efavirenz dose reduction in patients having concentrations above the recommended therapeutic range was evaluated in a prospective study. TDM-guided dosage adjustment of efavirenz was found feasible and safe, supporting the use of TDM in patients with efavirenz concentrations above therapeutic target. The impact of genetic polymorphisms of cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 and 3A4/5 on the PK of efavirenz and its metabolites was studied: a population PK model was built integrating both genetic and demographic covariates. Functional genetic variations in main (CYP2B6) and accessory (2A6, 3A4/5) metabolic pathways of efavirenz have an impact on efavirenz disposition, and may lead to extreme drug exposures. Dosage adjustment guided by TDM is thus required in those patients, according to the pharmacogenetic polymorphism.Thus, we have demonstrated, using a comprehensive approach taking into account both PK and PG factors influencing ARVs exposure in HIV-infected patients, the feasibility of individualising antirétroviral therapy in various situations. Antiviral treatment optimisation is likely to increase long-term treatment success while reducing the occurrence of adverse drug reactions.