Vancomycin exposure from active calcium sulfate bone filler

Objective: Bone cements and substitutes are commonly used in surgery to deliver antibiotics locally. The objective of this study was to assess the systemic absorption and disposition of vancomycin in patients treated with active calcium sulfate bone filler and to predict systemic concentrations under various conditions. Method: 277 blood samples were taken from 42 patients receiving vancomycin in bone cement during surgery. Blood samples were collected from 3h to 10 days after implantation. Vancomycin was measured by immunoenzymatic assay. Population pharmacokinetic (PK) analysis was performed using NONMEM to assess average estimates and variability of PK parameters. Based on the final model, simulations with various doses and renal function levels were performed. Results: The patients were 64 ± 20 years old, their body weight was 81 ± 22 kg and Cockcroft-Gault creatinine clearance (CLcr) 98 ± 55 mL/min. Vancomycin doses ranged from 200 mg to 6000 mg and implantation sites were hip (n=16), tibia (10) or others (16). Concentration profiles remained low and consistent with absorption rate-limited first-order release, while showing prominent variability. Mean clearance (CL) was 3.87 L/h (CV 35%), absorption rate constant (ka) 0.004 h-1 (66%) and volume of distribution (V) 9.5 L. Simulations with up to 8000 mg vancomycin implant showed systemic concentrations exceeding 20 mg/L for 3.5 days in 43% of the patients with CLcr 15 mL/min, whereas 7% of the patients with normal renal function had a concentration above 20 mg/L for 1.1 days. Subtherapeutic concentrations (0.4-4 mg/L) were predicted during a median of 22 days in patients with normal renal function and 4000 mg vancomycin implant, with limited influence of dose or renal function. Conclusion: Vancomycin-laden calcium sulfate implant does not raise toxicity concern. Selection of resistant bacteria, such as Enterococcus and Staphylococcus species, might however be a concern, as simulations show persistent subtherapeutic systemic concentrations during 3 to 4 weeks in these patients.

Is use of nifurtimox for the treatment of Chagas disease compatible with breast feeding? A population pharmacokinetics analysis.

Introduction Women with Chagas disease receiving treatment with nifurtimox are discouraged from breast feeding. Many patients who would receive treatment with nifurtimox live in extreme poverty, have limited access to resources such as clean water and baby formula and may not have safe alternatives to breast milk. Aim We aimed to estimate, using limited available pharmacokinetics data, potential infant exposure to nifurtimox through breast milk. Methods Original nifurtimox plasma concentrations were obtained from published studies. Pharmacokinetic parameters were estimated using non-linear mixed-effect modelling with NONMEM V.VI. A total of 1000 nifurtimox plasma-concentration profiles were simulated and used to calculate the amount of drug that an infant would be exposed to, if breast fed 150 ml/kg/day. Results Breast milk concentrations on the basis of peak plasma levels (1361 ng/ml) and milk-plasma ratio were estimated. We calculated infant nifurtimox exposure of a breastfed infant of a mother treated with this drug to be below 10% of the maternal weight-adjusted dose, even if milk-plasma ratio were overestimated. Simulation led to similar estimates. Discussion Risk for significant infant exposure to nifurtimox through breast milk seems small and below the level of exposure of infants with Chagas disease receiving nifurtimox treatment. This potential degree of exposure may not justify discontinuation of breast feeding.

Population pharmacokinetics in chronic myeloid leukaemia patients: observations under field-conditions

Introduction: Therapeutic drug monitoring (TDM) of imatinib has been increasingly proposed for chronic myeloid leukaemia (CML) patients, as several studies have found a correlation between trough concentrations (Cmin) >=1000ng/ml and improved response. The pharmacological monitoring project of EUTOS (European Treatment and Outcome Study) was launched to increase the availability of imatinib TDM, standardize labs, and validate proposed Cmin thresholds. Using the collected data, the objective of this analysis was to characterize imatinib Population pharmacokinetics (Pop-PK) in a large cohort of European patients, to quantify its variability and the influence of demographic factors and comedications, and to derive individual exposure variables suitable for further concentration-effect analyses.¦Methods: 4095 PK samples from 2478 adult patients were analyzed between 2006 and 2010 by LC-MS-MS and considered for Pop-PK analysis by NONMEM®. Model building used data from 973 patients with >=2 samples available (2590 samples). A sensitivity analysis was performed using all data. Available comedications (27%) were classified into inducers or inhibitors of P-glycoprotein, CYP3A4/5 and organic-cation-transporter-1 (hOCT-1).¦Results: A one-compartment model with linear elimination, zero-order absorption fitted the data best. Estimated Pop-PK parameters (interindividual variability, IIV %CV) for a 40-year old male patient were: clearance CL = 17.3 L/h (37.7%), volume V = 429L (51.1%), duration of absorption D1 = 3.2h. Outliers, reflecting potential compliance and time recording errors, were taken into account by estimating an IIV on the residual error (35.4%). Intra-individual residuals were 29.1% (proportional) plus ± 84.6 ng/mL (additive). Female patients had a 15.2% lower CL (14.6 L/h). A piece-wise linear effect of age estimated a CL of 18.7 L/h at 20 years, 17.3 L/h at 40 and 13.8 L/h at 60 years. These covariates explained 2% (CL) and 4.5% (V) of IIV variability. No effect of comedication was found. The sensitivity analysis expectedly estimated increased IIV, but similar fixed effect parameters.¦Conclusion: Imatinib PK was well described in a large cohort of CML patients under field conditions and results were concordant with previous studies. Patient characteristics explain only little IIV, confirming limited utility of prior dosage adjustment. As intra-variability is smaller than inter-patient variability, dose adjustment guided by TDM could however be beneficial in order to bring Cmin into a given therapeutic target.

Pharmacokinetic and pharmacodynamic assessment of valganciclovir in solid organ transplant recipients

RESUME : Valganciclovir (Valcyte®) is an orally administered ester prodrug of the standard anticytomegalovirus (CMV) drug ganciclovir. This drug enabled an important reduction of the burden of CMV morbidity and mortality in solid organ transplant recipients. Prevention of CMV infection and treatment of CMV disease requires drug administration during many weeks. Oral drug administration is therefore convenient. Valganciclovir has been developed to overcome the poor oral availability of ganciclovir, which limits its concentration exposure after oral administration and thus its efficacy. This prodrug crosses efficiently the intestinal barrier, is then hydrolyzed into ganciclovir, providing exposure similar to intravenous ganciclovir. Valganciclovir is now preferred for the prophylaxis and treatment of CMV infection in solid organ transplant recipients. Nevertheless, adequate dosage adjustment is necessary to optimize its use, avoiding either insufficient or exaggerate exposure related to differences in its pharmacokinetic profile between patients. The main goal of this thesis was to better describe the pharmacokinetic and pharmacodynamic profile of valganciclovir in solid organ transplant recipients, to assess their reproducibility and their predictability, and thus to evaluate the current recommendations for valganciclovir dosage adjustment and the potential contribution of routine therapeutic drug monitoring (TDM) to patients' management. A total of 437 ganciclovir plasma concentration data from 65 transplant patients (41 kidney, 12 lung, 10 heart and 2 liver recipients, 58 under oral valganciclovir prophylaxis, 8 under oral valganciclovir treatment and 2 under intravenous ganciclovir) were measured using a validated chromatographic method (HPLC) developed for this study. The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A two-compartment model with first-order absorption appropriately described the data. Systemic clearance was markedly influenced by GFR, with further differences between graft types and sex (CL/GFR = 1.7 in kidney, 0.9 in heart and 1.2 in lung and liver recipients) with interpatient variability (CV%) of 26% and interoccasion variability of 12%. Body weight and sex influenced central volume of distribution (V1 = 0.34 l/kg in males and 0.27 l/kg in females) with an interpatient variability of 20%. Residual intrapatient variability was 21 %. No significant drug interaction influenced GCV disposition. VGC prophylactic efficacy and tolerability were good, without detectable dependence on GCV profile. In conclusion, this analysis highlights the importance of thorough adjustment of VGC dosage to renal function and body weight. Considering the good predictability and reproducibility of GCV profile after oral VGC in solid organ transplant recipients, routine TDM does not appear to be clinically indicated. However, GCV plasma measurement may still be helpful in specific clinical situations such as documentation of appropriate exposure in patients with potentially compromised absorption, or lack of response to CMV disease treatment, or under renal replacement therapy. RESUME : Le valganciclovir (Valcyte®) est un promédicament oral du ganciclovir qui est un anti-infectieux de référence contre les infections à cytomegalovirus (CMV). Cet antiviral a permis de réduire les effets délétères de cette infection jusqu'ici responsable d'une importante morbidité et mortalité chez les transplantés d'organe. La prévention et le traitement de l'infection à CMV sont donc nécessaires mais requièrent l'administration d'un agent antiviral sur une longue période. Un médicament administré par voie orale représente donc un avantage évident. Le valganciclovir a été développé dans le but d'améliorer la faible absorption orale du ganciclovir, et donc son efficacité. Cet ester valylique du ganciclovir traverse plus facilement la barrière gastro-intestinale, puis est hydrolysé en ganciclovir dans la circulation sanguine, produisant une exposition comparable à celle d'une perfusion intraveineuse de ganciclovir. De ce fait, le valganciclovir est devenu largement utilisé pour la prophylaxie mais aussi le traitement de l'infection à CMV. Néanmoins une utilisation optimale de ce nouveau médicament nécessite de bonnes connaissances sur son profil pharmacocinétique afin d'établir un schéma de dose adapté pour éviter tant une surexposition qu'une sous-exposition résultant des différences d'élimination entre les patients. Le but de cette thèse a été d'étudier le profil pharmacocinétique et pharmacodynamique du valganciclovir chez les transplantés d'organe ainsi que sa reproductibilité et sa prédictibilité. Il s'agissait d'apprécier de manière critique le schéma actuellement recommandé pour l'adaptation des doses de valganciclovir, mais aussi la contribution éventuelle d'un suivi des concentrations sanguines en routine. Un total de 437 taux sanguins de ganciclovir ont été mesurés, provenant de 65 patients transplantés d'organe (41 rénaux, 12 pulmonaires, 10 cardiaques et 2 hépatiques, 58 sous une prophylaxie orale de valganciclovir, 8 sous un traitement de valganciclovir et 2 sous un traitement intraveineux). Une méthode de chromatographie liquide à haute performance a été développée et validée pour cette étude. Les résultats ont été ensuite analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle à deux compartiments avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données. La clairance systémique était principalement influencée par le débit de filtration glomérulaire (GFR), avec une différence entre les types de greffe et les sexes (CL/GFR = 1.7 chez les greffés rénaux, 0.9 pour les greffés cardiaques et 1.2 pour le groupe des greffés pulmonaires et hépatiques) avec un variabilité inter-individuelle de 26% (CV%) et une variabilité inter-occasion de 12%. Le poids corporel ainsi que le sexe avaient une influence sur le volume central de distribution (V1 = 0.34 l/kg chez les hommes et 0.27 l/kg chez les femmes) avec une variabilité inter-individuelle de 20%. La variabilité intra-individuelle résiduelle était de 21 %. Aucune interaction médicamenteuse n'a montré d'influence sur le profil du ganciclovir. La prophylaxie avec le valganciclovir s'est révélée efficace et bien tolérée. En conclusion, cette analyse souligne l'importance d'une adaptation de la dose du valganciclovir à la fonction rénale et au poids du patient. Au vu de la bonne reproductibilité et prédictibilité du profil pharmacocinétique du ganciclovir chez les patients transplantés recevant du valganciclovir, un suivi des concentrations sanguines en routine ne semble pas cliniquement indiqué. Néanmoins, la mesure des taux plasmatiques de ganciclovir peut être utile dans certaines situations particulières, comme la vérification d'une exposition appropriée chez des patients susceptibles d'absorption insuffisante, ou ne répondant pas au traitement d'une infection à CMV ou encore sous épuration extra-rénale. RESUME LARGE PUBLIC : Le valganciclovir est un précurseur capable de libérer du ganciclovir, récemment développé pour améliorer la faible absorption orale de ce dernier. Une fois le valganciclovir absorbé, le ganciclovir libéré dans la circulation sanguine devient efficace contre les infections à cytomégalovirus. Ce virus largement répandu est responsable de maladies insidieuses et parfois graves chez les personnes présentant une baisse des défenses immunitaires, comme les greffés d'organe recevant un traitement anti-rejet. Le ganciclovir est administré pendant plusieurs mois consécutifs soit pour prévenir une infection après la transplantation, soit pour traiter une infection déclarée. La facilité d'administration du valganciclovir par voie orale représente un avantage sur une administration du ganciclovir par perfusion, qui nécessite une hospitalisation. Toutefois, la voie orale peut être une source supplémentaire de variabilité chez les patients, avec un impact potentiel sur l'efficacité ou la toxicité du médicament. Le but de cette étude a été - de décrire le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline de la pharmacocinétique) - de définir les facteurs cliniques pouvant expliquer les différences de concentration sanguine observées entre les patients sous une posologie donnée - d'explorer les relations entre les concentrations du médicament dans le sang et son efficacité ou la survenue d'effets indésirables (dont l'étude relève de la discipline de la pharmacodynamie). Cette étude a nécessité le développement et la validation, d'une méthode d'analyse pour mesurer la concentration sanguine du ganciclovir, puis son application à 437 échantillons provenant de 65 patients transplantés d'organe solide (41 rénaux, 12 pulmonaires, 10 cardiaques et 2 hépatiques) recevant du valganciclovir. Les résultats des mesures effectuées ont été analysés à l'aide d'un outil mathématique afin d'élaborer un modèle du devenir du médicament dans le sang chez chaque patient et à chaque occasion. Cette étude a permis d'évaluer chez des patients recevant le valganciclovir, la vitesse à laquelle l'organisme absorbe, distribue, puis élimine le médicament. La vitesse d'élimination dépendait étroitement de la fonction rénale, du type de greffe et du sexe alors que la distribution dépendait du poids et du sexe du patient. La variabilité non expliquée par ces facteurs cliniques était modérée et vraisemblablement sans conséquence clinique évidente soit sur l'efficacité ou la tolérance, qui se révèlent très satisfaisantes chez les patients de l'étude. Les observations n'ont pas révélé de relation entre les concentrations de médicament et l'efficacité thérapeutique ou la survenue d'effets indésirables, confirmant que les doses relativement faibles utilisées dans notre collectif de patients suffisaient à produire une exposition reproductible à des concentrations adéquates. En conclusion, le profil (et par conséquent l'absorption) du valganciclovir chez les patients transplantés semble bien prédictible après une adaptation de la dose à la fonction rénale et au poids du patient. Un contrôle systématique des concentrations sanguines n'est probablement pas indiqué en routine, mais cette mesure peut présenter un intérêt dans certaines conditions particulières.

Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Caractérisation du profil pharmacocinétique de la vancomycine chez des patients hospitalisés en médecine générale et chirurgie

Contexte & Objectifs: La vancomycine (VCM) est un antibiotique utilisé pour le traitement de certaines infections sévères. C'est un candidat idéal pour le suivi thérapeutique (TDM) car il possède une forte variabilité inter-individuelle, une marge thérapeutique étroite et une relation concentration-efficacité et -toxicité établie. L'objectif de ce travail est de quantifier la variabilité inter-individuelle des concentrations et les facteurs qui l'influencent, et d'évaluer l'adéquation des posologies pour viser les cibles thérapeutiques. Méthodes: Les données ont été récoltées dans le cadre du TDM réalisé en routine au Centre Hospitalier Universitaire Vaudois. Les données pharmacocinétiques ont été analysées par régression linéaire à effet mixte (NONMEM®). Les variables d'intérêt étaient: le sexe, l'âge, le poids, la clairance à la créatinine (CLCRT) et les co-médications. Des simulations ont été réalisées à partir du modèle final afin de déterminer le pourcentage de patients en-dehors des intervalles de concentrations cibles (10-20 mg/L), et toxiques (>30 mg/L) avant et après adaptation posologique de VCM selon la fonction rénale. Résultats: 705 concentrations de VCM ont été mesurées chez 191 patients. Un modèle monocompartimental incluant une variabilité inter-individuelle sur la clairance (CL) et le volume de distribution (Vd) décrit au mieux les données. La CLCRT et la co-administration de diurétiques influencent significativement la CL, et le Vd augmente proportionnellement avec le poids. Ces covariables expliquent 50% et 27% de la variabilité, respectivement. Les simulations ont montré que pour les stades de maladie rénale 3 et 4 le pourcentage de patients en-dehors des cibles est de 51% et 45% et diminue respectivement à 40% et 37% après adaptation posologique. De plus, 15% et 8% des patients avec insuffisance rénale de stade 3 et 4 présentent des concentrations >30 mg/L, seuil qui s'abaisse environs à 5% après adaptation posologique. Discussion: L'importante variabilité des concentrations de VCM est en grande partie expliquée par la CLCRT, la co-administration de diurétiques et le poids. L'administration des posologies recommandées pour les patients avec une maladie rénale de stades 3 et 4 pourrait exposer un nombre significatif de patients à des concentrations en dehors des cibles thérapeutiques, mais paraît corrigées par une adaptation posologique basée sur le TDM.

Implementation of bayesian therapeutic drug monitoring in modern patient care

The variability observed in drug exposure has a direct impact on the overall response to drug. The largest part of variability between dose and drug response resides in the pharmacokinetic phase, i.e. in the dose-concentration relationship. Among possibilities offered to clinicians, Therapeutic Drug Monitoring (TDM; Monitoring of drug concentration measurements) is one of the useful tool to guide pharmacotherapy. TDM aims at optimizing treatments by individualizing dosage regimens based on blood drug concentration measurement. Bayesian calculations, relying on population pharmacokinetic approach, currently represent the gold standard TDM strategy. However, it requires expertise and computational assistance, thus limiting its large implementation in routine patient care. The overall objective of this thesis was to implement robust tools to provide Bayesian TDM to clinician in modern routine patient care. To that endeavour, aims were (i) to elaborate an efficient and ergonomic computer tool for Bayesian TDM: EzeCHieL (ii) to provide algorithms for drug concentration Bayesian forecasting and software validation, relying on population pharmacokinetics (iii) to address some relevant issues encountered in clinical practice with a focus on neonates and drug adherence. First, the current stage of the existing software was reviewed and allows establishing specifications for the development of EzeCHieL. Then, in close collaboration with software engineers a fully integrated software, EzeCHieL, has been elaborated. EzeCHieL provides population-based predictions and Bayesian forecasting and an easy-to-use interface. It enables to assess the expectedness of an observed concentration in a patient compared to the whole population (via percentiles), to assess the suitability of the predicted concentration relative to the targeted concentration and to provide dosing adjustment. It allows thus a priori and a posteriori Bayesian drug dosing individualization. Implementation of Bayesian methods requires drug disposition characterisation and variability quantification trough population approach. Population pharmacokinetic analyses have been performed and Bayesian estimators have been provided for candidate drugs in population of interest: anti-infectious drugs administered to neonates (gentamicin and imipenem). Developed models were implemented in EzeCHieL and also served as validation tool in comparing EzeCHieL concentration predictions against predictions from the reference software (NONMEM®). Models used need to be adequate and reliable. For instance, extrapolation is not possible from adults or children to neonates. Therefore, this work proposes models for neonates based on the developmental pharmacokinetics concept. Patients' adherence is also an important concern for drug models development and for a successful outcome of the pharmacotherapy. A last study attempts to assess impact of routine patient adherence measurement on models definition and TDM interpretation. In conclusion, our results offer solutions to assist clinicians in interpreting blood drug concentrations and to improve the appropriateness of drug dosing in routine clinical practice.

Genetics-Based Population Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Risperidone in a Psychiatric Cohort.

BACKGROUND: High interindividual variability in plasma concentrations of risperidone and its active metabolite, 9-hydroxyrisperidone, may lead to suboptimal drug concentration. OBJECTIVE: Using a population pharmacokinetic approach, we aimed to characterize the genetic and non-genetic sources of variability affecting risperidone and 9-hydroxyrisperidone pharmacokinetics, and relate them to common side effects. METHODS: Overall, 150 psychiatric patients (178 observations) treated with risperidone were genotyped for common polymorphisms in NR1/2, POR, PPARα, ABCB1, CYP2D6 and CYP3A genes. Plasma risperidone and 9-hydroxyrisperidone were measured, and clinical data and common clinical chemistry parameters were collected. Drug and metabolite concentrations were analyzed using non-linear mixed effect modeling (NONMEM(®)). Correlations between trough concentrations of the active moiety (risperidone plus 9-hydroxyrisperidone) and common side effects were assessed using logistic regression and linear mixed modeling. RESULTS: The cytochrome P450 (CYP) 2D6 phenotype explained 52 % of interindividual variability in risperidone pharmacokinetics. The area under the concentration-time curve (AUC) of the active moiety was found to be 28 % higher in CYP2D6 poor metabolizers compared with intermediate, extensive and ultrarapid metabolizers. No other genetic markers were found to significantly affect risperidone concentrations. 9-hydroxyrisperidone elimination was decreased by 26 % with doubling of age. A correlation between trough predicted concentration of the active moiety and neurologic symptoms was found (p = 0.03), suggesting that a concentration >40 ng/mL should be targeted only in cases of insufficient, or absence of, response. CONCLUSIONS: Genetic polymorphisms of CYP2D6 play an important role in risperidone, 9-hydroxyrisperidone and active moiety plasma concentration variability, which were associated with common side effects. These results highlight the importance of a personalized dosage adjustment during risperidone treatment.