Suivi thérapeutique des médicaments (I). Les principes [Principles of therapeutic drug monitoring]

Requesting a blood level measurement of a drug is part of the global approach known as "Therapeutic Drug Monitoring". Diverse situations require this monitoring approach, such as inadequate response to treatment or organ failure. Every drug however does not possess all the characteristics for a TDM program. The therapeutic range of a TDM drug has indeed to be narrow and its interindividual pharmacokinetic variability to be wide. As the development of new drugs is currently slowing down, the precise management of existing treatments certainly deserves progress, but needs however to be applied rationally, starting from a valid indication to blood sampling, and ending with a sound dosage adaptation decision.

Tools in pharmacovigilance in psychiatry: therapeutic drug monitoring, pharmacogenetic tests and drug-drug interactions databases

SUMMARYIn order to increase drug safety we must better understand how medication interacts with the body of our patients and this knowledge should be made easily available for the clinicians prescribing the medication. This thesis contributes to how the knowledge of some drug properties can increase and how to make information readily accessible for the medical professionals. Furthermore it investigates the use of Therapeutic drug monitoring, drug interaction databases and pharmacogenetic tests in pharmacovigilance.Two pharmacogenetic studies in the naturalistic setting of psychiatric in-patients clinics have been performed; one with the antidepressant mirtazapine, the other with the antipsychotic clozapine. Forty-five depressed patients have been treated with mirtazapine and were followed for 8 weeks. The therapeutic effect was as seen in other previous studies. Enantioselective analyses could confirm an influence of age, gender and smoking in the pharmacokinetics of mirtazapine; it showed a significant influence of the CYP2D6 genotype on the antidepressant effective S-enantiomer, and for the first time an influence of the CYP2B6 genotype on the plasma concentrations of the 8-OH metabolite was found. The CYP2B6*/*6 genotype was associated to better treatment response. A detailed hypothesis of the metabolic pathways of mirtazapine is proposed. In the second pharmacogenetic study, analyses of 75 schizophrenic patients treated with clozapine showed the influence of CYP450 and ABCB1 genotypes on its pharmacokinetics. For the first time we could demonstrate an in vivo effect of the CYP2C19 genotype and an influence of P-glycoprotein on the plasma concentrations of clozapine. Further we confirmed in vivo the prominent role of CYP1A2 in the metabolism of clozapine.Identifying risk factors for the occurrence of serious adverse drug reactions (SADR) would allow a more individualized and safer drug therapy. SADR are rare events and therefore difficult to study. We tested the feasibility of a nested matched case-control study to examine the influence of high drug plasma levels and CYP2D6 genotypes on the risk to experience an SADR. In our sample we compared 62 SADR cases with 82 controls; both groups were psychiatric patients from the in-patient clinic Königsfelden. Drug plasma levels of >120% of the upper recommended references could be identified as a risk factor with a statistically significant odds ratio of 3.5, a similar trend could be seen for CYP2D6 poor metaboliser. Although a matched case-control design seems a valid method, 100% matching is not easy to perform in a relative small cohort of one in-patient clinic. However, a nested case-control study is feasible.On the base of the experience gained in the AMSP+ study and the fact that we have today only sparse data indicating that routine drug plasma concentration monitoring and/or pharmacogenetic testing in psychiatry are justified to minimize the risk for ADR, we developed a test algorithm named "TDM plus" (TDM plus interaction checks plus pharmacogenetic testing).Pharmacovigilance programs such as the AMSP project (AMSP = Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie) survey psychiatric in-patients in order to collect SADR and to detect new safety signals. Case reports of such SADR are, although anecdotal, valuable to illustrate rare clinical events and sometimes confirm theoretical assumptions of e.g. drug interactions. Seven pharmacovigilance case reports are summarized in this thesis.To provide clinicians with meaningful information on the risk of drug combinations, during the course of this thesis the internet based drug interaction program mediQ.ch (in German) has been developed. Risk estimation is based on published clinical and pharmacological information of single drugs and alimentary products, including adverse drug reaction profiles. Information on risk factors such as renal and hepatic insufficiency and specific genotypes are given. More than 20'000 drug pairs have been described in detail. Over 2000 substances with their metabolic and transport pathways are included and all information is referenced with links to the published scientific literature or other information sources. Medical professionals of more than 100 hospitals and 300 individual practitioners do consult mediQ.ch regularly. Validations with comparisons to other drug interaction programs show good results.Finally, therapeutic drug monitoring, drug interaction programs and pharmacogenetic tests are helpful tools in pharmacovigilance and should, in absence of sufficient routine tests supporting data, be used as proposed in our TDM plus algorithm.RESUMEPour améliorer la sécurité d'emploi des médicaments il est important de mieux comprendre leurs interactions dans le corps des patients. Ensuite le clinicien qui prescrit une pharmacothérapie doit avoir un accès simple à ces informations. Entre autres, cette thèse contribue à mieux connaître les caractéristiques pharmacocinétiques de deux médicaments. Elle examine aussi l'utilisation de trois outils en pharmacovigilance : le monitorage thérapeutique des taux plasmatiques des médicaments (« therapeutic drug monitoring »), un programme informatisé d'estimation du risque de combinaisons médicamenteuses, et enfin des tests pharmacogénétiques.Deux études cliniques pharmacogénétiques ont été conduites dans le cadre habituel de clinique psychiatrique : l'une avec la mirtazapine (antidépresseur), l'autre avec la clozapine (antipsychotique). On a traité 45 patients dépressifs avec de la mirtazapine pendant 8 semaines. L'effet thérapeutique était semblable à celui des études précédentes. Nous avons confirmé l'influence de l'âge et du sexe sur la pharmacocinétique de la mirtazapine et la différence dans les concentrations plasmatiques entre fumeurs et non-fumeurs. Au moyen d'analyses énantiomères sélectives, nous avons pu montrer une influence significative du génotype CYP2D6 sur l'énantiomère S+, principalement responsable de l'effet antidépresseur. Pour la première fois, nous avons trouvé une influence du génotype CYP2B6 sur les taux plasmatiques de la 8-OH-mirtazapine. Par ailleurs, le génotype CYP2B6*6/*6 était associé à une meilleure réponse thérapeutique. Une hypothèse sur les voies métaboliques détaillées de la mirtazapine est proposée. Dans la deuxième étude, 75 patients schizophrènes traités avec de la clozapine ont été examinés pour étudier l'influence des génotypes des iso-enzymes CYP450 et de la protéine de transport ABCB1 sur la pharmacocinétique de cet antipsychotique. Pour la première fois, on a montré in vivo un effet des génotypes CYP2C19 et ABCB1 sur les taux plasmatiques de la clozapine. L'importance du CYP1A2 dans le métabolisme de la clozapine a été confirmée.L'identification de facteurs de risques dans la survenue d'effets secondaire graves permettrait une thérapie plus individualisée et plus sûre. Les effets secondaires graves sont rares. Dans une étude de faisabilité (« nested matched case-control design » = étude avec appariement) nous avons comparé des patients avec effets secondaires graves à des patients-contrôles prenant le même type de médicaments mais sans effets secondaires graves. Des taux plasmatiques supérieurs à 120% de la valeur de référence haute sont associés à un risque avec « odds ratio » significatif de 3.5. Une tendance similaire est apparue pour le génotype du CYP2D6. Le « nested matched case-control design » semble une méthode valide qui présente cependant une difficulté : trouver des patients-contrôles dans le cadre d'une seule clinique psychiatrique. Par contre la conduite d'une « nested case-control study » sans appariement est recommandable.Sur la base de notre expérience de l'étude AMSP+ et le fait que nous disposons que de peux de données justifiant des monitorings de taux plasmatiques et/ou de tests pharmacogénétiques de routine, nous avons développé un test algorithme nommé « TDMplus » (TDM + vérification d'interactions médicamenteuses + tests pharmacogénétique).Des programmes de pharmacovigilances comme celui de l'AMSP (Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie = pharmacovigilance en psychiatrie) collectent les effets secondaires graves chez les patients psychiatriques hospitalisés pour identifier des signaux d'alertes. La publication de certains de ces cas même anecdotiques est précieuse. Elle décrit des événements rares et quelques fois une hypothèse sur le potentiel d'une interaction médicamenteuse peut ainsi être confirmée. Sept publications de cas sont résumées ici.Dans le cadre de cette thèse, on a développé un programme informatisé sur internet (en allemand) - mediQ.ch - pour estimer le potentiel de risques d'une interaction médicamenteuse afin d'offrir en ligne ces informations utiles aux cliniciens. Les estimations de risques sont fondées sur des informations cliniques (y compris les profils d'effets secondaires) et pharmacologiques pour chaque médicament ou substance combinés. Le programme donne aussi des informations sur les facteurs de risques comme l'insuffisance rénale et hépatique et certains génotypes. Actuellement il décrit en détail les interactions potentielles de plus de 20'000 paires de médicaments, et celles de 2000 substances actives avec leurs voies de métabolisation et de transport. Chaque information mentionne sa source d'origine; un lien hypertexte permet d'y accéder. Le programme mediQ.ch est régulièrement consulté par les cliniciens de 100 hôpitaux et par 300 praticiens indépendants. Les premières validations et comparaisons avec d'autres programmes sur les interactions médicamenteuses montrent de bons résultats.En conclusion : le monitorage thérapeutique des médicaments, les programmes informatisés contenant l'information sur le potentiel d'interaction médicamenteuse et les tests pharmacogénétiques sont de précieux outils en pharmacovigilance. Nous proposons de les utiliser en respectant l'algorithme « TDM plus » que nous avons développé.

Dosage plasmatique des medicaments antidépresseurs [Recommendations for therapeutic monitoring of antidepressants].

Therapeutic drug monitoring (TDM), combined in certain situations with pharmacogenetic tests of metabolism, has proven a valuable tool for psychopharmacotherapy. Uncertain drug adherence, suboptimal tolerability, nonresponse at therapeutic doses, or pharmacokinetic drug-drug interactions are typical situations when measurement of medication concentrations is helpful. This article is an adaptation of guidelines recently issued by the AGNP-TDM group (Hiemke et al., www. agnp.de), but its content focuses mainly on the TDM of antidepressants. Finally, the potential benefits of TDM for optimization of pharmacotherapy can only be obtained if the method is adequately integrated into the clinical treatment process.

Clinical consequences of imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Background: Imatinib has revolutionized the treatment of chronic myeloid leukemia (CML) and gastrointestinal stromal tumors (GIST). Considering the large inter-individual differences in the function of the systems involved in its disposition, exposure to imatinib can be expected to vary widely among patients. This observational study aimed at describing imatinib pharmacokinetic variability and its relationship with various biological covariates, especially plasma alpha1-acid glycoprotein (AGP), and at exploring the concentration-response relationship in patients. Methods: A population pharmacokinetic model (NONMEM) including 321 plasma samples from 59 patients was built up and used to derive individual post-hoc Bayesian estimates of drug exposure (AUC; area under curve). Associations between AUC and therapeutic response or tolerability were explored by ordered logistic regression. Influence of the target genotype (i.e. KIT mutation profile) on response was also assessed in GIST patients. Results: A one-compartment model with first-order absorption appropriately described the data, with an average oral clearance of 14.3 L/h (CL) and volume of distribution of 347 L (Vd). A large inter-individual variability remained unexplained, both on CL (36%) and Vd (63%), but AGP levels proved to have a marked impact on total imatinib disposition. Moreover, both total and free AUC correlated with the occurrence and number of side effects (e.g. OR 2.9±0.6 for a 2-fold free AUC increase; p<0.001). Furthermore, in GIST patients, higher free AUC predicted a higher probability of therapeutic response (OR 1.9±0.5; p<0.05), notably in patients with tumor harboring an exon 9 mutation or wild-type KIT, known to decrease tumor sensitivity towards imatinib. Conclusion: The large pharmacokinetic variability, associated to the pharmacokinetic-pharmacodynamic relationship uncovered are arguments to further investigate the usefulness of individualizing imatinib prescription based on TDM. For this type of drug, it should ideally take into consideration either circulating AGP concentrations or free drug levels, as well as KIT genotype for GIST.

Population pharmacokinetics of ganciclovir in solid-organ transplant recipients receiving oral valganciclovir.

Valganciclovir (VGC) is an oral prodrug of ganciclovir (GCV) recently introduced for prophylaxis and treatment of cytomegalovirus infection. Optimal concentration exposure for effective and safe VGC therapy would require either reproducible VGC absorption and GCV disposition or dosage adjustment based on therapeutic drug monitoring (TDM). We examined GCV population pharmacokinetics in solid organ transplant recipients receiving oral VGC, including the influence of clinical factors, the magnitude of variability, and its impact on efficacy and tolerability. Nonlinear mixed effect model (NONMEM) analysis was performed on plasma samples from 65 transplant recipients under VGC prophylaxis or treatment. A two-compartment model with first-order absorption appropriately described the data. Systemic clearance was markedly influenced by the glomerular filtration rate (GFR), patient gender, and graft type (clearance/GFR = 1.7 in kidney, 0.9 in heart, and 1.2 in lung and liver recipients) with interpatient and interoccasion variabilities of 26 and 12%, respectively. Body weight and sex influenced central volume of distribution (V(1) = 0.34 liter/kg in males and 0.27 liter/kg in females [20% interpatient variability]). No significant drug interaction was detected. The good prophylactic efficacy and tolerability of VGC precluded the demonstration of any relationship with GCV concentrations. 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 the GCV profile after treatment with oral VGC, routine TDM does not appear to be clinically indicated in solid-organ transplant recipients. However, GCV plasma measurement may still be helpful in specific clinical situations.

Infections pulmonaires : le point de vue du radiologue

La place de l'imagerie est essentielle au cours des infections pulmonaires. La TDM doit être effectuée en cas de forte suspicion clinique de pneumonie avec aspect radiographique normal, équivoque ou non spécifique, ce qui concerne particulièrement les sujets immunodéprimés. Elle permet de détecter les anomalies associées ou une affection sous-jacente, d'orienter un lavage broncho-alvéolaire ou de guider une biopsie pulmonaire percutanée ou transbronchique. Les expressions d'un germe peuvent varier selon le degré d'immunodépression. Il en est ainsi pour la tuberculose au cours du sida. Les germes impliqués varient selon le type d'immunodépression, certaines infections pouvant engager rapidement le pronostic vital. Le spectre radiologique de l'aspergillose pulmonaire, complexe, doit être connu, ce diagnostic devant être proposé dans des conditions particulières.

Cytogenetic response to imatinib in chronic myeloid leukaemia patients: concentration dependency and associated influences under field-conditions

Introduction: Imatinib, a first-line drug for chronic myeloid leukaemia (CML), has been increasingly proposed for therapeutic drug monitoring (TDM), as trough concentrations >=1000 ng/ml (Cmin) have been associated with improved molecular and complete cytogenetic response (CCyR). The pharmacological monitoring project of EUTOS (European Treatment and Outcome Study) was launched to validate retrospectively the correlation between Cmin and response in a large population of patients followed by central TDM in Bordeaux.¦Methods: 1898 CML patients with first TDM 0-9 years after imatinib initiation, providing cytogenetic data along with demographic and comedication (37%) information, were included. Individual Cmin, estimated by non-linear regression (NONMEM), was adjusted to initial standard dose (400 mg/day) and stratified at 1000 ng/ml. Kaplan-Meier estimates of overall cumulative CCyR rates (stratified by sex, age, comedication and Cmin) were compared using asymptotic logrank k-sample test for interval-censored data. Differences in Cmin were assessed by Wilcoxon test.¦Results: There were no significant differences in overall cumulative CCyR rates between Cmin strata, sex and comedication with P-glycoprotein inhibitors/inducers or CYP3A4 inhibitors (p >0.05). Lower rates were observed in 113 young patients <30 years (p = 0.037; 1-year rates: 43% vs 60% in older patients), as well as in 29 patients with CYP3A4 inducers (p = 0.001, 1-year rates: 40% vs 66% without). Higher rates were observed in 108 patients on organic-cation-transporter-1 (hOCT-1) inhibitors (p = 0.034, 1-year rates: 83% vs 56% without). Considering 1-year CCyR rates, a trend towards better response for Cmin above 1000 ng/ml was observed: 64% (95%CI: 60-69%) vs 59% (95%CI: 56-61%). Median Cmin (400 mg/day) was significantly reduced in male patients (732 vs 899ng/ml, p <0.001), young patients <30 years (734 vs 802 ng/ml, p = 0.037) and under CYP3A4 inducers (758 vs 859 ng/ml, p = 0.022). Under hOCT-1 inhibitors, Cmin was increased (939 vs 827 ng/ml, p = 0.038).¦Conclusion: Based on observational TDM data, the impact of imatinib Cmin >1000 ng/ml on CCyR was not salient. Young CML patients (<30 years) and patients taking CYP3A4 inducers probably need close monitoring and possibly higher imatinib doses, due to lower Cmin along with lower CCyR rates. Patients taking hOCT-1 inhibitors seem in contrast to have improved CCyR response rates. The precise role for imatinib TDM remains to be established prospectively.

Simultaneous determination of antidementia drugs by HPLC-MS: validation data of the method and plasma level determinations in 300 patients

Aims: A rapid and simple HPLC-MS method was developed for the simultaneousdetermination of antidementia drugs, including donepezil, galantamine, rivastigmineand its major metabolite NAP 226 - 90, and memantine, for TherapeuticDrug Monitoring (TDM). In the elderly population treated with antidementiadrugs, the presence of several comorbidities, drug interactions resulting frompolypharmacy, and variations in drug metabolism and elimination, are possiblefactors leading to the observed high interindividual variability in plasma levels.Although evidence for the benefit of TDM for antidementia drugs still remains tobe demonstrated, an individually adapted dosage through TDM might contributeto minimize the risk of adverse reactions and to increase the probability of efficienttherapeutic response. Methods: A solid-phase extraction procedure with amixed-mode cation exchange sorbent was used to isolate the drugs from 0.5 mL ofplasma. The compounds were analyzed on a reverse-phase column with a gradientelution consisting of an ammonium acetate buffer at pH 9.3 and acetonitrile anddetected by mass spectrometry in the single ion monitoring mode. Isotope-labeledinternal standards were used for quantification where possible. The validatedmethod was used to measure the plasma levels of antidementia drugs in 300patients treated with these drugs. Results: The method was validated accordingto international standards of validation, including the assessment of the trueness(-8 - 11 %), the imprecision (repeatability: 1-5%, intermediate imprecision:2 - 9 %), selectivity and matrix effects variability (less than 6 %). Furthermore,short and long-term stability of the analytes in plasma was ascertained. Themethod proved to be robust in the calibrated ranges of 1 - 300 ng/mL for rivastigmineand memantine and 2 - 300 mg/mL for donepezil, galantamine and NAP226 - 90. We recently published a full description of the method (1). We found ahigh interindividual variability in plasma levels of these drugs in a study populationof 300 patients. The plasma level measurements, with some preliminaryclinical and pharmacogenetic results, will be presented. Conclusion: A simpleLC-MS method was developed for plasma level determination of antidementiadrugs which was successfully used in a clinical study with 300 patients.

Mise au point et validation d'un fantôme spécifique pour asssurer le suivi des mesures quantitatives en tomographie par émission de positons.

L'index de consommation du glucose, SUV pour standardized uptake value, est largement utilisé en tomographie par émission de positons (TEP) pour quantifier la concentration relative de [18F]2-fluoro-2-désoxy-D-glucose (18F-FDG) dans les tissus. Cependant, cet indice dépend de nombreux facteurs méthodologiques et biologiques et son utilisation fait débat. Il est donc primordial d'instaurer un contrôle qualité régulier permettant d'assurer la stabilité de la mesure des indices quantitatifs. Dans cette optique, un fantôme spécifique avec inserts cylindriques de différentes tailles a été développé. L'objectif de cette étude est de montrer la sensibilité et l'intérêt de ce fantôme. Méthodes. - La sensibilité du fantôme a été étudiée à travers la mesure des SUV et des coefficients de recouvrement (RC). Plusieurs méthodes de mesure ont été utilisées. Les données ont été reconstruites en utilisant les algorithmes de routine clinique. Nous avons étudié la variation des RC en fonction de la taille des cylindres et le changement relatif de fixation, en utilisant des activités différentes. Le fantôme a ensuite été testé sur l'appareil d'un autre centre. Résultats. - Pour toutes les méthodes de mesure, une forte variation des RC avec la taille des cylindres, de l'ordre de 50 %, a été obtenue. Ce fantôme a également permis de mesurer un changement relatif de fixation qui s'est révélé être indépendant de la méthode de mesure. Malgré un étalonnage des deux systèmes TEP/TDM, des différences de quantification d'environ 20 % ont subsisté. Conclusion. - Les résultats obtenus montrent l'intérêt de ce fantôme dans le cadre du suivi des mesures quantitatives.

Multiplex liquid chromatography-tandem mass spectrometry assay for simultaneous therapeutic drug monitoring of ribavirin, boceprevir, and telaprevir.

New directly acting antivirals (DAAs) that inhibit hepatitis C virus (HCV) replication are increasingly used for the treatment of chronic hepatitis C. A marked pharmacokinetic variability and a high potential for drug-drug interactions between DAAs and numerous drug classes have been identified. In addition, ribavirin (RBV), commonly associated with hemolytic anemia, often requires dose adjustment, advocating for therapeutic drug monitoring (TDM) in patients under combined antiviral therapy. However, an assay for the simultaneous analysis of RBV and DAAs constitutes an analytical challenge because of the large differences in polarity among these drugs, ranging from hydrophilic (RBV) to highly lipophilic (telaprevir [TVR]). Moreover, TVR is characterized by erratic behavior on standard octadecyl-based reversed-phase column chromatography and must be separated from VRT-127394, its inactive C-21 epimer metabolite. We have developed a convenient assay employing simple plasma protein precipitation, followed by high-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) for the simultaneous determination of levels of RBV, boceprevir, and TVR, as well as its metabolite VRT-127394, in plasma. This new, simple, rapid, and robust HPLC-MS/MS assay offers an efficient method of real-time TDM aimed at maximizing efficacy while minimizing the toxicity of antiviral therapy.

Clinical usefulness of therapeutic concentration monitoring for imatinib dosage individualization: results from a randomized controlled trial.

PURPOSE: This study assessed whether a cycle of "routine" therapeutic drug monitoring (TDM) for imatinib dosage individualization, targeting an imatinib trough plasma concentration (C min) of 1,000 ng/ml (tolerance: 750-1,500 ng/ml), could improve clinical outcomes in chronic myelogenous leukemia (CML) patients, compared with TDM use only in case of problems ("rescue" TDM). METHODS: Imatinib concentration monitoring evaluation was a multicenter randomized controlled trial including adult patients in chronic or accelerated phase CML receiving imatinib since less than 5 years. Patients were allocated 1:1 to "routine TDM" or "rescue TDM." The primary endpoint was a combined outcome (failure- and toxicity-free survival with continuation on imatinib) over 1-year follow-up, analyzed in intention-to-treat (ISRCTN31181395). RESULTS: Among 56 patients (55 evaluable), 14/27 (52 %) receiving "routine TDM" remained event-free versus 16/28 (57 %) "rescue TDM" controls (P = 0.69). In the "routine TDM" arm, dosage recommendations were correctly adopted in 14 patients (median C min: 895 ng/ml), who had fewer unfavorable events (28 %) than the 13 not receiving the advised dosage (77 %; P = 0.03; median C min: 648 ng/ml). CONCLUSIONS: This first target concentration intervention trial could not formally demonstrate a benefit of "routine TDM" because of small patient number and surprisingly limited prescriber's adherence to dosage recommendations. Favorable outcomes were, however, found in patients actually elected for target dosing. This study thus shows first prospective indication for TDM being a useful tool to guide drug dosage and shift decisions. The study design and analysis provide an interesting paradigm for future randomized TDM trials on targeted anticancer agents.

Therapeutic drug monitoring and metabolites profil analysis of antiviral drugs

The widespread use of combination antiretroviral therapy (ARVs) has considerably improved the prognosis of patients infected with HIV. Conversely, considerable advances have been recently realized for the therapy of hepatitis C infection with the recent advent of potent new anti-HCV drugs that allow an increasing rate HCV infection cure. Despite their overall efficacy, a significant number of patients do not achieve or maintain adequate clinical response, defined as an undetectable viral load for HIV, and a sustained virological response (or cure) in HCV infection. Treatment failure therefore still remains an important issue besides drugs toxicities and viral resistance which is not uncommon in a significant percentage of patients who do not reach adequate virological suppression. The reasons of variability in drug response are multifactorial and apart from viral genetics, other factors such as environmental factors, drug- drug interactions, and imperfect compliance may have profound impact on antiviral drugs' clinical response. The possibility of measuring plasma concentration of antiviral drugs enables to guide antiviral drug therapy and ensure optimal drug exposure. The overall objective of this research was to widen up the current knowledge on pharmacokinetic and pharmacogenetic factors that influence the clinical response and toxicity of current and newly approved antiretroviral and anti-HCV drugs. To that endeavour, analytical methods using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry have been developed and validated for the precise and accurate measurement of new antiretroviral and anti-HCV drugs . These assays have been applied for the TDM of ARVs and anti-HCV in patients infected with either HIV or HCV respectively, and co-infected with HIV- HCV. A pharmacokinetic population model was developed to characterize inter and intra-patient variability of rilpivirine, the latest marketed Non Nucleoside Reverse transcriptase (NNRTI) Inhibitor of HIVand to identify genetic and non genetic covariates influencing rilpivirine exposure. None of the factors investigated so far showed however any influence of RPV clearance. Importantly, we have found that the standard daily dosage regimen (25 mg QD) proposed for rilpivirine results in concentrations below the proposed therapeutic target in about 40% of patients. In these conditions, virologie escape is a potential risk that remains to be further investigated, notably via the TDM approach that can be a useful tool to identify patients who are at risk for being exposed to less than optimal levels of rilpivirine in plasma. Besides the last generation NNRTI rilpivirine, we have studied efavirenz, the major NNRTI clinically used so far. Namely for efavirenz, we aimed at identifying a potential new marker of toxicity that may be incriminated for the neuropsychological sides effects and hence discontinuation of efavirenz therapy. To that endeavour, a comprehensive analysis of phase I and phase II metabolites profiles has been performed in plasma, CSF and in urine from patients under efavirenz therapy. We have found that phase II metabolites of EFV constitute the major species circulating in blood, sometimes exceeding the levels of the parent drug efavirenz. Moreover we have identified a new metabolite of efavirenz in humans, namely the 8-OH-EFV- sulfate which is present at high concentrations in all body compartments from patients under efavirenz therapy. These investigations may open the way to possible alternate phenotypic markers of efavirenz toxicity. Finally, the specific influence of P-glycoprotein on the cellular disposition of a series ARVs (NNRTIs and Pis] has been studies in in vitro cell systems using the siRNA silencing approach. -- Depuis l'introduction de la thérapie antirétrovirale (ARVs) la morbidité et la mortalité liées au VIH ont considérablement diminué. En parallèle le traitement contre le virus de l'hépatite C (VHC) a connu récemment d'énormes progrès avec l'arrivée de nouveaux médicaments puissants, ce qui a permis une augmentation considérable de la guérison de l'infection par le VHC. En dépit de l'efficacité de ces traitements antiviraux, les échecs thérapeutiques ainsi que les effets secondaires des traitements restent un problème important. Une réponse imparfaite ou la toxicité du traitement est certainement multifactorielle. Le suivi thérapeutique des médicaments [Therapeutic Drug Monitoring TDM) à travers la mesure des concentrations plasmatiques constitue une approche importante pour guider le traitement médicamenteux et de s'assurer que les patients sont exposés à des concentrations optimales des médicaments dans le sang, et puissent tirer tout le bénéfice potentiel du traitement. L'objectif global de cette thèse était d'étudier les facteurs pharmacocinétiques et pharmacogénétiques qui influencent l'exposition des médicaments antiviraux (ARVs et anti- VHC) récemment approuvés. A cet effet, des méthodes de quantification des concentrations plasmatiques des médicaments antirétroviraux, anti-VHC ainsi que pour certains métabolites ont été développées et validées en utilisant la Chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse tandem. Ces méthodes ont été utilisées pour le TDM des ARVs et pour les agents anti-VHC chez les patients infectés par le VIH, et le VHC, respectivement, mais aussi chez les patients co-infectés par le VIH-VHC. Un modèle de pharmacocinétique de population a été développé pour caractériser la variabilité inter-et intra-patient du médicament rilpivirine, un inhibiteur non nucléosidique de la transcriptase de VIH et d'identifier les variables génétiques et non génétiques influençant l'exposition au médicament. Aucun des facteurs étudiés n'a montré d'influence notable sur la clairance de la rilpivirine. Toutefois, la concentration résiduelle extrapolée selon le modèle de pharmacocinétique de population qui a été développé, a montré qu'une grande proportion des patients présente des concentrations minimales inférieures à la cible thérapeutique proposée. Dans ce contexte, la relation entre les concentrations minimales et l'échappement virologique nécessite une surveillance étroite des taux sanguins des patients recevant de la rilpivirine. A cet effet, le suivi thérapeutique est un outil important pour l'identification des patients à risque soient sous-exposés à lai rilpivirine. Pour identifier de nouveaux marqueurs de la toxicité qui pourraient induire l'arrêt du traitement, le profil des métabolites de phase I et de phase II a été étudié dans différentes matrices [plasma, LCR et urine) provenant de patients recevant de l'efavirenz. Les métabolites de phase II, qui n'avaient à ce jour jamais été investigués, constituent les principales espèces présentes dans les matrices étudiées. Au cours de ces investigations, un nouveau métabolite 8- OH-EFV-sulfate a été identifié chez l'homme, et ce dernier est. présent à des concentrations importantes. L'influence de certains facteurs pharmacogénétique des patients sur le profil des métabolites a été étudiée et ouvre la voie à de possibles nouveaux marqueurs phénotypiques alternatifs qui pourraient possiblement mieux prédire la toxicité associée au traitement par l'efavirenz. Finalement, nous nous sommes intéressés à étudier dans un modèle in vitro certains facteurs, comme la P-glycoprotéine, qui influencent la disposition cellulaire de certains médicaments antirétroviraux, en utilisant l'approche par la technologie du siRNA permettant de bloquer sélectivement l'expression du gène de cette protéine d'efflux des médicaments. -- Depuis l'introduction de la thérapie antiretrovirale (ARVs] la morbidité et la mortalité liées au VIH ont considérablement diminué. En parallèle le traitement contre le virus de l'hépatite C (VHC) a connu récemment d'énormes progrès avec l'arrivée de nouveaux médicaments puissants, ce qui a permis une augmentation considérable de la guérison de l'infection par le VHC. En dépit de l'efficacité de ces traitements antiviraux, les échecs thérapeutiques ainsi que les effets secondaires des traitements restent un problème important. Il a pu être démontré que la concentration de médicament présente dans l'organisme est corrélée avec l'efficacité clinique pour la plupart des médicaments agissant contre le VIH et contre le VHC. Les médicaments antiviraux sont généralement donnés à une posologie fixe et standardisée, à tous les patients, il existe cependant une importante variabilité entre les concentrations sanguines mesurées chez les individus. Cette variabilité peut être expliquée par plusieurs facteurs démographiques, environnementaux ou génétiques. Dans ce contexte, le suivi des concentrations sanguines (ou Therapeutic Drug Monitoring, TDM) permet de contrôler que les patients soient exposés à des concentrations suffisantes (pour bloquer la réplication du virus dans l'organisme) et éviter des concentrations excessives, ce qui peut entraîner l'apparition d'intolérence au traitement. Le but de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension des facteurs pharmacologiques et génétiques qui peuvent influencer l'efficacité et/ou la toxicité des médicaments antiviraux, dans le but d'améliorer le suivi des patients. A cet effet, des méthodes de dosage très sensibles et ont été mises au point pour permettre de quantifier les médicaments antiviraux dans le sang et dans d'autres liquides biologiques. Ces méthodes de dosage sont maintenant utilisées d'une part dans le cadre de la prise en charge des patients en routine et d'autre part pour diverses études cliniques chez les patients infectés soit par le HIV, le HCV ou bien coinfectés par les deux virus. Une partie de ce travail a été consacrée à l'investigation des différents facteurs démographiques, génétiques et environnementaux qui pourraient l'influencer la réponse clinique à la rilpivirine, un nouveau médicament contre le VIH. Toutefois, parmi tous les facteurs étudiés à ce jour, aucun n'a permis d'expliquer la variabilité de l'exposition à la rilpivirine chez les patients. On a pu cependant observer qu'à la posologie standard recommandée, un pourcentage relativement élevé de patients pourrait présenter des concentrations inférieures à la concentration sanguine minimale actuellement proposée. Il est donc utile de surveiller étroitement les concentrations de rilpivirine chez les patients pour identifier sans délai ceux qui risquent d'être sous-exposés. Dans l'organisme, le médicament subit diverses transformations (métabolisme) par des enzymes, notamment dans le foie, il est transporté dans les cellules et tissus par des protéines qui modulent sa concentration au site de son action pharmacologique. A cet effet, différents composés (métabolites) produits dans l'organisme après l'administration d'efavirenz, un autre médicament anti-VIH, ont été étudiés. En conclusion, nous nous sommes intéressés à la fois aux facteurs pharmacologiques et génétiques des traitements antiviraux, une approche qui s'inscrit dans l'optique d'une stratégie globale de prise en charge du patient. Dans ce contexte, le suivi des concentrations sanguines de médicaments constitue une des facettes du domaine émergent de la Médecine Personnalisée qui vise à maximiser le bénéfice thérapeutique et le profil de tolérance des médicaments antiviraux