Manipulating sex ratio to increase population growth: the example of the Lesser Kestrel

Small or decreasing populations call for emergency actions like, for example, captive breeding programs. Such programs aim at rapidly increasing population sizes in order to reduce the loss of genetic variability and to avoid possible Allee effects. The Lesser Kestrel Falco naumanni is one of the species that is currently supported in several captive breeding programs at various locations. Here, we model the demographic and genetic consequences of potential management strategies that are based on offspring sex ratio manipulation. Increased population growth could be achieved by manipulating female conditions and/or male attractiveness in the captive breeders and consequently shifting the offspring sex ratio towards more female offspring, which are then used for reintroduction. Fragmenting populations into wild-breeding and captive-breeding demes and manipulating population sex ratio both immediately increase the inbreeding coefficient in the next generation (i.e. decrease N-e) but may, in the long term, reduce the loss of genetic variability if population growth is restricted by the number of females. We use the Lesser Kestrel and the wealth of information that is available on this species to predict the long-term consequences of various kinds of sex-ratio manipulation. We find that, in our example and possibly in many other cases, a sex-ratio manipulation that seems realistic could have a beneficial effect on the captive breeding program. However, the possible long-term costs and benefits of such measures need to be carefully optimized.

Fast quantification of ten psychotropic drugs and metabolites in human plasma by ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry for therapeutic drug monitoring.

A sensitive and selective ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC) tandem mass spectrometry (MS/MS) method was developed for the fast quantification of ten psychotropic drugs and metabolites in human plasma for the needs of our laboratory (amisulpride, asenapine, desmethyl-mirtazapine, iloperidone, mirtazapine, norquetiapine, olanzapine, paliperidone, quetiapine and risperidone). Stable isotope-labeled internal standards were used for all analytes, to compensate for the global method variability, including extraction and ionization variations. Sample preparation was performed by generic protein precipitation with acetonitrile. Chromatographic separation was achieved in less than 3.0min on an Acquity UPLC BEH Shield RP18 column (2.1mm×50mm; 1.7μm), using a gradient elution of 10mM ammonium formate buffer pH 3.0 and acetonitrile at a flow rate of 0.4ml/min. The compounds were quantified on a tandem quadrupole mass spectrometer operating in positive electrospray ionization mode, using multiple reaction monitoring. The method was fully validated according to the latest recommendations of international guidelines. Eight point calibration curves were used to cover a large concentration range 0.5-200ng/ml for asenapine, desmethyl-mirtazapine, iloperidone, mirtazapine, olanzapine, paliperidone and risperidone, and 1-1500ng/ml for amisulpride, norquetiapine and quetiapine. Good quantitative performances were achieved in terms of trueness (93.1-111.2%), repeatability (1.3-8.6%) and intermediate precision (1.8-11.5%). Internal standard-normalized matrix effects ranged between 95 and 105%, with a variability never exceeding 6%. The accuracy profiles (total error) were included in the acceptance limits of ±30% for biological samples. This method is therefore suitable for both therapeutic drug monitoring and pharmacokinetic studies.

A novel method for quantification of sulfolane (a metabolite of busulfan) in plasma by gas chromatography-tandem mass spectrometry.

The role of busulfan (Bu) metabolites in the adverse events seen during hematopoietic stem cell transplantation and in drug interactions is not explored. Lack of availability of established analytical methods limits our understanding in this area. The present work describes a novel gas chromatography-tandem mass spectrometric assay for the analysis of sulfolane (Su) in plasma of patients receiving high-dose Bu. Su and Bu were extracted from a single 100 μL plasma sample by liquid-liquid extraction. Bu was separately derivatized with 2,3,5,6-tetrafluorothiophenolfluorinated agent. Mass spectrometric detection of the analytes was performed in the selected reaction monitoring mode on a triple quadrupole instrument after electronic impact ionization. Bu and Su were analyzed with separate chromatographic programs, lasting 5 min each. The assay for Su was found to be linear in the concentration range of 20-400 ng/mL. The method has satisfactory sensitivity (lower limit of quantification, 20 ng/mL) and precision (relative standard deviation less than 15 %) for all the concentrations tested with a good trueness (100 ± 5 %). This method was applied to measure Su from pediatric patients with samples collected 4 h after dose 1 (n = 46), before dose 7 (n = 56), and after dose 9 (n = 54) infusions of Bu. Su (mean ± SD) was detectable in plasma of patients 4 h after dose 1, and higher levels were observed after dose 9 (249.9 ± 123.4 ng/mL). This method may be used in clinical studies investigating the role of Su on adverse events and drug interactions associated with Bu therapy.

Determination of trimipramine and its demethylated and hydroxylated metabolites in plasma by gas chromatography-mass spectrometry.

A gas chromatographic-mass spectrometric (GC-MS) method has been developed, for the determination of trimipramine (TRI), desmethyltrimipramine (DTRI), didesmethyltrimipramine (DDTRI), 2-hydroxytrimipramine (2-OH-TRI) and 2-hydroxydesmethyltrimipramine (2-OH-DTRI). The method includes two derivatization steps with trifluoroacetic acid anhydride and N-methyl-N-(tert.-butyldimethyl silyl)trifluoroacetamide and the use of an SE-54 capillary silica column. The limits of quantitation were found to be 2 ng/ml for DTRI and 4 ng/ml for all other substances. Besides, methods have been optimized for the hydrolysis of the glucuronic acid conjugated metabolites. This specific detection method is useful, as polymedication is a usual practice in clinical situations, and its sensitivity allows its use for single-dose pharmacokinetic studies.

A LC-tandem MS assay for the simultaneous measurement of new antiretroviral agents: Raltegravir, maraviroc, darunavir, and etravirine.

Raltegravir (RAL), maraviroc (MVC), darunavir (DRV), and etravirine (ETV) are new antiretroviral agents with significant potential for drug interactions. This work describes a sensitive and accurate liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method for the determination of plasma drug levels. Single-step extraction of RAL, MVC, DRV, ETV and RTV from plasma (100 microl) is performed by protein precipitation using 600 microl of acetonitrile, after the addition of 100 microl darunavir-d(9) (DRV-d(9)) at 1000 ng/ml in MeOH/H(2)O 50/50 as internal standard (I.S.). The mixture is vortexed, sonicated for 10 min, vortex-mixed again and centrifuged. An aliquot of supernatant (150 microl) is diluted 1:1 with a mixture of 20 mM ammonium acetate/MeOH 40/60 and 10 microl is injected onto a 2.1 x 50 mm Waters Atlantis-dC18 3 microm analytical column. Chromatographic separations are performed using a gradient program with 2 mM ammonium acetate containing 0.1% formic acid and acetonitrile with 0.1% formic acid. Analytes quantification is performed by electrospray ionisation-triple quadrupole mass spectrometry using the selected reaction monitoring detection in the positive mode. The method has been validated over the clinically relevant concentrations ranging from 12.5 to 5000 ng/ml, 2.5 to 1000 ng/ml, 25 to 10,000 ng/ml, 10 to 4000 ng/ml, and 5 to 2000 ng/ml for RAL, MRV, DRV, ETV and RTV, respectively. The extraction recovery for all antiretroviral drugs is always above 91%. The method is precise, with mean inter-day CV% within 5.1-9.8%, and accurate (range of inter-day deviation from nominal values -3.3 to +5.1%). In addition our method enables the simultaneous assessment of raltegravir-glucuronide. This is the first analytical method allowing the simultaneous assay of antiretroviral agents targeted to four different steps of HIV replication. The proposed method is suitable for the Therapeutic Drug Monitoring Service of these new regimen combinations administered as salvage therapy to patients having experienced treatment failure, and for whom exposure, tolerance and adherence assessments are critical.

Improved multiple-locus variable-number tandem-repeat assay for Staphylococcus aureus genotyping, providing a highly informative technique together with strong phylogenetic value.

We describe an improved multiple-locus variable-number tandem-repeat (VNTR) analysis (MLVA) scheme for genotyping Staphylococcus aureus. We compare its performance to those of multilocus sequence typing (MLST) and spa typing in a survey of 309 strains. This collection includes 87 epidemic methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains of the Harmony collection, 75 clinical strains representing the major MLST clonal complexes (CCs) (50 methicillin-sensitive S. aureus [MSSA] and 25 MRSA), 135 nasal carriage strains (133 MSSA and 2 MRSA), and 13 published S. aureus genome sequences. The results show excellent concordance between the techniques' results and demonstrate that the discriminatory power of MLVA is higher than those of both MLST and spa typing. Two hundred forty-two genotypes are discriminated with 14 VNTR loci (diversity index, 0.9965; 95% confidence interval, 0.9947 to 0.9984). Using a cutoff value of 45%, 21 clusters are observed, corresponding to the CCs previously defined by MLST. The variability of the different tandem repeats allows epidemiological studies, as well as follow-up of the evolution of CCs and the identification of potential ancestors. The 14 loci can conveniently be analyzed in two steps, based upon a first-line simplified assay comprising a subset of 10 loci (panel 1) and a second subset of 4 loci (panel 2) that provides higher resolution when needed. In conclusion, the MLVA scheme proposed here, in combination with available on-line genotyping databases (including http://mlva.u-psud.fr/), multiplexing, and automatic sizing, can provide a basis for almost-real-time large-scale population monitoring of S. aureus.

Contrasting diffusion of Quaternary gene pools across Europe: the case of the arctic-alpine Gentiana nivalis L. (Gentianaceae).

The fate of European arctic-alpine species during Pleistocene climatic oscillations still remains debated. Did these cold-adapted species invade much of the continental steppe or did they remain restricted to warmer slopes of inner mountain massifs? To examine this question, we investigated the phylogeography of Gentiana nivalis, a typical European arctic-alpine plant species. Genome fingerprinting analyses revealed that four genetic pools are actually unevenly distributed across the continent. One cluster covers almost all mountain massifs as well as northern areas, and thus coincides with a scenario of past distribution covering a large part of the European glacial steppe. In contrast, the three other lineages are strongly restricted spatially to western, central, and eastern Alps, respectively, thus arguing towards a scenario of in situ glacial survival. The coexistence of lineages with such contrasting demographic histories in Europe challenges our classical view of refugia and corroborates several hypotheses of biogeographers from the twentieth century.

Phytochemical investigation of alpine plants : the cottonsedges Eriophorum scheuchzeri Hoppe, E. angustifolium Honck. and E. latifolium Hoppe (CYPERACEAE)

Résumé: Alpine plants living at high altitudes undergo a series of climatic stress factors (chilling, enhanced UV radiation, short growing season, low nutriment supply...) which may influence their secondary compounds composition. Many publications showed in these last years that plants under stress conditions do synthesize a range of specific defence compounds (terpenes, flavonoids, coumarines...). A careful phytochemical investigation of those plants could therefore lead to the discovery of active molecules. Thus, for the biological and chemical screening, about 30 alpine plants have been collected above 2000 metres, in the alpine grass-lands. Eriophorum scheuchzeri Hoppe (Cyperaceae), not yet investigated phytochemically, revealed in its lipophilic and polar extracts the presence of various radical scavengers in a TLC autography with the DPPH (2,2-dipheny1-1- picrylhydrazyl) radical as spray reagent, as well as several antifungal compounds acitve against Cladosporium cucumerinum and Candida albi cans. The first part of this study consisted in the detection, isolation and characterization of the bioactive natural compounds present in the lipophilic extract of Eriophorum scheuchzeri. Among the eight isolated compounds, six were isoflavones. No isoflavones have been reported in the Cyperaceae family yet, nor in related families such as Poaceae or Juncaceae. Besides, isoflavones are generally rare in the plant kingdom and and they occur only in some families, such as Fabaceae, Rosaceae or Myristicaceae. In addition, out of these six isoflavones, three were new isoflavones. The known compounds were parvisoflavone A and B and cajanin which are already known isoflavones in the Fabaceae family. Two of the new isoflavones were particular, as they were C-methylated on the B-ring at the C-3' position. Methylated flavonoids are particularly rare in the plant kingdom. At present, no C-methylated isoflavones with methyl groups on the B-ring have ever been reported. The fourth new compound was a prenylated flavanone. Flavanones are also rare in the Cyperaceae family since they were found only in two genera (Cyperus and Schoenus). Finally, the widespread flavone tricin, characteristic of the Cyperaceae and Poaceae family has also been isolated. The second part of this study consisted in the characterization of the polar components present in the Me0H extract. In order to obtain mass and UV information about the secondary compounds present in the Eriophorum scheuchzeri methanolic extract, a LC-UV/DAD-APCl/MSn analysis has been performed as a first dereplication step. The UV/DAD spectra showed the presence of polyphenol compounds (phenylpropanoids and flavonoids). The LC-APCI/MSn analysis allowed the determination of the molecular weight of these compounds. Moreover, the fragmentation pattern of the [M+H]+ ions indicated presence of mono-, di- and tri-glycosides. LC-UV in combination with UV shift reagents added post-column was used in a second phase for the structural elucidation of the flavonoids. It allowed the positioning of the sugars on the aglycones. Finally, LC-NMR was used for a more detailed structural investigation of the compounds present in the crude MEOH extract. Thus, 10 fiavonoids have been totally or partially characterized by LC-UV-MS and LC-1H-RMN and UV-shift reagents added post column. However, the information obtained on-line was not always sufficient to allow a complete identification of all the compounds. Some of these compounds especially those with more than two sugar units attached to them, have been isolated in order to proceed to their complete characterization. Moreover, the Eriophorum scheuchzeri species was compared to two other species from the same genus. A LC-UV-ESI/MS analysis enabled a survey of the chemical composition of the DCM extracts of two related species E. angustifolium (Honck) and E. latifolium (Hoppe). The chromatograms of the three species showed some similarities in their flavonoid contents, especially by the recurrent presence of three compounds. The MEOH extracts of all three species have been compared by means of LC-UV-APCl/MS analyses. The chromatographic profile of all the three species showed even closer similarities than those found in the DCM extracts. E. angustifolium Honck. and E. latifolium species showed 7 compounds in common. Finally, the pure compounds obtained from the DCM (CH2Cl2) fraction were tested at different concentration, in order to evaluate their chemical and biological activities. All eight compounds showed an anti-scavenger activity against the DPPH radical, and four compounds showed antifungal activities against Cladosporium cucumerinum and Candida albicans. The pure compounds isolated from the MeOH extract were tested only for their biological activities as their antioxidant activity is already well documented in the literature. No compound showed a biological activity against Cladosporium cucumerinum and Candida albicans. Résumé: De nombreux travaux ont démontré ces dernières décennies que les plantes soumises à différents types de stress (basse température, UV, stress hydrique) synthétisent des composés secondaires (fiavonoides, coumarines, terpènes...) de protection et de défense. Les plantes d'altitude par exemple qui sont exposées à des conditions climatiques et environnementales difficiles, ont tendance à synthétiser des substances antioxydantes et antiradicalaires. Une investigation phytochirnique de ces plantes a conduit à la découverte de nouvelles molécules actives. Ainsi plusieurs plantes alpines ont été sélectionnées en fonction de leur habitat en vue de les soumettre aux tests biologiques (antifongiques) et chimiques (antiradicalaires) menés en routine dans notre laboratoire. Dans ce criblage biologique préliminaire, les extraits d'Eriophorum scheuchzeri Hoppe (Cyperaceae) ont réagi positivement aux différents tests. Il a donc été décidé d'entreprendre l'isolement des composés actifs. La première partie de ce travail a consisté à détecter, isoler et caractériser les composés naturels actifs présents dans l'extrait apolaire d' Eriophorum scheuchzeri. Parmi les huit composés isolés, quatre d'entre eux sont nouveaux. Un de ces produits est une flavanone et trois sont de nouvelles isoflavones, particulièrement intéressantes car elles possèdent des groupements C-méthylés au niveau du cycle B. Les flavonoides C-méthylés sont peu répandus dans le règne végétal et les rares exemples connus sont généralement C-méthylés sur le cycle A. Les quatre autres composés isolés n'ont jamais été décrits dans cette famille. Il s'agit d' isoflavones, les parvisoflavones A et B et la cajanine. Enfin, la flavone tricine, flavonoide caractéristique des Cyperaceae et des Poaceae a également été isolée. La deuxième partie de ce travail a consisté à caractériser les constituants polaires présents dans l'extrait methanolique. L'extrait a été analysé par chromatographie analytique couplée à différentes méthodes spectroscopiques (LC-UV-MS et LC-UV-1H RMN). De cette façon, douze flavonoides et un dérivé du phénylpropane, l'acide chlorogénique ont été identifiés. Les flavonoides tri-glycosylés ont dû être isolés afin de déterminer la nature et l'enchaînement des sucres. Finalement, l'espèce Eriophorum scheuchzeri a été comparée à deux autres espèces d' Eriophorum, soit E. angustifolium et E. latifolium. En conclusion, cette étude phytochimique a abouti à l'isolement de plusieurs nouvelles isoflavones aux activités antioxydantes et antifongiques ainsi qu'oestrogéniques.

Determination of the Enantiomers of Mianserin and its Metabolites in Plasma by Capillary Electrophoresis After Liquid-Liquid Extraction and On-Column Sample Preconcentration

Capillary electrophoresis has drawn considerable attention in the past few years, particularly in the field of chiral separations because of its high separation efficiency. However, its routine use in therapeutic drug monitoring is hampered by its low sensitivity due to a short optical path. We have developed a capillary zone electrophoresis (CZE) method using 2mM of hydroxypropyl-β-cyclodextrin as a chiral selector, which allows base-to-base separation of the enantiomers of mianserin (MIA), desmethylmianserin (DMIA), and 8-hydroxymianserin (OHMIA). Through the use of an on-column sample concentration step after liquid-liquid extraction from plasma and through the presence of an internal standard, the quantitation limits were found to be 5 ng/mL for each enantiomer of MIA and DMIA and 15 ng/mL for each enantiomer of OHMIA. To our knowledge, this is the first published CE method that allows its use for therapeutic monitoring of antidepressants due to its sensitivity down to the low nanogram range. The variability of the assays, as assessed by the coefficients of variation (CV) measured at two concentrations for each substance, ranged from 2 to 14% for the intraday (eight replicates) and from 5 to 14% for the interday (eight replicates) experiments. The deviations from the theoretical concentrations, which represent the accuracy of the method, were all within 12.5%. A linear response was obtained for all compounds within the range of concentrations used for the calibration curves (10-150 ng/mL for each enantiomer of MIA and DMIA and 20-300 ng/mL for each enantiomer of OHMIA). Good correlations were calculated between [(R) + (S)]-MIA and DMIA concentrations measured in plasma samples of 20 patients by a nonchiral gas chromatography method and CZE, and between the (R)- and (S)-concentrations of MIA and DMIA measured in plasma samples of 37 patients by a previously described chiral high-performance liquid chromatography method and CZE. Finally, no interference was noted from more than 20 other psychotropic drugs. Thus, this method, which is both sensitive and selective, can be routinely used for therapeutic monitoring of the enantiomers of MIA and its metabolites. It could be very useful due to the demonstrated interindividual variability of the stereoselective metabolism of MIA.

Hand-disinfectant alcoholic vapors in incubators

La désinfection des mains avant d'effectuer des soins est un acte indispensable en médecine clinique pour limiter le risque de transmission de germes. Après utilisation des produits désinfectants mis à disposition dans les services de soins, il se dégage une odeur alcoolique forte et désagréable, liée directement aux alcools antimicrobiens des solutions. Une étude a montré qu'une exposition aiguë et brève aux vapeurs d'éthanol et isopropanol chez des enfants prématurés pouvait être mise en relation avec des changements hémodynamiques au niveau de la zone olfactive orbito-frontale [1]. Aucune norme réglementant les concentrations de vapeurs d'éthanol ou isopropanol auxquelles les nouveau-nés peuvent être exposés n'existe. Cette thèse avait pour but d'étudier l'exposition des nouveaux nés soignés dans des incubateurs à des vapeurs d'alcool (éthanol et isopropanol). Elle était composée de 2 parties qui ont été publiées dans 2 articles différents et qui représentent le travail de doctorat [2-3]. La 1ère partie était une étude observationnelle d'une série de cas [2], Des mesures des concentrations des vapeurs d'alcool ont été effectuées auprès de 9 nouveau-nés soignés dans des incubateurs de même modèle au sein de l'unité de néonatologie du Centre Hospitalier Universitaire Vaudois à Lausanne. Sur 4 heures, les concentrations instantanées et moyennes ont été mesurées par deux techniques (photoionisation et respectivement chromatographic après absorption sur charbon actif). Onze analyses ont été effectuées en 2004-2005. Elles ont révélé des taux très variables d'éthanol et d'isopropanol dans les incubateurs (avec des valeurs maximales de 1982 ppm pour l'isopropanol et 906 ppm pour l'éthanol) correspondant aux introduction de mains fraîchement désinfectées dans les isolettes. Les concentrations moyennes variaient entre 9.8 ppm et plus de 61 ppm pour l'éthanol et < 0.01 ppm et 119 ppm pour l'isopropanol. La 2e partie a été réalisée en collaboration avec le PD Dr D. Vernez de l'Institut Universitaire Romand de Santé au Travail [3], Un modèle théorique prédictif des concentrations alcooliques dans des incubateurs pour nouveau-nés a été développé. Des séries de mesures standardisées des variations des concentrations alcooliques dans un incubateur sans patient ont été effectuées en changeant trois variables: 1) le renouvellement de l'air dans l'incubateur en variant le nombre de portes ouvertes, 2) la quantité de solution alcoolique versée sur les mains avant de les introduire dans l'incubateur 3) le temps de séchage des mains après désinfection et avant de les introduire dans l'incubateur. La modélisation a permis de décrire la cinétique des concentrations d'alcool dans les incubateurs et d'évaluer les pistes potentielles pour diminuer les risques d'exposition des nouveau-nés à ces vapeurs dans leurs incubateurs. En conclusion, la 1 ère partie a mis en évidence, pour la première fois, que des nouveau- nés soignés en incubateurs peuvent être exposés à des vapeurs d'alcool. Comme il η y a aucune norme d'exposition pour cette population et que les seules limites d'exposition existantes sont destinées à des travailleurs adultes, aucune conclusion précise ne peut être avancée sur les risques toxicologiques. L'exposition à des vapeurs polluantes d'un nouveau-né à terme ou prématuré, en plein développement neuro-sensoriel, devrait toutefois, à priori, être évitée. La 2ème partie permet de proposer des pistes pratiques pour diminuer les concentrations des vapeurs d'alcool dans les incubateurs: respecter le temps de séchage des mains après leur désinfection et avant de les introduire dans les isolettes et/ou préférer un désinfectant alcoolique à faible temps d'évaporation.

Analytical interference of 4-hydroxy-3-methoxymethamphetamine with the measurement of plasma free normetanephrine by ultra-high pressure liquid chromatography-tandem mass spectrometry.

OBJECTIVES: The diagnosis of pheochromocytoma relies on the measurement of plasma free metanephrines assay whose reliability has been considerably improved by ultra-high pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS). Here we report an analytical interference occurring between 4-hydroxy-3-methoxymethamphetamine (HMMA), a metabolite of 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA, "Ecstasy"), and normetanephrine (NMN) since they share a common pharmacophore resulting in the same product ion after fragmentation. DESIGN AND METHODS: Synthetic HMMA was spiked into plasma samples containing various concentrations of NMN and the intensity of the interference was determined by UPLC-MS/MS before and after improvement of the analytical method. RESULTS: Using a careful adjustment of chromatographic conditions including the change of the UPLC analytical column, we were able to distinguish both compounds. HMMA interference for NMN determination should be seriously considered since MDMA activates the sympathetic nervous system and if confounded with NMN may lead to false-positive tests when performing a differential diagnostic of pheochromocytoma.

Determining Pu-241 in environmental samples: case studies in alpine soils

A procedure was developed for determining Pu-241 activity in environmental samples. This beta emitter isotope of plutonium was measured by ultra low level liquid scintillation, after several separation and purification steps that involved the use of a highly selective extraction chromatographic resin (Eichrom-TEVA). Due to the lack of reference material for Pu-241, the method was nevertheless validated using four IAEA reference sediments with information values for Pu-241. Next, the method was used to determine the Pu-241 activity in alpine soils of Switzerland and France. The Pu-241/Pu-239,Pu-240 and Pu-238/Pu-239,Pu-240 activity ratios confirmed that Pu contamination in the tested alpine soils originated mainly from global fallout from nuclear weapon tests conducted in the fifties and sixties. Estimation of the date of the contamination, using the Pu-241/Am-241 age-dating method, further confirmed this origin. However, the Pu-241/Am-241 dating method was limited to samples where Pu-Am fractionation was insignificant. If any, the contribution of the Chernobyl accident is negligible.

High-throughput and sensitive quantitation of plasma catecholamines by ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry using a solid phase microwell extraction plate.

Plasma catecholamines provide a reliable biomarker of sympathetic activity. The low circulating concentrations of catecholamines and analytical interferences require tedious sample preparation and long chromatographic runs to ensure their accurate quantification by HPLC with electrochemical detection. Published or commercially available methods relying on solid phase extraction technology lack sensitivity or require derivatization of catecholamine by hazardous reagents prior to tandem mass spectrometry (MS) analysis. Here, we manufactured a novel 96-well microplate device specifically designed to extract plasma catecholamines prior to their quantification by a new and highly sensitive ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) method. Processing time, which included sample purification on activated aluminum oxide and elution, is less than 1 h per 96-well microplate. The UPLC-MS/MS analysis run time is 2.0 min per sample. This UPLC-MS/MS method does not require a derivatization step, reduces the turnaround time by 10-fold compared to conventional methods used for routine application, and allows catecholamine quantification in reduced plasma sample volumes (50-250 μL, e.g., from children and mice).

Investigation phytochimique d'une plante médicinale malgache Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) variété glabre et étude comparative avec la variété poilue

Résumé A Madagascar, comme dans plusieurs pays en développement, une grande partie de la population utilise les plantes pour se soigner. Plusieurs espèces des plantes sont ainsi utilisées en médecine traditionnelle malgache. Par ailleurs, la plupart de ces plantes ne font l'objet que de très peu d'étude scientifique. En effet, dans le cadre de l'investigation phytochimique de plantes utilisées en médecine traditionnelle malgache et dans la recherche des nouvelles substances biologiquement actives, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) a été étudiée. Elle se présente sous deux variétés (glabre et poilue) qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. De l'extrait dichlorométhanique des feuilles de H. serpens (Vahl) R. Br. variété glabre, 12 diterpénoides dont 8 nouveaux ont été isolés. Ils ont tous montré une activité antifongique contre un champignon pathogène des plantes, Cladosporium cucumerinum, dans la bioautographie directe sur CCM. Quelques-uns ont également présenté une activité contre une levure saprophyte chez l'homme, Candida albicans et une activité inhibitrice de l'enzyme acétylcholinesterase. Les diterpènoïdes sont déjà considérés comme les principaux métabolites secondaires du genre Hypoestes. Le fractionnement de l'extrait méthanolique a conduit à l'isolement de 5 glycosides des flavonoïdes dont 4 sous formes C-g,lycosides qui n'ont jamais été identifiés dans la famille Acanthaceae. Ces flavonoïdes ont présenté une activité antiradicalaire contre le DPPH. Le fractionnement et la purification des extraits ont été effectués à l'aide des différentes techniques chromatographiques telles que la chromatographie sur colonne ouverte, la filtration sur gel, la chromatographie liquide à haute pression, la chromatographie liquide à moyenne pression et la chromatographie liquide à basse pression. Par ailleurs, les structures des composés isolés ont été élucidées par des techniques spectroscopiques (UV, MS, RMN) et de méthode chimique (hydrolyse acide). En plus de ces techniques, certaines méthodes physiques (cristallographie par rayons-X, mesure de rotation optique) ont été réalisées pour confirmer certaines structures. Comme l'espèce Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. se présente en deux variétés, une étude comparative a été effectuée. Cette étude avait montré que ces deux variétés ont une activité biologique similaire. Finalement, une technique analytique couplée, HPLC-UV-APC1-MS a permis de montrer la présence de toutes les substances isolées de la variété glabre dans la variété poilue. Second résumé Depuis des milliers d'almées, l'homme utilise les plantes pour se soigner. De nos jours, même avec le développement de la médecine moderne, la phytothérapie reste toujours la forme des soins de santé abordable et accessible pour la majorité des populations rurales des pays en développement. En outre, les plantes médicinales constituent une source potentielle de molécules biologiquement actives pour les industries pharmaceutiques et actuellement, on estime que 25% des médicaments commercialisés dans le monde sont à base de plantes Dans le cadre de la recherche des nouvelles molécules à intérêt thérapeutique qui pourraient devenir un médicament ou un modèle de structure ("lead compound") pour le développement de nouveaux médicaments, nous avons fait une étude sur l'espèce, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br, plante utilisée en médecine traditionnelle malgache. Cette espèce existe en deux variétés, une glabre et une autre poilue qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. Par ailleurs, les tradipraticiens utilisent de préférence la variété poilue. Dans la première partie de ce présent travail, une investigation phytochimique de H serpens, variété glabre (variété moins utilisée) a d'abord été effectuée afm d'isoler et d'identifier le maximum des molécules biologiquement actives qu'elle contient. De ce fait, 17 composés dont 8 nouveaux ont été isolés. Les potentiels d'activités thérapeutiques des substances isolées ont ensuite été dépistés sur les différents cibles suivants.: deux souches de champignons (Cladosporium cucumerinum et Candida albicans), l'enzyme acétylcholinesterase et le radical DPPH. La deuxième partie de ce travail a été consacrée sur l'étude comparative des deux variétés (glabre et poilue) de H. serpens à la fois sur le plan biologique et sur le plan phytochimique. A l'issue de cette comparaison, nous avons constaté que l'utilisation de ces deux variétés en médecine traditionnelle malgache n'est pas un hasard ; les deux variétés avaient présenté une activité biologique très remarquable et contiennent les mêmes substances actives. Ces résultats démontrent les potentiels thérapeutiques de H serpens en médecine traditionnelle malgache et pourraient également encourager les tradipraticiens à utiliser la variété glabre tout en protégeant la variété poilue qui est en voie de disparition actuellement. En bref, l'investigation phytochimique de H. serpens justifiée par l'isolement et l'identification de certains de ses principes actifs ouvre la voie aux recherches des médicaments d'origine naturelle. Abstract In Madagascar, as in many developing countries, most people use plants to cure. A large number of plant species are employed in Malagasy traditional medicine. Moreover, most of these plants have been subject only very little scientific study. As part of a phytochemical investigation of plants used in Malagasy traditional medicine and in the search for new biologically active substances, Hypoestes serpens (Vah1) R.Br. (Acanthaceae) was investigated. This species exists in two varieties (glabrous and hairy) which are used in the south-center part of Madagascar to treat gonorrhoea. From the dichloromethane extract of the leaves of H. serpens (Vah1) R. Br. glabrous variety, 12 diterpenoids 8 of which were new, were isolated. They showed antifungal activity against the plant pathogen Cladosporium cucumerinum, in the direct TLC bioautography. Some of them also had activity against the yeast Candida athicans and inhibited acetylcholinesterase. The diterpenes are considered as the principal secondary metabolites of the genus Hypoestes. Fractionation of the methanol extract led to the isolation of 5 flavonoid glycosides, 4 of which were C-glycosides, never before identified in the Acanthaceae family. These flavonoids showed radical scavenging activity against DPPH. The fractionation and the purification of the extracts were achieved by different chromatographic techniques such as open-column chromatography, gel filtration, high- pressure liquid chromatography, medium-pressure liquid chromatography and low-pressure liquid chromatography. Moreover, the structures of the isolated compounds were elucidated by spectroscopic techniques (UV, MS, NMR) and chemical technique (acid hydrolysis). In addition, some physical methods (X-ray crystallography, measurement of optical rotation) were performed to confirm some structures. As the species Hypoestes serpens (Vah1) R. Br. is present in two varieties, a comparative study was carried out. This study showed that these two varieties had similar biological activity. Finally, a coupled analytical technique HPLC-UV-APCI-MS showed the presence of the same compounds in both the glabrous and hairy varieties.

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.