Évaluation de l'efficacité et établissement du dosage thérapeutique de l'anticonvulsivant Lévétiracétam dans une population pédiatrique épileptique

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Adhésion thérapeutique aux traitements oncologiques oraux et prise en charge interdisciplinaire [Therapeutic adherence to oral cancer therapy and interdisciplinary management].

Medication adherence is a well-known risk factor in internal medicine. However in oncology this dimension is emerging due to the increasing number of oral formulations. First results in the oral oncology literature suggest that patients' ability to cope with medical prescription decreases with time. This might preclude patients from reaching clinical outcomes. Factors impacting on medication adherence to oral oncology treatments have not been yet extensively described neither strategies to address them and support patient's needs. Oncologists and pharmacists in our University outpatient settings performed a pilot study which aimed at measuring and facilitating adherence to oral oncology treatments and at understanding determinants of patient's adherence. The ultimate purpose of such a patient-centered and interdisciplinary collaboration would be to promote patient self-management and complement the standard medical follow-up.

Planifier un sevrage aux glucocorticoïdes: stratégie diagnostique et thérapeutique [How to plan glucocorticoid withdrawal: diagnostic and therapeutic strategies]

Glucocorticoïds are widely used in medicine and associated with numerous complications. Whenever possible, dosage reduction or treatment withdrawal should be considered as soon as possible depending on the underlying disease being treated. Administration of glucocorticoids induces a physiologic negative feed-back on the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and three clinical situations can be distinguished during treatment withdrawal: reactivation of the disease for which the glucocorticoids were prescribed, acute adrenal insufficiency and steroid withdrawal syndrome. Acute adrenal insufficiency is a feared complication but probably rare. It is usually seen during stress situations and can be observed long after steroid withdrawal. There is no good predictive marker to anticipate acute adrenal insufficiency and clinical evaluation of the patient remains a key element in its diagnosis. If adrenal insufficiency is suspected, HPA suppression can be assessed with dynamic tests. During stress situation, steroid administration is then recommended depending on the severity of the stress.

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.

L'approche de l'homéostasie du sodium par le dosage du lithium trace

Le rein participe directement ou indirectement à de nombreux processus pathologiques s'accompagnant d'une rétention hydrosodée. L'étude des mécanismes impliqués et de leur localisation intrarénale est un élément important pour l'élaboration d'un diagnostic et d'une thérapeutique rationnelle. Des outils sont nécessaires à cette fin. Il y a 25 ans, Thomsen et Schou ont proposé la clairance du lithium comme marqueur de la réabsorption de fluide et de sodium au niveau du tubule rénal proximal. L'administration de lithium exogène semble cependant perturber l'homéostasie électrolytique rénale en entraînant une natriurèse transitoire. Depuis peu, la possibilité existe de quantifier le lithium présent en trace dans le corps humain et de déterminer ainsi sa clairance rénale. Cette nouvelle approche évite toute altération de l'homéostasie du sodium et ouvre un vaste champ d'étude. Il permet de préciser certains problèmes diagnostiques, d'éclairer des mécanismes physiopathologiques, et mène ainsi à des thérapies plus judicieuses.

Le potentiel thérapeutique du GDF-5 dans l’arthrose : une étude in vitro des facteurs anaboliques et cataboliques du cartilage

Introduction: Le principal objectif de cette étude est de mesurer l’effet du GDF-5 sur l’homéostasie du cartilage. Le GDF-5 est un gène de susceptibilité de l’OA faisant partie de la famille des BMPs et qui favorise la synthèse du cartilage. Le but de notre étude a été de déterminer l’effet du GDF-5 sur le métabolisme catabolique ainsi que sur l’équilibre global des chondrocytes, principalement au niveau de l’Aggrécan. Méthode : Des chondrocytes arthrosiques canins et humains OA ont été exposés au GDF-5. L’expression des ARNm et des protéines a été analysée afin d’évaluer la production de l’Aggrécan et le ratio Col-II/Col-I au niveau des facteurs anaboliques et du phénotype. Pour le catabolisme, l’expression et l’activité des aggrécanases ADAMTS-4 et ADAMTS-5 ont été mesurées. Les épitopes NITEGE et CTX-II ont aussi été quantifiés dans le liquide synovial canin après des injections intraarticulaires de GDF-5. Résultats : Le GDF-5 provoque une augmentation de l’activité cellulaire des chondrocytes canins et humains. Pour les ARNm et l’expression protéique, le GDF-5 augmente l’expression de l’Aggrécan alors que les facteurs cataboliques le diminuent. Le phénotype reste inchangé en présence du produit, sauf à haute dose où on augmente le ColI. L’activité des aggrécanases diminue puisque l’épitope NITEGE diminue alors que le CTX-II augmente dans l’articulation. Conclusion : En somme, les facteurs anaboliques du cartilage sont favorisés, alors que les facteurs cataboliques sont diminués par le GDF-5. Cette action double permet d’illustrer l’effet du GDF-5, le classant comme un potentiel médicament modifiant la maladie de l’OA qui mérite d’être étudiée.

Use Of Experimental Design To Optimize A Triple-potential Waveform To Develop A Method For The Determination Of Streptomycin And Dihydrostreptomycin In Pharmaceutical Veterinary Dosage Forms By Hplc-pad.

An HPLC-PAD method using a gold working electrode and a triple-potential waveform was developed for the simultaneous determination of streptomycin and dihydrostreptomycin in veterinary drugs. Glucose was used as the internal standard, and the triple-potential waveform was optimized using a factorial and a central composite design. The optimum potentials were as follows: amperometric detection, E1=-0.15V; cleaning potential, E2=+0.85V; and reactivation of the electrode surface, E3=-0.65V. For the separation of the aminoglycosides and the internal standard of glucose, a CarboPac™ PA1 anion exchange column was used together with a mobile phase consisting of a 0.070 mol L(-1) sodium hydroxide solution in the isocratic elution mode with a flow rate of 0.8 mL min(-1). The method was validated and applied to the determination of streptomycin and dihydrostreptomycin in veterinary formulations (injection, suspension and ointment) without any previous sample pretreatment, except for the ointments, for which a liquid-liquid extraction was required before HPLC-PAD analysis. The method showed adequate selectivity, with an accuracy of 98-107% and a precision of less than 3.9%.

Dosage-dependent shift in the spore community of arbuscular mycorrhizal fungi following application of tannery sludge

The controlled disposal of tannery sludge in agricultural soils is a viable alternative for recycling such waste; however, the impact of this practice on the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) communities is not well understood. We studied the effects of low-chromium tannery sludge amendment in soils on AMF spore density, species richness and diversity, and root colonization levels. Sludge was applied at four doses to an agricultural field in Rolandia, Parana state, Brazil. The sludge was left undisturbed on the soil surface and then the area was harrowed and planted with corn. The soil was sampled at four intervals and corn roots once within a year (2007/2008). AMF spore density was low (1 to 49 spores per 50 cm(3) of soil) and decreased as doses of tannery sludge increased. AMF root colonization was high (64%) and unaffected by tannery sludge. Eighteen AMF species belonging to six genera (Acaulospora, Glomus, Gigaspora, Scutellospora, Paraglomus, and Ambispora) were recorded. At the sludge doses of 9.0 and 22.6 Mg ha(-1), we observed a decrease in AMF species richness and diversity, and changes in their relative frequencies. Hierarchical grouping analysis showed that adding tannery waste to the soil altered AMF spore community in relation to the control, modifying the mycorrhizal status of soil and selectively favoring the sporulation of certain species.

Comparison of an ELISA and an LC/MS/MS method for measuring tacrolimus concentrations and making dosage decisions in transplant recipients

This study compared an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to a liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC/MS/MS) technique for measurement of tacrolimus concentrations in adult kidney and liver transplant recipients, and investigated how assay choice influenced pharmacokinetic parameter estimates and drug dosage decisions. Tacrolimus concentrations measured by both ELISA and LC/MS/MS from 29 kidney (n = 98 samples) and 27 liver (n = 97 samples) transplant recipients were used to evaluate the performance of these methods in the clinical setting. Tacrolimus concentrations measured by the two techniques were compared via regression analysis. Population pharmacokinetic models were developed independently using ELISA and LC/MS/MS data from 76 kidney recipients. Derived kinetic parameters were used to formulate typical dosing regimens for concentration targeting. Dosage recommendations for the two assays were compared. The relation between LC/MS/MS and ELISA measurements was best described by the regression equation ELISA = 1.02 . (LC/MS/MS) + 0.14 in kidney recipients, and ELISA = 1.12 . (LC/MS/MS) - 0.87 in liver recipients. ELISA displayed less accuracy than LC/MS/MS at lower tacrolimus concentrations. Population pharmacokinetic models based on ELISA and LC/MS/MS data were similar with residual random errors of 4.1 ng/mL and 3.7 ng/mL, respectively. Assay choice gave rise to dosage prediction differences ranging from 0% to 30%. ELISA measurements of tacrolimus are not automatically interchangeable with LC/MS/MS values. Assay differences were greatest in adult liver recipients, probably reflecting periods of liver dysfunction and impaired biliary secretion of metabolites. While the majority of data collected in this study suggested assay differences in adult kidney recipients were minimal, findings of ELISA dosage underpredictions of up to 25% in the long term must be investigated further.