Intoxications létales à l'amisulpride en Suisse romande depuis 2005 : concentrations sanguines thérapeutiques, toxiques et létales. [Lethal amisulpride intoxications in Western Switzerland since 2005: Therapeutical, toxic and lethal concentrations]

Parmi les neuroleptiques disponibles, l'amisulpride est de plus en plus prescrit. De par son affinité sélective dose-dépendante aux récepteurs dopaminergiques, il est possible de moduler les effets de cette substance montrant des propriétés antidépressives à faible dose et agissant comme un puissant antipsychotique à forte dose. Toutefois, l'amisulpride induit une prolongation dose-dépendante de l'intervalle QT ce qui peut potentialiser la survenue d'arythmies ventriculaires, souvent fatales lorsque sa consommation est concomitante à celles d'autres médicaments ou stupéfiants allongeant l'intervalle QT. Cependant, la littérature scientifique demeure peu documentée en ce qui concerne la détermination de concentrations sanguines thérapeutiques, toxiques et létales. Après avoir présenté les propriétés pharmacodynamiques et pharmacocinétiques de l'amisulpride, nous nous proposons de définir plus précisément les seuils sanguins de concentrations thérapeutiques, toxiques et létales pour cette molécule illustrée par la revue des cas mortels impliquant l'amisulpride en Suisse romande depuis 2005. Among the available neuroleptic drugs, amisulpride is increasingly prescribed. Thanks to its dose-dependent selective affinity for dopamine receptors, it is possible to modulate the effects of this substance showing antidepressant properties at low dose and acting as a powerful antipsychotic at high dose. However, amisulpride induces a dose-dependent prolongation of the QT interval which may potentiate the occurrence of ventricular arrhythmias, often fatal when its consumption is concomitant with those of other drugs that prolong the QT interval. However, the scientific literature remains poorly documented with regard to the determination of therapeutic, toxic and lethal blood concentrations. After presenting the pharmacodynamic and pharmacokinetic properties of amisulpride, we propose to define more precisely the blood levels of therapeutic, toxic and lethal concentrations for this molecule illustrated by a review of the fatal cases involving amisulpride in Western Switzerland since 2005.

Activation mechanisms of the protease MALT1 and cleavage of one of its targets - the ribonuclease Regnase-1- in lymphocytes and lymphoma cell lines

Persistent infection induces an adaptive immune response that is mediated by T and B lymphocytes. Upon triggering with an antigen, these cells become activated and turn into fast expanding cells able to efficiently defend the host. Lymphocyte activation is controlled by a complex composed of CARMA1, BCL10 and MALT1 which regulates the NF-KB signaling pathway upon antigen triggering. Abnormally high expression or activity of either one of these three proteins can favor the development of lymphomas, while genetic defects in the pathway are associated with immunodeficiency. MALT1 was identified as a paracaspase sharing homology with other cysteine proteases, namely caspases and metacaspases. In order to be active, caspases need to dimerize. Based on their sequence similarity with MALT1, we hypothesized that dimerization might also be a mechanism of activation employed by MALT1. To address this assumption, we performed a bioinformatics modelling based on the crystal structures of several caspases. Our model suggested that the MALT1 caspase-like domain can indeed form dimers. This finding was later confirmed by several published crystal structures of MALT1. In the dimer interface of our model, we noticed the presence of charged amino acids that could potentially form salt bridges and thereby hold both monomers together. Mutation of one of these residues, E549, into alanine completely blocked the catalytic activity of MALT1. Additionally, we provided evidence for a role of E549 in promoting the MALTl-dependent growth of cells derived from diffuse large B cell lymphoma (DLBCL) of the aggressive B cell-like type (ABC). To our initial surprise, the E549A mutation showed only a partial defect in dimerization, indicating that additional residues are essential to form a stable dimer. The MALT1 crystal structures revealed a key function for E549 in stabilizing the catalytic site of the protease via its interaction with an arginine which is located next to the catalytic active cysteine. In an additional study, we discovered that MALT1 monoubiquitination is required for the catalytic activity of the protease. Interestingly, we found that the MALT1 dimer interface mutant E549A could not be monoubiquitinated. Based on these findings, we suggest that correct formation of the dimer interface is a prerequisite for monoubiquitination. In a second project, we discovered a novel target of the protease MALT1, the ribonuclease Regnase¬la It was described that the RNase activity of Regnase-1 negatively regulates immune responses. We could show that in ABC DLBCL cell lines, Regnase-1 is not only cleaved by MALT1 but also phosphorylated, at least in part, by the inhibitor of KB kinase (IKK). Both regulations appear to restrain the RNase function of Regnase-1 and thereby allow the production of pro-survival proteins. In conclusion, our studies further highlight and explain the importance of the catalytic activity of MALT1 for the activation of lymphocytes and provide additional knowledge for the development of specific drugs targeting the catalytic activity of MALT1 for immunomodulation and treatment of lymphomas.  SUMMARY IN FRENCH PhD Thesis Katrin Cabalzar 2 SUMMARY IN FRENCH Une infection persistante induit une réponse immunitaire adaptative par l'intermédiaire des lymphocytes T et B. Quand elles reconnaissent l'antigène, ces cellules sont activées et se multiplient très rapidement pour défendre efficacement l'hôte. L'activation des lymphocytes est transmise par un complexe composé de trois protéines, CARMA1, BCL10 et MALT1, qui régule la voie de signalisation NF-KB lorsque l'antigène est reconnu. L'expression ou l'activité anormalement élevée de l'une de ces trois protéines peut favoriser le développement de lymphomes, tandis que des défauts génétiques de cette voie de signalisation sont associés à l'immunodéficience. MALT1 a été identifiée comme étant une paracaspase qui partage des séquences homologues avec d'autres protéases à cystéine, comme les caspases et les métacaspases. Pour être actives, les caspases ont besoin de dimériser. Etant donné leur similarité de séquence avec MALT1, nous avons supposé que la dimérisation pouvait aussi être un mécanisme d'activation utilisé par MALT1. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons conçu un modèle bioinformatique à partir des structures cristallographiques de plusieurs caspases. Et notre modèle a suggéré que le domaine catalytique de MALT1 était effectivement capable de former des dimères. Cette découverte a été confirmée plus tard par des publications qui montrent des structures cristallographiques dimériques de MALT1. Dans l'interface du dimère de notre modèle, nous avons remarqué la présence d'acides aminés chargés qui pouvaient former des liaisons ioniques et ainsi réunir les deux monomères. La mutation de l'un de ces résidus, E549, pour une alanine, a complètement inhibé l'activité catalytique de MALT1. De plus, nous avons mis en évidence un rôle d'E549 dans la croissance dépendante de MALT1, des cellules dérivées de lymphomes B diffus à grandes cellules (DLBCL) de sous-type cellules B actives (ABC). Dans un premier temps nous avons été surpris de constater que cette mutation révélait seulement un défaut partiel de dimérisation, ce qui indique que des acides aminés supplémentaires sont indispensables pour former un dimère stable. Les structures cristallographiques de MALT1 ont révélé un rôle primordial d'E549 dans la stabilisation du site catalytique de la protéase via son interaction avec une arginine qui se trouve à côté de la cystéine du site actif. Dans une autre étude, nous avons découvert que la monoubiquitination de MALT1 est requise pour l'activité catalytique de la protéase. A remarquer que nous avons trouvé que le mutant E549A de l'interface dimère de MALT1 n'a pas pu être monoubiquitiné. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que la formation correcte de l'interface du dimère est une condition préalable pour la monoubiquitination. Dans un second projet, nous avons découvert une nouvelle cible de la protéase MALT1, la ribonucléase Regnase-1. Il a été décrit que l'activité RNase de Regnase-1 régulait négativement les réponses immunitaires. Nous avons pu montrer que dans les lignées cellulaires ABC DLBCL, la Regnase-1 n'était pas seulement clivée par MALT1 mais également phosphorylée, au moins en partie, par la kinase de l'inhibiteur de KB (IKK). Les deux régulations semblent supprimer la fonction RNase de Regnase-1 et permettre ainsi la stabilisation de certains ARN messagers et la production de protéines favorisant la survie. En conclusion, nos études mettent en évidence le rôle-clé de la dimérisation de MALT1 et expliquent l'importance de l'activité catalytique de MALT1 pour l'activation des lymphocytes. Ainsi, nos résultats apportent des connaissances supplémentaires pour le développement de médicaments spécifiques ciblant l'activité catalytique de MALT1, qui pourraient être utiles pour modifier les réponses immunitaires et traiter des lymphomes.

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

Cell locations AQP1, AQP4 and 9 in the non-human primate brain

Rapport de synthèse : La présence de trois canaux d'eau, appelés aquaporines AQP1, AQP4 et AQP9, a été observée dans le cerveau sain ainsi que dans plusieurs modèles des pathologies cérébrales des rongeurs. Peu est connu sur la distribution des AQP dans le cerveau des primates. Cette connaissance sera utile pour des futurs essaies médicamenteux qui visent à prévenir la formation des oedèmes cérébraux. Nous avons étudié l'expression et la distribution cellulaire des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. La distribution des AQP4 dans le cerveau primate non-humain a été observée dans des astrocytes périvasculaires, comparable à l'observation faite dans le cerveau du rongeur. Contrairement à ce qui a été décrit chez le rongeur, l'AQPI chez le primate est exprimée dans les processus et dans les prolongations périvasculaires d'un sous-type d'astrocytes, qui est avant tout localisé dans la matière blanche et dans la glia limitans et qui est peut-être impliqué dans l'homéostasie de l'eau. L'AQPI a aussi été observée dans les neurones qui innervent des vaisseaux sanguins de la pie-mère, suggérant un rôle possible dans la régularisation de la vascularisation cérébrale. Comme décrit chez le rongeur, le mRNA et les protéines de l'AQP9 ont été détectés dans des astrocytes et dans des neurones catécholaminergiques. Chez le primate, des localisations supplémentaires ont été observées dans des populations de neurones placées dans certaines zones corticales. Cet article décrit une étude détaillée sur la distribution des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. Les observations faites s'additionnent aux data déjà publié sur le cerveau du rongeur. Ces importantes différences entre les espèces doivent être considérées dans l'évaluation des médicaments qui agiront potentiellement sur des AQP des primates non-humains avant d'entrer dans la phase des essais cliniques sur des humains.

Treatment of suicide attempters prior to hospital admission

Résumé : De nombreux auteurs ont rapporté des sérieux problèmes dans le traitement des patients suicidaires. Cette étude a examiné le traitement que des patients, ayant commis une tentative de suicide avant leur admission à un hôpital psychiatrique en Suisse, ont eu avant leur tentamen. 31 patients ont été admis à l'hôpital pendant l'année 2000, ce qui représente 36 tentamen et cela correspond à 6,5 ci/0 du nombre annuel d'admissions. Trois de ces patients ont été admis deux fois, et un patient a été admis trois fois. Des entrevues personnelles ont permis de rassembler l'information sur le traitement précédent l'hospitalisation : la médication et son dosage, à un mois et à deux semaines avant la tentative de suicide, et si le patient avait bénéficié d'une psychothérapie. En outre, des détails sur l'aspect psychosocial du tentamen et les moyens utilisés pour la tentative de suicide ont été enregistrés. Des médicaments psychotropes avaient été prescrits dans 24 situations à 21 patients, mais seulement dans 17 événements qui concernent 15 patients, des antidépresseurs avaient été prescrits avant l'hospitalisation. Des antipsychotiques et des benzodiazépines ont été prescrits dans 6 et 21 situations (8 situations avec des hypnotiques). Aucun des patients n'avait été traité avec du lithium, pourtant connu pour diminuer la suicidalité chez des patients à risque. Dans 19 situations, 16 patients avaient reçu la psychothérapie avant l'admission. Dans 32 situations, des médicaments psychotropes ont été employés pour le tentamen. En conclusion, ces résultats confirment le sous-traitement de patients qui commettent une tentative de suicide, comme déjà rapporté par d'autres auteurs. Bien que la majorité de patients ait été soignée par un psychiatre, aucune pharmacothérapie adéquate n'avait été prescrite, en particulier pour des patients dépressifs.

Occupational asthma in workers exposed to Mesalazine powder inhalation

Background: Due to complains of respiratory symptoms of some employees a pharmaceutical company asked in 2008 the occupational medical department of the Institute for Work and Health in Lausanne to evaluate the health status of their workers exposed to Mesalazine powder, which is the active agent of a drug used for the treatment of bowels inflammation. Therefore we examined the 21 workers exposed to Mesalazine powder. Method: After a visit of the pharmaceutical company in order to investigate the Mesalazine powder production, we performed an individual medical evaluation of the 21 workers. Our medical protocol was based on the safety data sheet of Mesalazine, the data found in the scientific literature and the «Compendium Suisse des Médicaments» and covered upper and lower respiratory tract as well as skin and eyes. Results: Sixty two percent (62%) of the exposed employees had symptoms of skin, eyes and throat irritation. Three employees reported respiratory symptoms such as dyspnoea, cough and expiratory wheezing, which appeared during the working hours. The Peak Flow series performed at the workplace was lowered in the three employees with lower respiratory tract symptoms. None of the three had consulted a physician, even though the symptoms had been present since some months. The pneumological evaluation confirmed for all three cases the asthma diagnoses. Conclusion: It is known that patients who are treated with drugs including Mesalazine can develop adverse health effect such as asthma. However occupational asthma in workers exposed to Mesalazine powder inhalation is until now not described in the literature. Immunologic investigations in order to know if the occupational asthma caused by Mesalazine is of allergic or mechanical irritation nature are still ongoing. Concerning the three workers with asthma, inability to work with Mesalazine was pronounced. Furthermore, the SUVA recognized the three patients with asthma as occupational respiratory diseases. Following our results and recommendations, the company undertook some measures to reduce the exposure to Mesalazine. A new health evaluation of the employees in the Mesalazine production is hence planned in 2009. As each year new causes of occupational asthma are described, the possible work relation of new asthma onset has to be carefully investigated as the consequences for the patient e.g. removal from exposure and for the exposed co-workers are of substantial importance.

Douleur chronique et mécanismes moléculaires

La douleur est définie par l'International association for the study of pain (IASP) comme une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à une lésion tissulaire réelle ou à une lésion potentielle, ou décrite en des termes évoquant une telle lésion. Sa fonction est de signaler une menace potentielle pour l'intégrité de l'organisme. Mais ce ressenti peut persister ou être présent en l'absence d'une telle menace. Il s'agit dans ce cas d'une douleur pathologique dont les mécanismes étiologiques et physiopathologiques ne sont pas encore bien compris.¦Ce travail de maîtrise a pour objectif l'étude d'une mutation génétique responsable d'un syndrome douloureux chronique. Cette mutation génétique a été décelée chez une famille de patients lausannois atteints de PEPD (paroxysmal extreme pain disorder) et touche le canal sodique Nav1.7. Ce canal est exprimé principalement dans les neurones des ganglions sensitifs et des ganglions sympathiques. Il est considéré comme responsable de la transmission de la douleur vers le SNC car des mutations « perte de fonction » de ce canal sont à l'origine d'une insensibilité congénitale à la douleur. Les mutations « gain de fonction » de ce canal sont à l'origine de syndromes douloureux chroniques tel le syndrome PEPD ou l'érythromélalgie. La mutation présente chez les patients lausannois est située entre les segments transmembranaires S4 et S5 sur le 4ème domaine de la sous-unité α du canal sodique Nav1.7. Cette mutation ne touche qu'un seul acide aminé, en position 1612 où une leucine est remplacée par une proline.¦Les méthodes employées dans ce travail sont la mutagenèse pour générer des plasmides contenant le gène SCN9A muté (T4835C) codant pour le canal Nav1.7 muté (L1612P), l'amplification de ces plasmides dans des bactéries et la transfection de cellules HEK293 avec les plasmides contenant le gène SCN9A muté (T4835C). Nous avons ainsi pu induire l'expression du canal muté dans des cellules HEK293. Ces cellules pourront être utilisées par la suite pour enregistrer les courants ioniques transitant à travers les canaux exprimés à la membrane plasmique. Cela permettra de comparer les propriétés électrophysiologiques du canal Nav1.7 muté L1612P avec celles du canal non muté. Nous avons également recherché l'expression d'ARNm codant pour les composants des canaux sodiques (sous-unités α et β) dans les cellules HEK293 non transfectées par la technique de qRT-PCR. Ceci afin de répertorier les composants des canaux sodiques exprimés constitutivement par les cellules HEK293 qui pourraient avoir une influence sur les mesures électrophysiologiques qui seront effectuées sur ces cellules.¦Ce travail a permis de générer des plasmides contenant le gène SCN9A muté T4835C qui sont des outils nécessaires à la réalisation d'études plus détaillées sur le fonctionnement et les propriétés du canal Nav1.7 muté L1612P. Ce travail a également permis, par la méthode de la qRT-PCR, une analyse de l'expression d'ARNm codant pour la sous-unité α du canal Nav1.7 et des sous-unités β 1 à 4 par les cellules HEK293. Les résultats ainsi obtenus permettent de mieux caractériser le transcriptome des cellules HEK293 et seront utiles pour interpréter avec plus de précisions les expérimentations électrophysiologiques utilisant ces cellules. L'étude électrophysiologique des cellules HEK293 exprimant le canal Nav1.7 muté par la technique du patch clamp est en cours. Elle sera poursuivie dans le cadre d'un travail de recherche dépassant le cadre de ce travail de maîtrise. Les cellules HEK293 exprimant le canal Nav1.7 muté (L1612P) pourront être également utilisées pour tester l'effet de divers médicaments sur ce canal. Ce qui pourrait d'une part permettre d'optimiser le traitement des patients souffrant de PEPD et d'autre part être utile pour tout traitement à but antalgique.

Cytochromes P450: génotypage et /ou phénotypage pour l'individualisation du traitement médicamenteux

La réponse aux traitements médicamenteux est affectée par de nombreux facteurs environnementaux et génétiques, dont une part importante est causée par les polymorphismes des cytochromes P450 (CYP). Ces derniers sont responsables, principalement au niveau du foie, du métabolisme de nombreux médicaments. Pour certains CYP, notamment les CYP2D6 et CYP2C19, des phénotypes de mauvais métaboliseurs et de métaboliseurs ultrarapides ont été décrits avec une influence sur la toxicité et/ou la réponse thérapeutique induites par certains médicaments tels que la codéine, le tramadol, le tamoxifen et le clopidogrel. Quelques exemples parmi les plus significatifs sont décrits ici, démontrant que le génotypage et/ou phénotypage des différents CYPs permet d'individualiser et d'améliorer la prescription médicamenteuse par sélection du principe actif et des doses les plus appropriés.

Cheminformatic studies of molecular properties and their influence on bioactivity in the context of drug discovery

Molecular shape has long been known to be an important property for the process of molecular recognition. Previous studies postulated the existence of a drug-like shape space that could be used to artificially bias the composition of screening libraries, with the aim to increase the chance of success in Hit Identification. In this work, it was analysed to which extend this assumption holds true. Normalized Principal Moments of Inertia Ratios (NPRs) have been used to describe the molecular shape of small molecules. It was investigated, whether active molecules of diverse targets are located in preferred subspaces of the NPR shape space. Results illustrated a significantly stronger clustering than could be expected by chance, with parts of the space unlikely to be occupied by active compounds. Furthermore, a strong enrichment of elongated, rather flat shapes could be observed, while globular compounds were highly underrepresented. This was confirmed for a wide range of small molecule datasets from different origins. Active compounds exhibited a high overlap in their shape distributions across different targets, making a purely shape­ based discrimination very difficult. An additional perspective was provided by comparing the shapes of protein binding pockets with those of their respective ligands. Although more globular than their ligands, it was observed that binding sites shapes exhibited a similarly skewed distribution in shape space: spherical shapes were highly underrepresented. This was different for unoccupied binding pockets of smaller size. These were on the contrary identified to possess a more globular shape. The relation between shape complementarity and exhibited bioactivity was analysed; a moderate correlation between bioactivity and parameters including pocket coverage, distance in shape space, and others could be identified, which reflects the importance of shape complementarity. However, this also suggests that other aspects are of relevance for molecular recognition. A subsequent analysis assessed if and how shape and volume information retrieved from pocket or respective reference ligands could be used as a pre-filter in a virtual screening approach. ln Lead Optimization compounds need to get optimized with respect to a variety of pararneters. Here, the availability of past success stories is very valuable, as they can guide medicinal chemists during their analogue synthesis plans. However, although of tremendous interest for the public domain, so far only large corporations had the ability to mine historical knowledge in their proprietary databases. With the aim to provide such information, the SwissBioisostere database was developed and released during this thesis. This database contains information on 21,293,355 performed substructural exchanges, corresponding to 5,586,462 unique replacements that have been measured in 35,039 assays against 1,948 molecular targets representing 30 target classes, and on their impact on bioactivity . A user-friendly interface was developed that provides facile access to these data and is accessible at http//www.swissbioisostere.ch. The ChEMBL database was used as primary data source of bioactivity information. Matched molecular pairs have been identified in the extracted and cleaned data. Success-based scores were developed and integrated into the database to allow re-ranking of proposed replacements by their past outcomes. It was analysed to which degree these scores correlate with chemical similarity of the underlying fragments. An unexpectedly weak relationship was detected and further investigated. Use cases of this database were envisioned, and functionalities implemented accordingly: replacement outcomes are aggregatable at the assay level, and it was shawn that an aggregation at the target or target class level could also be performed, but should be accompanied by a careful case-by-case assessment. It was furthermore observed that replacement success depends on the activity of the starting compound A within a matched molecular pair A-B. With increasing potency the probability to lose bioactivity through any substructural exchange was significantly higher than in low affine binders. A potential existence of a publication bias could be refuted. Furthermore, often performed medicinal chemistry strategies for structure-activity-relationship exploration were analysed using the acquired data. Finally, data originating from pharmaceutical companies were compared with those reported in the literature. It could be seen that industrial medicinal chemistry can access replacement information not available in the public domain. In contrast, a large amount of often-performed replacements within companies could also be identified in literature data. Preferences for particular replacements differed between these two sources. The value of combining different endpoints in an evaluation of molecular replacements was investigated. The performed studies highlighted furthermore that there seem to exist no universal substructural replacement that always retains bioactivity irrespective of the biological environment. A generalization of bioisosteric replacements seems therefore not possible. - La forme tridimensionnelle des molécules a depuis longtemps été reconnue comme une propriété importante pour le processus de reconnaissance moléculaire. Des études antérieures ont postulé que les médicaments occupent préférentiellement un sous-ensemble de l'espace des formes des molécules. Ce sous-ensemble pourrait être utilisé pour biaiser la composition de chimiothèques à cribler, dans le but d'augmenter les chances d'identifier des Hits. L'analyse et la validation de cette assertion fait l'objet de cette première partie. Les Ratios de Moments Principaux d'Inertie Normalisés (RPN) ont été utilisés pour décrire la forme tridimensionnelle de petites molécules de type médicament. Il a été étudié si les molécules actives sur des cibles différentes se co-localisaient dans des sous-espaces privilégiés de l'espace des formes. Les résultats montrent des regroupements de molécules incompatibles avec une répartition aléatoire, avec certaines parties de l'espace peu susceptibles d'être occupées par des composés actifs. Par ailleurs, un fort enrichissement en formes allongées et plutôt plates a pu être observé, tandis que les composés globulaires étaient fortement sous-représentés. Cela a été confirmé pour un large ensemble de compilations de molécules d'origines différentes. Les distributions de forme des molécules actives sur des cibles différentes se recoupent largement, rendant une discrimination fondée uniquement sur la forme très difficile. Une perspective supplémentaire a été ajoutée par la comparaison des formes des ligands avec celles de leurs sites de liaison (poches) dans leurs protéines respectives. Bien que plus globulaires que leurs ligands, il a été observé que les formes des poches présentent une distribution dans l'espace des formes avec le même type d'asymétrie que celle observée pour les ligands: les formes sphériques sont fortement sous­ représentées. Un résultat différent a été obtenu pour les poches de plus petite taille et cristallisées sans ligand: elles possédaient une forme plus globulaire. La relation entre complémentarité de forme et bioactivité a été également analysée; une corrélation modérée entre bioactivité et des paramètres tels que remplissage de poche, distance dans l'espace des formes, ainsi que d'autres, a pu être identifiée. Ceci reflète l'importance de la complémentarité des formes, mais aussi l'implication d'autres facteurs. Une analyse ultérieure a évalué si et comment la forme et le volume d'une poche ou de ses ligands de référence pouvaient être utilisés comme un pré-filtre dans une approche de criblage virtuel. Durant l'optimisation d'un Lead, de nombreux paramètres doivent être optimisés simultanément. Dans ce contexte, la disponibilité d'exemples d'optimisations réussies est précieuse, car ils peuvent orienter les chimistes médicinaux dans leurs plans de synthèse par analogie. Cependant, bien que d'un extrême intérêt pour les chercheurs dans le domaine public, seules les grandes sociétés pharmaceutiques avaient jusqu'à présent la capacité d'exploiter de telles connaissances au sein de leurs bases de données internes. Dans le but de remédier à cette limitation, la base de données SwissBioisostere a été élaborée et publiée dans le domaine public au cours de cette thèse. Cette base de données contient des informations sur 21 293 355 échanges sous-structuraux observés, correspondant à 5 586 462 remplacements uniques mesurés dans 35 039 tests contre 1948 cibles représentant 30 familles, ainsi que sur leur impact sur la bioactivité. Une interface a été développée pour permettre un accès facile à ces données, accessible à http:/ /www.swissbioisostere.ch. La base de données ChEMBL a été utilisée comme source de données de bioactivité. Une version modifiée de l'algorithme de Hussain et Rea a été implémentée pour identifier les Matched Molecular Pairs (MMP) dans les données préparées au préalable. Des scores de succès ont été développés et intégrés dans la base de données pour permettre un reclassement des remplacements proposés selon leurs résultats précédemment observés. La corrélation entre ces scores et la similarité chimique des fragments correspondants a été étudiée. Une corrélation plus faible qu'attendue a été détectée et analysée. Différents cas d'utilisation de cette base de données ont été envisagés, et les fonctionnalités correspondantes implémentées: l'agrégation des résultats de remplacement est effectuée au niveau de chaque test, et il a été montré qu'elle pourrait également être effectuée au niveau de la cible ou de la classe de cible, sous réserve d'une analyse au cas par cas. Il a en outre été constaté que le succès d'un remplacement dépend de l'activité du composé A au sein d'une paire A-B. Il a été montré que la probabilité de perdre la bioactivité à la suite d'un remplacement moléculaire quelconque est plus importante au sein des molécules les plus actives que chez les molécules de plus faible activité. L'existence potentielle d'un biais lié au processus de publication par articles a pu être réfutée. En outre, les stratégies fréquentes de chimie médicinale pour l'exploration des relations structure-activité ont été analysées à l'aide des données acquises. Enfin, les données provenant des compagnies pharmaceutiques ont été comparées à celles reportées dans la littérature. Il a pu être constaté que les chimistes médicinaux dans l'industrie peuvent accéder à des remplacements qui ne sont pas disponibles dans le domaine public. Par contre, un grand nombre de remplacements fréquemment observés dans les données de l'industrie ont également pu être identifiés dans les données de la littérature. Les préférences pour certains remplacements particuliers diffèrent entre ces deux sources. L'intérêt d'évaluer les remplacements moléculaires simultanément selon plusieurs paramètres (bioactivité et stabilité métabolique par ex.) a aussi été étudié. Les études réalisées ont souligné qu'il semble n'exister aucun remplacement sous-structural universel qui conserve toujours la bioactivité quel que soit le contexte biologique. Une généralisation des remplacements bioisostériques ne semble donc pas possible.

Analyse économique et comportements à risque

Introduction Le cadre conceptuel de l'analyse économique considère que l'individu prend des décisions en mettant en balance les avantages et les inconvénients que ces décisions présentent pour lui. En s'appuyant sur ses préférences et en intégrant ses contraintes (matérielles, physiques, externes, etc.), il choisit d'effectuer ou non une action, d'adopter ou pas un comportement, de façon à ce que les conséquences de ses choix maximisent sa satisfaction. Le fait qu'un individu adopte un certain comportement révèle donc le caractère positif pour lui des conséquences de ce comportement. C'est le postulat méthodologique de rationalité du consommateur, fondement de toute analyse économique. L'adoption par un individu d'un comportement qui implique un risque pour son bien-être physique ou mental suit le même schéma d'analyse. Il résulte d'un arbitrage inter temporel entre la satisfaction que procure ce comportement et le coût du risque associé. Ce risque se définit par la combinaison de la probabilité d'occurrence de l'événement redouté avec la gravité de ses conséquences. En adoptant un comportement à risque, l'individu révèle donc que ce comportement a pour lui un impact net positif. Certains comportements à risque, comme la consommation de tabac et, plus largement, de psychotropes, engendrent une dépendance à même de brider le libre-arbitre du consommateur. Un individu peut être amené à consommer un produit alors même que sa raison lui dicte de ne pas le faire. Ces comportements ont longtemps été considérés par les économistes comme extérieurs au champ d'analyse de leur discipline, la dépendance paraissant antinomique avec le concept de rationalité du consommateur. Par son modèle de dépendance rationnelle, Gary Stanley Becker prend le contre-pied de cette approche en montrant qu'un comportement de dépendance pouvait parfaitement s'expliquer par la maximisation de la fonction de satisfaction d'un individu rationnel et informé. Il postule que les consommateurs de stupéfiants sont conscients des conséquences futures de leurs décisions présentes, tant du point de vue de leur santé que de celui de la dépendance. Dans ce modèle, la dépendance implique deux effets le renforcement et la tolérance. Le renforcement signifie que plus un bien a été consommé dans le passé, plus l'augmentation de sa consommation courante est valorisée. En d'autres termes, l'utilité marginale de la consommation courante augmente avec la consommation antérieure. La tolérance traduit le fait qu'un individu habitué à la consommation d'un bien tirera d'une consommation donnée une satisfaction inférieure par rapport à un individu qui a peu consommé par le passé. Dans l'exemple du tabagisme, l'effet de renforcement implique qu'un grand fumeur ressent une forte envie de fumer, mais que plus il a fumé dans le passé, plus le plaisir qu'il ressent en fumant une quantité donnée de cigarettes diminue. Le premier effet explique le phénomène de manque et le second explique pourquoi la satisfaction qu'un fumeur retire de sa consommation de cigarettes tend à diminuer avec le temps. Selon Becker, l'individu choisit de devenir dépendant : il sait que sa consommation présente de cigarettes contraint ses choix futurs et il détermine au départ sa consommation sur l'ensemble de sa vie. Cependant, ce modèle n'est pas compatible avec les regrets exprimés par de nombreux fumeurs et les tentatives infructueuses de sevrage souvent concomitantes. Un fumeur qui anticiperait parfaitement le phénomène de dépendance arrêterait de fumer à la date voulue, à sa première tentative. Partant de ce constat, Athanasios Orphanides a construit un modèle dans lequel les fumeurs peuvent se retrouver prisonniers de leur consommation par des anticipations imparfaites du pouvoir addictif du tabac. Leur théorie suppose que les individus ne sont pas tous sujets de la même manière à la dépendance, que chacun a une perception subjective de son risque de dépendance et que cette perception évolue constamment durant la période de consommation du bien addictif. Dans ce contexte, un individu qui maximise des préférences stables, mais qui sous-estime le potentiel addictif d'un produit peut devenir dépendant par accident et regretter ensuite cette dépendance. Le modèle de Becker ou celui d'Orphanides ont des conséquences très différentes sur l'action régulatrice que doit ou non jouer l'État sur le marché d'un bien addictif. Si, comme Becker, on considère que les consommateurs sont rationnels et parfaitement informés des conséquences de leurs actes, l'action du régulateur devrait se limiter à l'internalisation du coût externe que les fumeurs font peser sur la société. Si le fumeur est conscient du risque qu'il prend et que pour lui le plaisir qu'il retire de cette consommation dépasse le déplaisir engendré par ses conséquences, une intervention du régulateur reposerait sur une base paternaliste, l'État posant alors un jugement de valeur sur les préférences des individus. En revanche, si on considère, comme dans la modélisation d'Orphanides, que les fumeurs sous-estiment le phénomène de dépendance lorsqu'ils décident de se mettre à fumer, un marché non régulé conduit à une consommation supérieure à celle qui prévaudrait en information parfaite. Certains fumeurs peuvent ainsi se retrouver accrochés à leur consommation de tabac, sans que cela ait été leur but. Dans cette perspective, l'État est légitimé à intervenir par des politiques de lutte contre le tabagisme, afin de compenser les erreurs d'anticipation des individus. Cette thèse propose d'appliquer les outils de l'analyse économique à des problématiques de santé publique dans le domaine des comportements à risque et en particulier du tabagisme. Elle a pour finalité d'apporter de nouveaux éléments de connaissance permettant d'éclairer certains choix de régulation dans ce domaine. Le premier chapitre est une analyse coût-efficacité des thérapies médicamenteuses de soutien à la désaccoutumance tabagique. Comme nous l'avons vu plus haut, certains fumeurs se trouvent piégés dans leur consommation par le phénomène de dépendance et ont des difficultés à arrêter de fumer. Ces dernières années, plusieurs médicaments de soutien au fumeur en phase de sevrage ont fait leur apparition. Parmi eux, on compte des substituts nicotiniques sous forme de gomme, patch, spray ou inhalateur, mais aussi un antidépresseur ne contenant pas de nicotine. Ces traitements présentent des efficacités et des coûts différents. L'évaluation économique en santé permet de calculer un indicateur unique d'efficience qui synthétise l'efficacité d'un traitement et son coût. Cette méthode permet de comparer différents types de prises en charge médicales d'une même pathologie, mais aussi de comparer des interventions thérapeutiques dans des domaines différents. Nous développons un modèle de Markov pour estimer le gain en année de vie d'une stratégie de prévention du tabagisme. Ce modèle permet de simuler le devenir d'une cohorte de fumeurs en fonction du type de soutien à la désaccoutumance qui leur est proposé. Sur cette base, nous calculons le coût par année de vie gagnée de chaque type d'intervention. Les résultats permettent de classer les cinq types de prise en charge selon leur efficience, mais aussi de les comparer à d'autres interventions de prévention dans des domaines différents. Le deuxième chapitre traite des corrélations entre le niveau de formation des individus et leur consommation de tabac. Sur un plan épidémiologique, on constate que les personnes qui atteignent un niveau de formation plus élevé ont une propension à fumer plus faible que les autres. Peut-on en conclure qu'il existe une relation causale inverse entre formation et tabagisme ? Sous l'angle de la théorie économique, il existe deux principales hypothèses à même d'expliquer cette corrélation. La première hypothèse repose sur le modèle de capital santé développé par Michael Grossman au début des années 1970. Dans ce modèle, l'individu dispose d'un stock de santé qui se déprécie avec le temps. Ce stock peut être augmenté grâce à des dépenses en soins médicaux ou à des investissements en temps consacré à l'amélioration de sa santé. La formation a pour effet d'augmenter l'efficacité des investissements en santé. Dans le cas du tabac, Grossman considère que des individus mieux formés auront une meilleurs information sur les méfaits du tabac sur la santé, ce qui tendra à diminuer leur consommation de tabac. La seconde hypothèse ne considère pas un lien causal entre la formation et la santé, mais repose sur l'existence d'une tierce variable qui influencerait parallèlement, et dans un sens opposé, le niveau de formation et la propension à fumer. Cette tierce variable est le taux de préférence pour le présent. Pour un individu fortement tourné vers le présent, l'investissement en temps de formation a un coût relativement élevé dans la mesure où il doit sacrifier du revenu aujourd'hui pour obtenir un revenu plus élevé demain. Parallèlement, il pondère moins fortement la santé future et a donc une plus forte propension à fumer. Nous développons une méthode économétrique qui permet de séparer l'effet de causalité de l'effet de sélection. Le troisième chapitre traite du rôle des interactions sociales dans les comportements à risque des adolescents. La théorie économique considère que chaque individu définit seul ses choix de consommation en maximisant sa fonction d'utilité. Cela ne signifie pas pour autant qu'il soit insensible aux influences extérieures, notamment au comportement de son entourage. Dans certaines situations et pour certains produits, l'utilité que procure la consommation d'un bien est corrélée avec le nombre de personnes qui consomment ce même bien dans l'entourage. En d'autres termes, la consommation des autres, augmente la valeur que l'on attribue à un bien. Ce mécanisme est souvent appliqué à l'analyse des comportements à risque des adolescents et du rôle que peut y jouer le groupe des pairs. Si cet impact est bien connu du point de vue théorique, il est beaucoup plus difficile de le quantifier sur un plan empirique. Pour identifier cet effet, nous développons une méthodologie économétrique, originale dans ce contexte, qui permet de séparer l'effet individuel de l'effet d'influence des pairs dans l'adoption d'un comportement à risque. Nous appliquons cette méthode aux trois comportements à risque que sont la consommation de tabac, d'alcool et de cannabis chez les adolescents.