Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-beta as a target for wound healing drugs: what is possible?

Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) dysfunction has been implicated in the manifestation of many diseases and illnesses, ranging from obesity to cancer. Herein, we discuss the role of PPARbeta, one of the three PPAR isotypes, during wound healing. While PPARbeta expression is undetectable in unchallenged and healthy adult interfollicular mouse skin, it is robustly re-activated in stress situations, such as upon phorbol ester treatment, hair plucking and cutaneous wounding. The inflammatory reaction associated with a skin injury activates the keratinocytes at the edges of the wound. This activation involves PPARbeta, whose expression and activity as transcription factor are up-regulated by pro-inflammatory signals. The re-activation of PPARbeta influences three important properties of the activated keratinocytes that are vital for rapid wound closure, namely, survival, migration and differentiation. The anti-apoptotic and, thus, survival role of PPARbeta is mediated by the up-regulation of expression of integrin-linked kinase and 3-phosphoinositide-dependent kinase-1. Both kinases are required for the full activation of the Akt1 survival cascade. Therefore, the up-regulation of PPARbeta, early after injury, appears to be important to maintain a sufficient number of viable keratinocytes at the wound edge. At a later stage of wound repair, the stimulation of keratinocyte migration and differentiation by PPARbeta is also likely to be important for the formation of a new epidermis at the wounded area. Consistent with these observations, the entire wound healing process is delayed in PPARbeta +/- mice and wound closure is retarded by 2-3 days. The multiple roles of PPARbeta in the complex keratinocyte response after injury and during skin repair certainly justify a further exploration of its potential as a target for wound healing drugs.

FLIP prevents apoptosis induced by death receptors but not by perforin/granzyme B, chemotherapeutic drugs, and gamma irradiation.

FLICE-inhibitory protein, FLIP (Casper/I-FLICE/FLAME-1/CASH/CLARP/MRIT), which contains two death effector domains and an inactive caspase domain, binds to FADD and caspase-8, and thereby inhibits death receptor-mediated apoptosis. Here, we characterize the inhibitory effect of FLIP on a variety of apoptotic pathways. Human Jurkat T cells undergoing Fas ligand-mediated apoptosis in response to CD3 activation were completely resistant when transfected with FLIP. In contrast, the presence of FLIP did not affect apoptosis induced by granzyme B in combination with adenovirus or perforin. Moreover, the Fas ligand, but not the perforin/granzyme B-dependent lytic pathway of CTL, was inhibited by FLIP. Apoptosis mediated by chemotherapeutic drugs (i.e., doxorubicin, etoposide, and vincristine) and gamma irradiation was not affected by FLIP or the absence of Fas, indicating that these treatments can induce cell death in a Fas-independent and FLIP-insensitive manner.

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

Quels nouveaux médicaments a l'horizon pour te traitement du cancer avancé de la prostate [New drugs at the horizon for men with prostate cancer]

Despite major progress in the understanding of biological mechanisms underlying metastatic prostate cancer, the treatment of men with advanced prostate cancer remains challenging. Several randomized controlled trials with promising or positive results are underway or just released. Here we discuss new treatments which might be used in clinic in the near future: hormonal treatments (Abiraterone and MDV3100), a new chemotherapy (Cabazitaxel), a cellular vaccine (Sipuleucel-T), anti-angiogenic drugs (Bevacizumab, Aflibercept), a new radioactive treatment (Alpharadin) and a new bone-protective agent (Deno-sumab).

Changes over time in risk factors for cardiovascular disease and use of lipid-lowering drugs in HIV-infected individuals and impact on myocardial infarction.

BACKGROUND: Because of the known relationship between exposure to combination antiretroviral therapy and cardiovascular disease (CVD), it has become increasingly important to intervene against risk of CVD in human immunodeficiency virus (HIV)-infected patients. We evaluated changes in risk factors for CVD and the use of lipid-lowering therapy in HIV-infected individuals and assessed the impact of any changes on the incidence of myocardial infarction. METHODS: The Data Collection on Adverse Events of Anti-HIV Drugs Study is a collaboration of 11 cohorts of HIV-infected patients that included follow-up for 33,389 HIV-infected patients from December 1999 through February 2006. RESULTS: The proportion of patients at high risk of CVD increased from 35.3% during 1999-2000 to 41.3% during 2005-2006. Of 28,985 patients, 2801 (9.7%) initiated lipid-lowering therapy; initiation of lipid-lowering therapy was more common for those with abnormal lipid values and those with traditional risk factors for CVD (male sex, older age, higher body mass index [calculated as the weight in kilograms divided by the square of the height in meters], family and personal history of CVD, and diabetes mellitus). After controlling for these, use of lipid-lowering drugs became relatively less common over time. The incidence of myocardial infarction (0.32 cases per 100 person-years [PY]; 95% confidence interval [CI], 0.29-0.35 cases per 100 PY) appeared to remain stable. However, after controlling for changes in risk factors for CVD, the rate decreased over time (relative rate in 2003 [compared with 1999-2000], 0.73 cases per 100 PY [95% CI, 0.50-1.05 cases per 100 PY]; in 2004, 0.64 cases per 100 PY [95% CI, 0.44-0.94 cases per 100 PY]; in 2005-2006, 0.36 cases per 100 PY [95% CI, 0.24-0.56 cases per 100 PY]). Further adjustment for lipid levels attenuated the relative rates towards unity (relative rate in 2003 [compared with 1999-2000], 1.06 cases per 100 PY [95% CI, 0.63-1.77 cases per 100 PY]; in 2004, 1.02 cases per 100 PY [95% CI, 0.61-1.71 cases per 100 PY]; in 2005-2006, 0.63 cases per 100 PY [95% CI, 0.36-1.09 cases per 100 PY]). CONCLUSIONS: Although the CVD risk profile among patients in the Data Collection on Adverse Events of Anti-HIV Drugs Study has decreased since 1999, rates have remained relatively stable, possibly as a result of a more aggressive approach towards managing the risk of CVD.

Evaluation of arterial compliance-pressure curves. Effect of antihypertensive drugs.

A new high-precision ultrasonic device was developed to determine noninvasively arterial compliance as a function of blood pressure. Because of the nonlinear elastic properties of arterial walls, measurements of compliance can be appropriately compared only if obtained over a range of pressures. This apparatus was used to evaluate in a double-blind, parallel fashion the effect of three different antihypertensive drugs and of a placebo on radial artery compliance. Thirty-two normotensive volunteers were randomly allocated to an 8-day, once-a-day oral treatment with either a placebo, 100 mg atenolol, 20 mg nitrendipine, or 20 mg lisinopril. Blood pressure, heart rate, radial artery diameter, and arterial compliance were measured immediately before as well as 6 hours after dosing on the first and last days of the study. On the eighth day of administration, within 6 hours after dosing, lisinopril induced an acute increase in radial artery diameter, from 2.99 +/- 0.06 to 3.28 +/- 0.09 mm (mean +/- SEM, p less than 0.01). The compliance-pressure curve was shifted upward on day 1 (p less than 0.01) as well as on day 8 (p less than 0.05). None of the other drugs induced any significant modification of these parameters. Arterial compliance has a strong nonlinear dependency on intra-arterial pressure and therefore has to be defined as a function of pressure. Antihypertensive drugs acting by different mechanisms may have different effects on the mechanical properties of large arteries.

Patient adherence and the choice of antihypertensive drugs: focus on lercanidipine.

Despite the development of many effective antihypertensive drugs, target blood pressures are reached in only a minority of patients in clinical practice. Poor adherence to drug therapy and the occurrence of side effects are among the main reasons commonly reported by patients and physicians to explain the poor results of actual antihypertensive therapies. The development of new effective antihypertensive agents with an improved tolerability profile might help to partly overcome these problems. Lercanidipine is an effective dihydropyridine calcium channel blocker of the third generation characterized by a long half-life and its lipophylicity. In contrast to first-generation dihydropyridines, lercanidipine does not induce reflex tachycardia and induces peripheral edema with a lower incidence. Recent data suggest that in addition to lowering blood pressure, lercanidipine might have some renal protective properties. In this review we shall discuss the problems of drug adherence in the management of hypertension with a special emphasis on lercanidipine.

Antiangiogenic peptides and proteins: from experimental tools to clinical drugs.

The formation of a 'tumor-associated vasculature', a process referred to as tumor angiogenesis, is a stromal reaction essential for tumor progression. Inhibition of tumor angiogenesis suppresses tumor growth in many experimental models, thereby indicating that tumor-associated vasculature may be a relevant target to inhibit tumor progression. Among the antiangiogenic molecules reported to date many are peptides and proteins. They include cytokines, chemokines, antibodies to vascular growth factors and growth factor receptors, soluble receptors, fragments derived from extracellular matrix proteins and small synthetic peptides. The polypeptide tumor necrosis factor (TNF, Beromun) was the first drug registered for the regional treatment of human cancer, whose mechanisms of action involved selective disruption of the tumor vasculature. More recently, bevacizumab (Avastin), an antibody against vascular endothelial growth factor (VEGF)-A, was approved as the first systemic antiangiogenic drug that had a significant impact on the survival of patients with advanced colorectal cancer, in combination with chemotherapy. Several additional peptides and antibodies with antiangiogenic activity are currently tested in clinical trials for their therapeutic efficacy. Thus, peptides, polypeptides and antibodies are emerging as leading molecules among the plethora of compounds with antiangiogenic activity. In this article, we will review some of these molecules and discuss their mechanism of action and their potential therapeutic use as anticancer agents in humans.

Pharmacodynamic, pharmacokinetic and pharmacogenetic aspects of drugs used in the treatment of Alzheimer's disease.

With the aging population and its rapidly increasing prevalence, dementia has become an important public health concern in developed and developing countries. To date, the pharmacological treatment is symptomatic and based on the observed neurotransmitter disturbances. The four most commonly used drugs are donepezil, galantamine, rivastigmine and memantine. Donepezil, galantamine and rivastigmine are acetylcholinesterase inhibitors with different pharmacodynamic and pharmacokinetic profiles. Donepezil inhibits selectively the acetylcholinesterase and has a long elimination half-life (t½) of 70 h. Galantamine is also a selective acetylcholinesterase inhibitor, but also modulates presynaptic nicotinic receptors. It has a t½ of 6-8 h. Donepezil and galantamine are mainly metabolised by cytochrome P450 (CYP) 2D6 and CYP3A4 in the liver. Rivastigmine is a so-called 'pseudo-irreversible' inhibitor of acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase. The t½ of the drug is very short (1-2 h), but the duration of action is longer as the enzymes are blocked for around 8.5 and 3.5 h, respectively. Rivastigmine is metabolised by esterases in liver and intestine. Memantine is a non-competitive low-affinity antagonist of the NMDA receptor with a t½ of 70 h. Its major route of elimination is unchanged via the kidneys. Addressing the issue of inter-patient variability in treatment response might be of special importance for the vulnerable population taking anti-dementia drugs. Pharmacogenetic considerations might help to avoid multiple medication changes due to non-response and/or adverse events. Some pharmacogenetic studies conducted on donepezil and galantamine reported an influence of the CYP2D6 genotype on the pharmacokinetics of the drugs and/or on the response to treatment. Moreover, polymorphisms in genes of the cholinergic markers acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, choline acetyltransferase and paraoxonase were found to be associated with better clinical response to acetylcholinesterase inhibitors. However, confirmation studies in larger populations are necessary to establish evidence of which subgroups of patients will most likely benefit from anti-dementia drugs. The aim of this review is to summarize the pharmacodynamics and pharmacokinetics of the four commonly used anti-dementia drugs and to give an overview on the current knowledge of pharmacogenetics in this field.

Ecotoxicological approaches to assess the long-term effects of four anticancer drugs and metabolites on Daphnia pulex

The aquatic environment is exposed continuously and increasingly to chemical substances such as pharmaceuticals. These medical compounds are released into the environment after having being consumed and body-excreted by patients. Pharmaceutical residues are synthetic molecules that are not always removed by traditional sewage treatment processes and thus escape degradation. Among pharmaceuticals that escape sewage treatment plants (STPs), the anticancer drugs were measured in STP effluents and natural waters. In the aquatic environment, their long-term effects at low concentrations are sparsely known on non-target species. Tamoxifen is an anticancer drug that is widely prescribed worldwide for the prevention and treatment of hormone receptor-positive breast cancers. Two of its metabolites, i.e., endoxifen and 4-hydroxy- tamoxifen (4OHTam), have high pharmacological potency in vivo and such as tamoxifen, they are excreted via faeces by patients. Tamoxifen was measured in STP effluents and natural waters but, to the best of our knowledge, its metabolites concentrations in waters have never been reported. Imatinib is another and recent anticancer compound that targets specific tumour cells. This pharmaceutical is also body excreted and because of its increasing use in cancer treatment, imatinib may reach the natural water. The effects of tamoxifen and imatinib are unknown upon more than one generation of aquatic species. And the effects of 4OHTam, endoxifen have never been studied in ecotoxicology so far. The aims of this thesis were threefold. First, the sensitivity of D. pulex exposed to tamoxifen, 4OHTam, endoxifen or imatinib was assessed using ecotoxicological experiments. Ecotoxicology is the science that considers the toxic effects of natural or synthetic substances, such as pharmaceuticals, on organisms, populations, community and ecosystem. Acute and multigenerational (2-4 generations) tests were performed on daphnids considering several studied endpoints, such as immobilisation, size, reproduction, viability and intrinsic rate of natural increase. Additional prospective assays were designed to evaluate whether 1) low concentrations of tamoxifen and 4OHTam were able to induce toxic effects when used in combination, and 2) daphnids were able to recover when offspring were withdrawn from solutions carrying the pharmaceutical. Second, the stability of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen in incubation medium was evaluated in solution exempted from daphnids. Because the nominal concentrations of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen did not correspond to the measured, we provide a predictive method to estimate the concentrations of these chemicals during long-term ecotoxicological tests. Finally, changes in protein expressions were analysed in D. pulex exposed 2 or 7 seven days to tamoxifen using ecotoxicoproteomic experiments with a shot-gun approach inducing a peptide fractionation step. Our results show that tamoxifen, 4OHTam and endoxifen induced adverse effects in D. pulex at environmentally relevant concentrations. At very low concentrations, these molecules displayed unusual and teratogenic effects because morphological abnormalities were observed in offspring, such as thick and short antennas, curved spines, premature neonates and aborted eggs. Tamoxifen was the most toxic compound among the test chemicals, followed by 4OHTam, endoxifen and imatinib. Tamoxifen no-observed effect concentrations (NOECs) that were calculated for size, reproduction and intrinsic rate were below or in the range of the concentrations measured in natural waters, i.e., between 0.12 µg/L and 0.67 µg/L. For instance, the tamoxifen NOECs that were calculated for reproduction were between 0.67 and 0.72 µg/L, whereas the NOEC was < 0.15 µg/L when based on morphological abnormalities. The NOECs of 4OHTam were higher but still in the same order of magnitude as tamoxifen environmental concentrations, with a value of 1.48 µg/L. Endoxifen NOEC for the intrinsic rate of natural increase (r) and the reproduction were 0.4 and 4.3 µg/L, respectively. Daphnids that were withdrawn from tamoxifen and 4OHTam were not able to recover. Also, the reproduction of D. pulex was reduced when the treated animals were exposed to the combination of tamoxifen and 4OHTam while no effects were observed when these chemicals were tested individually at the same concentration. Among the anticancer drugs that were tested during this thesis, imatinib was the less toxic molecule towards D. pulex. No effects on size and reproduction were observed within two generations, except for the first whose reproduction decreased at the highest test concentration, i.e., 626 µg/L. Our results also underline the need to use measured or predicted concentrations instead of the nominal during aquatic experiments, particularly when lipophilic molecules are tested. Indeed, notable differences between nominal (i.e., theoretical) and measured concentrations were found with tamoxifen, 4OHTam and endoxifen at all test concentrations. A cost and time sustainable method was proposed to predict the test exposure levels of these chemicals during long-term experiments. This predictive method was efficient particularly for low concentrations, which corresponded to the test concentrations in multigenerational tests. In the ecotoxicoproteomic experiments a total of 3940 proteins were identified and quantified in D. pulex exposed to tamoxifen. These results are currently the largest dataset from D. pulex that is published and the results of proteomic analyses are available for the scientific community. Among these 3940 proteins, 189 were significantly different from controls. After protein annotation, we assumed that treated daphnids with tamoxifen had shifted cost-energy functions, such as reproduction, to maintain their basic metabolism necessary to survive. This metabolic cost hypothesis was supported by the presence of proteins involved in oxidative stress. Biomarkers for early detection of tamoxifen harmful effects on D. pulex were not discovered but the proteins of the vitellogenin-2 family (E9H8K5) and the ryanodine receptor (E9FTU9) are promising potential biomarkers because their expression was already modified after 2 days of treatment. In this thesis, the effects of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen on daphnids raise questions about the potential impact of tamoxifen and 4OHTam in other aquatic ecosystems, and therefore, about metabolites in ecotoxicology. Because the NOECs were environmentally relevant, these results suggest that tamoxifen and 4OHTam may be interesting pharmaceuticals to consider in risk assessment. Our findings also emphasize the importance of performing long-term experiments and of considering multi-endpoints instead of the standard reproductive endpoint. Finally, we open the discussion about the importance to measure test exposures or not, during ecotoxicological studies. -- Les milieux aquatiques sont exposés continuellement à un nombre croissant de substances chimiques, notamment les médicaments issus de la médecine vétérinaire et humaine. Chez les patients, les substances administrées sont utilisées par le corps avant d'être éliminées par l'intermédiaire des excrétas dans le système d'eaux usées de la ville. Ces eaux rejoignent ensuite une station de traitement afin d'y éliminer les déchets. Dans le cas des molécules chimiques, il arrive que les processus de traitement d'eaux usées ne soient pas suffisamment efficaces et que ces molécules ne soient pas dégradées. Elles sont alors libérées dans le milieu aquatique avec les effluents de la station d'épuration. Une fois dans l'environnement, ces résidus de médicaments sont susceptibles d'induire des effets sur la faune et la flore aquatique, dont les conséquences à long terme et à faibles concentrations sont peu connues. Les anticancéreux sont une famille de médicaments qui peuvent échapper aux traitements des stations d'épuration et qui sont retrouvées dans le milieu aquatique naturel. Parmi ces substances, le tamoxifen est une molécule utilisée dans le monde entier pour prévenir et traiter les cancers hormonaux dépendant du sein, notamment. Une fois ingéré, le tamoxifen est transformé par le foie en métabolites dont deux d'entre eux, le 4-hydroxy-tamoxifen (4OHTam) et l'endoxifen, possèdent un affinité pour les récepteurs aux estrogènes et une efficacité sur les cellules tumorales supérieure au tamoxifen lui- même. Tout comme la molécule mère, ces métabolites sont principalement éliminés par l'intermédiaire des fèces. Le tamoxifen a déjà été mesuré dans les effluents de stations d'épuration et dans les eaux naturelles, mais aucune valeur n'a été reportée pour ses métabolites jusqu'à présent. Un autre anticancéreux, également éliminé par voie biliaire et susceptible d'atteindre l'environnement, est l'imatinib. Cette récente molécule a révolutionné le traitement et la survie des patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeur stromales gastrointestinales. Les effets du tamoxifen et de l'imatinib sur plusieurs générations d'organismes aquatiques, tels que les microcrustacés Daphnia, sont inconnus et le 4OHTam et l'endoxifen n'ont même jamais été testés en écotoxicologie. Cette thèse s'est articulée autour de trois objectifs principaux. Premièrement, la sensibilité des D. pulex exposés au tamoxifen, 4OHTam, endoxifen et imatinib a été évaluée par l'intermédiaire de tests aigus et de tests sur deux à quatre générations. La mobilité, la taille, la reproduction, la viabilité et la croissance potentielle de la population ont été relevées au cours de ces expériences. Des tests supplémentaires, à but prospectifs, ont également été réalisés afin d'évaluer 1) la capacité de récupération des daphnies, lorsque leurs descendants ont été placés dans un milieu exempté de tamoxifen ou de 4OHTam, 2) les effets chez les daphnies exposées à une solution contenant de faibles concentration de tamoxifen et de 4OHTam mélangés. Le deuxième objectif a été d'évaluer la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dilué dans le milieu des daphnies. Après analyses, les concentrations mesurées ne correspondaient pas aux concentrations nominales (c.-à-d., théoriques) et il a été nécessaire de développer une méthode efficace de prédiction des niveaux d'exposition lors de tests de longue durée réalisés avec ces trois molécules. Finalement, des changements dans l'expression des protéines chez des daphnies exposées au tamoxifen ont été investigués par l'intermédiaire d'expériences écotoxicoprotéomiques avec une approche dite de shot-gun avec une étape de fractionnement des protéines. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que le tamoxifen, le 4OHTam et l'endoxifen induisent des effets indésirables chez les daphnies à des niveaux d'exposition proches ou identiques aux concentrations du tamoxifen mesurées dans l'environnement, c'est-à-dire 0.12 et 0.67 µg/L de tamoxifen. Ces molécules ont induit des effets inhabituels tels que la production de : nouveau-nés anormaux, avec des antennes et des queues déformées, des prématurés et des oeufs avortés. Le tamoxifen fut la molécule la plus toxique pour les D. pulex suivie du 4OHTam, de l'endoxifen et enfin de l'imatinib. Lors des expériences sur plusieurs générations, les concentrations n'ayant statistiquement pas d'effet (c.à.d. NOEC en anglais) sur la taille, la reproduction et la croissance intrinsèque de la population étaient du même ordre de grandeur que les concentrations environnementales du tamoxifen. Par exemple, les NOECs du tamoxifen calculées pour la reproduction étaient de 0.67 et 0.72 µg/L, tandis que celle calculée sur la base des anomalies chez les nouveau-nés était < 0.15 µg/L. Les NOECs du 4OHTam se situaient entre 0.16 et 1.48 µg/L et celles de l'endoxifen pour la croissance intrinsèque de la population, ainsi que pour la reproduction, étaient de 0.4 et 4.3 µg/L, respectivement. Dans l'expérience basée sur la récupération des daphnies, la taille et la reproduction ont diminué bien que la descendance fût placée dans un milieu sans substances chimiques. Les daphnies exposées au mélange de tamoxifen et de 4OHTam ont produit moins de nouveau-nés que les contrôles, alors que ces concentrations n'ont pas induit d'effets lorsque testées individuellement. Finalement, l'imatinib n'a pas montré d'effets sur les deux générations testées. Seule la première génération exposée à la plus haute concentration (626 µg/L) a montré une diminution de la reproduction. Les résultats obtenus lors de l'évaluation de la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dans le milieu des daphnies ont souligné l'importance d'utiliser des concentrations mesurées ou prédites en écotoxicologie. En effet, des différences notables entre concentrations nominales et mesurées ont été observées à toutes les concentrations et l'hypothèse d'un phénomène d'adsorption sur le verre des récipients a été posée. De ce fait, il a été nécessaire d'élaborer une méthode prédictive efficace et acceptable, en terme de temps et de coûts. Une régression polynomiale basée sur des concentrations mesurées et nominales a permis de prédire avec efficacité les faibles niveaux d'exposition utilisés lors d'expériences écotoxicologiques à long terme, sur plusieurs générations. Suite aux expériences d'écotoxicoprotéomiques, un total de 3940 protéines ont été identifiées et quantifiées chez des daphnies exposées au tamoxifen. Ce nombre est actuellement la plus large série de données publiées et mises à disposition pour la communauté scientifique. Parmi ces protéines, 189 sont significatives et possiblement reliées à des processus de reproduction et de stress. Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que les individus subissant un stress, lié à l'exposition au tamoxifen, ont utilisé leur énergie de base pour favoriser leur survie plutôt que la reproduction. Enfin, la détermination de bio-marqueurs exprimant des dommages précoces des daphnies exposées au tamoxifen n'a pas abouti en tant que telle, mais des protéines prometteuses, telle que la famille de viellogenin-2 (E9H8K5) et le récepteur à la ryanodine (E9FTU9), ont été exprimées après deux jours d'exposition déjà. Ces protéines pourraient faire l'objet d'investigations écotoxicoprotéomiques futures. Les résultats de cette thèse posent certaines questions quant au risque du tamoxifen, du 4OHTam et de l'endoxifen sur la faune et la flore aquatique et plus particulièrement sur les anticancéreux présents dans l'environnement. Les effets toxiques de ces molécules ont été observés à des concentrations environnementales et sur plusieurs générations. La question de considérer les métabolites, et ainsi les pro-médicaments, en écotoxicologie est soulevée, notamment parce que ces molécules peuvent être plus actives et efficaces que la molécule mère. Les expériences chroniques, sur plusieurs générations sont également à favoriser car elles offrent un meilleur reflet de la réalité environnementale que des essais aigus ou d'une génération. L'utilisation de la protéomique permet d'agrandir les connaissances sur les effets des médicaments à un niveau inférieur de l'organisation biologique et ainsi, de mieux comprendre de potentiels mécanismes d'action ou de déterminer de potentiels biomarqueurs. Finalement, il semble important de discuter de l'opportunité de mesurer les concentrations qui sont testées en écotoxicologie afin de ne pas sous-estimer le risque pour la faune et la flore aquatique.

Concomitant administration of intravenous drugs in the ICU: evaluation of physico-chemical compatibilities

Background and objective: Patients in the ICU often get many intravenous (iv) drugs at the same time. Even with three-lumen central venous catheters, the administration of more than one drug in the same iv line (IVL) is frequently necessary. The objective of this study was to observe how nurses managed to administer these many medications and to evaluate the proportion of two-drugs associations (TDA) that are compatible or not, based on known compatibility data. Design: Observational prospective study over 4 consecutive months. All patients receiving simultaneously more than one drugs in the same IVL (Y-site injection or mixed in the same container) were included. For each patient, all iv drugs were recorded, as well as concentration, infusion solution, location on the IVL system, time, rate and duration of administration. For each association of two or more drugs, compatibility of each drug was checked with each other. Compatibilities between these pairs of drugs were assessed using published data (mainly Trissel LA. Handbook on Injectable Drugs and Trissel's Tables of Physical Compatibility) and visual tests performed in our quality control laboratory. Setting: 34 beds university hospital adult ICU. Main outcome measures: Percentage of compatibilities and incompatibilities between drugs administered in the same IVL. Results: We observed 1,913 associations of drugs administered together in the same IVL, 783 implying only two drugs. The average number of drugs per IVL was 3.1 ± 0.8 (range: 2-9). 83.2% of the drugs were given by continuous infusion, 14.3% by intermittent infusion and 2.5% in bolus. The associations observed allowed to form 8,421 pairs of drugs (71.7% drug-drug and 28.3% drug-solute). According to literature data, 80.2% of the association were considered as compatible and 4.4% incompatible. 15.4% were not interpretable because of different conditions between local practices and those described in the literature (drug concentration, solute, etc.) or because of a lack of data. After laboratory tests performed on the most used drugs (furosemide, KH2PO4, morphine HCl, etc.), the proportion of compatible TDA raised to 85.7%, the incompatible stayed at 4.6% and only 9.7% remain unknown or not interpretable. Conclusions: Nurses managed the administration of iv medications quite well, as only less than 5% of observed TDA were considered as incompatible. But the 10% of TDA with unavailable compatibility data should have been avoided too, since the consequences of their concomitant administration cannot be predictable. For practical reasons, drugs were analysed only by pairs, which constitutes the main limit of this work. The average number of drugs in the same association being three, laboratory tests are currently performed to evaluate some of the most observed three-drugs associations.