Paper 4: EUROCAT statistical monitoring: identification and investigation of ten year trends of congenital anomalies in Europe.

BACKGROUND: As part of EUROCAT's surveillance of congenital anomalies in Europe, a statistical monitoring system has been developed to detect recent clusters or long-term (10 year) time trends. The purpose of this article is to describe the system for the identification and investigation of 10-year time trends, conceived as a "screening" tool ultimately leading to the identification of trends which may be due to changing teratogenic factors.METHODS: The EUROCAT database consists of all cases of congenital anomalies including livebirths, fetal deaths from 20 weeks gestational age, and terminations of pregnancy for fetal anomaly. Monitoring of 10-year trends is performed for each registry for each of 96 non-independent EUROCAT congenital anomaly subgroups, while Pan-Europe analysis combines data from all registries. The monitoring results are reviewed, prioritized according to a prioritization strategy, and communicated to registries for investigation. Twenty-one registries covering over 4 million births, from 1999 to 2008, were included in monitoring in 2010.CONCLUSIONS: Significant increasing trends were detected for abdominal wall anomalies, gastroschisis, hypospadias, Trisomy 18 and renal dysplasia in the Pan-Europe analysis while 68 increasing trends were identified in individual registries. A decreasing trend was detected in over one-third of anomaly subgroups in the Pan-Europe analysis, and 16.9% of individual registry tests. Registry preliminary investigations indicated that many trends are due to changes in data quality, ascertainment, screening, or diagnostic methods. Some trends are inevitably chance phenomena related to multiple testing, while others seem to represent real and continuing change needing further investigation and response by regional/national public health authorities.

Monitoring procalcitonin in febrile neutropenia: what is its utility for initial diagnosis of infection and reassessment in persistent Fever?

Background: Management of febrile neutropenic episodes (FE) is challenged by lacking microbiological and clinical documentation of infection. We aimed at evaluating the utility of monitoring blood procalcitonin (PCT) in FE for initial diagnosis of infection and reassessment in persistent fever.Methods: PCT kinetics was prospectively monitored in 194 consecutive FE (1771 blood samples): 65 microbiologically documented infections (MDI, 33.5%; 49 due to non-coagulase-negative staphylococci, non-CNS), 68 clinically documented infections (CDI, 35%; 39 deep-seated), and 61 fever of unexplained origin (FUO, 31.5%).Results: At fever onset median PCT was 190 pg/mL (range 30-26'800), without significant difference among MDI, CDI and FUO. PCT peak occurred on day 2 after onset of fever: non-CNS-MDI/deep-seated-CDI (656, 80-86350) vs. FUO (205, 33-771; p<0.001). PCT >500 pg/mL distinguished non-CNS-MDI/deep-seated-CDI from FUO with 56% sensitivity and 90% specificity. PCT was >500 pg/ml in only 10% of FUO (688, 570-771). A PCT peak >500 pg/mL (1196, 524-11950) occurred beyond 3 days of persistent fever in 17/21 (81%) invasive fungal diseases (IFD). This late PCT peak identified IFD with 81% sensitivity and 57% specificity and preceded diagnosis according to EORTC-MSG criteria in 41% of cases. In IFD responding to therapy, median days to PCT <500 pg/mL and defervescence were 5 (1-23) vs. 10 (3-22; p = 0.026), respectively.Conclusion: While procalcitonin is not useful for diagnosis of infection at onset of neutropenic fever, it may help to distinguish a minority of potentially severe infections among FUOs on day 2 after onset of fever. In persistent fever monitoring procalcitonin contributes to early diagnosis and follow-up of invasive mycoses

Ex vivo analysis of human antigen-specific CD8+ T-cell responses: quality assessment of fluorescent HLA-A2 multimer and interferon-gamma ELISPOT assays for patient immune monitoring.

The authors developed a standardized approach for immune monitoring of antigen-specific CD8+ T cells within peripheral blood lymphocytes (PBLs) that combines direct ex vivo analysis of Melan-A/MART-1 and influenza-specific CD8+ T cells with HLA-A2/peptide multimers and interferon-gamma ELISPOT assays. Here the authors assessed the quality of results obtained with 180 PBLs from healthy donors and melanoma patients. Reproducibility of the multimer assay was good (average of 15% variation). In the absence of in vivo antigen-specific T-cell responses, physiologic fluctuations of multimer-positive T cells was low, with variation coefficients of 20% for Melan-A and 28% for influenza-specific T cells. In contrast, patients with vaccination-induced T-cell responses had significantly increased T-cell frequencies clearly exceeding physiologic fluctuations. Comparable results were obtained with ELISPOT assays. In conclusion, this approach is well suited to assess T-cell responses as biologic endpoints in clinical vaccine studies.

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

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

Therapeutic drug monitoring and metabolites profil analysis of antiviral drugs

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

Clinical usefulness of therapeutic concentration monitoring for imatinib dosage individualization: Results from the randomized controlled I-COME Trial

Introduction: Imatinib trough plasma concentrations (Cmin) have been correlated with treatment response in chronic myeloid leukemia (CML) patients. The use of Cmin monitoring for optimizing imatinib dosage (therapeutic drug monitoring [TDM]) is therefore proposed for patients with unsatisfying response or tolerance ("rescue TDM"). A cycle of "routine TDM" for dosage individualization could also be beneficial to prevent unfavorable events, yet its clinical usefulness has not been evaluated. We aimed to assess prospectively whether a "routine TDM" intervention targeting imatinib Cmin of 1000 ng/mL (tolerance, 750-1500 ng/mL) could improve efficacy, tolerance, and persistence on treatment compared with "rescue TDM" use only. Patients (or Materials) and Methods: The Swiss Imatinib COncentration Monitoring Evaluation (I-COME) study was a multicenter randomized controlled trial (ISRCTN31181395). Adult patients in chronic or accelerated phase CML receiving imatinib ≤5 years were eligible. Patients were randomly (1:1) allocated to receive "routine TDM" intervention or to serve as controls with access only to "rescue TDM". All had 1-year follow-up. The primary endpoint was a combined efficacy-safety outcome (failure- and toxicity-free survival without imatinib discontinuation), analyzed in intention-to-treat. Results: Among 56 CML recruited patients, 55 had their molecular and cytogenetic response measured. 14/27 of patients receiving "routine TDM" (52% [33%-71%]) remained event-free versus 16/28 of control patients with "rescue TDM" only (57% [39%-75%]; P=0.69). In the "routine TDM" group, dosage recommendations were adopted entirely in 50% of patients (median Cmin at study end, 895 ng/mL; CV = 33%). These patients had fewer unfavorable events (28% [5%-52%]) compared with patients not receiving the advised dosage (77% [54%-99%]; P = 0.03; median Cmin at study end, 648 ng/mL; CV = 38%). Conclusion: This first prospective target concentration intervention trial could not formally demonstrate a benefit of "routine TDM" of imatinib, especially due to a small patient number and limited prescriber's adherence to dosage recommendations. Nevertheless, the patients receiving the advised dosage more often met target concentrations and the combined outcome (efficacy, tolerance, and persistence). A cycle of routine TDM could thus be favorable, at least in patients eligible for dosage adjustment. Its usefulness should, however, be further confirmed in larger trials.

Prognostic value of continuous eeg monitoring during therapeutic hypothermia in patients with coma after cardiac arrest

INTRODUCTION: Continuous EEG (cEEG) is increasingly used to monitor brain function in neuro-ICU patients. However, its value in patients with coma after cardiac arrest (CA), particularly in the setting of therapeutic hypothermia (TH), is only beginning to be elucidated. The aim of this study was to examine whether cEEG performed during TH may predict outcome. METHODS: From April 2009 to April 2010, we prospectively studied 34 consecutive comatose patients treated with TH after CA who were monitored with cEEG, initiated during hypothermia and maintained after rewarming. EEG background reactivity to painful stimulation was tested. We analyzed the association between cEEG findings and neurologic outcome, assessed at 2 months with the Glasgow-Pittsburgh Cerebral Performance Categories (CPC). RESULTS: Continuous EEG recording was started 12 ± 6 hours after CA and lasted 30 ± 11 hours. Nonreactive cEEG background (12 of 15 (75%) among nonsurvivors versus none of 19 (0) survivors; P < 0.001) and prolonged discontinuous "burst-suppression" activity (11 of 15 (73%) versus none of 19; P < 0.001) were significantly associated with mortality. EEG seizures with absent background reactivity also differed significantly (seven of 15 (47%) versus none of 12 (0); P = 0.001). In patients with nonreactive background or seizures/epileptiform discharges on cEEG, no improvement was seen after TH. Nonreactive cEEG background during TH had a positive predictive value of 100% (95% confidence interval (CI), 74 to 100%) and a false-positive rate of 0 (95% CI, 0 to 18%) for mortality. All survivors had cEEG background reactivity, and the majority of them (14 (74%) of 19) had a favorable outcome (CPC 1 or 2). CONCLUSIONS: Continuous EEG monitoring showing a nonreactive or discontinuous background during TH is strongly associated with unfavorable outcome in patients with coma after CA. These data warrant larger studies to confirm the value of continuous EEG monitoring in predicting prognosis after CA and TH.

Monitoring nitrogen nutrition in cotton

Both N excess and deficiency may affect cotton yield and quality. It would therefore be useful to base the N management fertilization on the monitoring of the nutritional status. This study investigated the correlations among the following determination methods of the N nutritional status of cotton (Gossypium hirsutum L., var. Latifolia): chlorophyll readings (SPAD-502®, Minolta), specific-ion nitrate meter (Nitrate Meter C-141, Horiba-Cardy®), and laboratory analysis (conventional foliar diagnosis). Samples were taken weekly from two weeks before flowering to the fifth week after the first flower. The experiment was conducted on the Fazenda Santa Tereza, Itapeva, State of São Paulo, Brazil. The crop was fertilized with 40 kg ha-1 N at planting and 0, 30, 60, 90, and 120 kg ha-1 of side-dressed N. The range of leaf N contents reported as adequate for samples taken 80-90 days after plant emergence (traditional foliar diagnosis) may be used as reference from the beginning of flowering when the plant is not stressed. Specific-ion nitrate meter readings can be used as a nutritional indicator of cotton nutrition from one week after pinhead until the third week of flowering. In this case, plants are well-nourished when readings exceed 8,000 mg L-1 NO3-. The chlorophyll meter can also be used to estimate the nutritional status of cotton from the third week of flowering. In this case the readings should be above 48 in well-nourished plants.

Monitoring drug therapy.

Drug development has improved over recent decades, with refinements in analytical techniques, population pharmacokinetic-pharmacodynamic (PK-PD) modelling and simulation, and new biomarkers of efficacy and tolerability. Yet this progress has not yielded improvements in individualization of treatment and monitoring, owing to various obstacles: monitoring is complex and demanding, many monitoring procedures have been instituted without critical assessment of the underlying evidence and rationale, controlled clinical trials are sparse, monitoring procedures are poorly validated and both drug manufacturers and regulatory authorities take insufficient account of the importance of monitoring. Drug concentration and effect data should be increasingly collected, analyzed, aggregated and disseminated in forms suitable for prescribers, along with efficient monitoring tools and evidence-based recommendations regarding their best use. PK-PD observations should be collected for both novel and established critical drugs and applied to observational data, in order to establish whether monitoring would be suitable. Methods for aggregating PK-PD data in systematic reviews should be devised. Observational and intervention studies to evaluate monitoring procedures are needed. Miniaturized monitoring tests for delivery at the point of care should be developed and harnessed to closed-loop regulated drug delivery systems. Intelligent devices would enable unprecedented precision in the application of critical treatments, i.e. those with life-saving efficacy, narrow therapeutic margins and high interpatient variability. Pharmaceutical companies, regulatory agencies and academic clinical pharmacologists share the responsibility of leading such developments, in order to ensure that patients obtain the greatest benefit and suffer the least harm from their medicines.

Prospective monitoring of a CD4+ CD25high CD45RO+ CD127high T-cell population after first kidney transplantation following thymoglobulin or basiliximab induction

Background: Recent data have suggested that a population of CD4+ CD25high T cells, phenotypically characterized by the expression of CD45RO and CD127, is significantly expanded in stable liver and kidney transplant recipients and represents alloreactive T cells. Induction therapies may have an impact on this alloreactive T cell population. In this study, we prospectively analyzed CD4+ CD25high CD45RO+ CD127high T cells after induction with either thymoglobulin or basiliximab. Patients and methods: A total of twenty-seven kidney transplant recipients were prospectively enrolled; 14 received thymoglobulin induction followed by a 4-day course of steroids with tacrolimus and mycophenolate mofetil («thymo group»), and 13 received basiliximab induction followed by standard triple immunosuppression (tacrolimus, mycophenolate mofetil and prednisone) («BSX group»). Phenotypical analysis by flow cytometry of the expression of CD25, CD45RO and CD127 on peripheral CD4+ T cells was performed at 0, 3 and 6 months after transplantation. Twenty-four healthy subjects (HS) were studied as controls. Results: There were no differences in baseline characteristics between the groups; at 6 months, patient survival (100%), graft survival (100%), serum creatinine (thymo group versus BSX group: 129 versus 125 micromol/l) and acute rejection (2/14 versus 2/13) were not significantly different. Thymo induction produced a prolonged CD4 T cell depletion. As compared to pre-transplantation values, an expansion of the alloreactive T cell population was observed at 3 months in both thymo (mean: from 6.38% to 14.72%) and BSX (mean: from 8.01% to 18.42%) groups. At 6 months, the alloreactive T cell population remained significantly expanded in the thymo group (16.92 ± 2.87%) whereas it tended to decrease in the BSX group (10.22 ± 1.38%). Conclusion: Overall, our results indicate that the expansion of alloreactive T cells occurs rapidly after transplantation in patients receiving either thymo or BSX induction. Whether differences at later timepoints or whether different IS regimens may modify this alloreactive population remains to be studied.

Estimation of water percolation by different methods using TDR

Detailed knowledge on water percolation into the soil in irrigated areas is fundamental for solving problems of drainage, pollution and the recharge of underground aquifers. The aim of this study was to evaluate the percolation estimated by time-domain-reflectometry (TDR) in a drainage lysimeter. We used Darcy's law with K(θ) functions determined by field and laboratory methods and by the change in water storage in the soil profile at 16 points of moisture measurement at different time intervals. A sandy clay soil was saturated and covered with plastic sheet to prevent evaporation and an internal drainage trial in a drainage lysimeter was installed. The relationship between the observed and estimated percolation values was evaluated by linear regression analysis. The results suggest that percolation in the field or laboratory can be estimated based on continuous monitoring with TDR, and at short time intervals, of the variations in soil water storage. The precision and accuracy of this approach are similar to those of the lysimeter and it has advantages over the other evaluated methods, of which the most relevant are the possibility of estimating percolation in short time intervals and exemption from the predetermination of soil hydraulic properties such as water retention and hydraulic conductivity. The estimates obtained by the Darcy-Buckingham equation for percolation levels using function K(θ) predicted by the method of Hillel et al. (1972) provided compatible water percolation estimates with those obtained in the lysimeter at time intervals greater than 1 h. The methods of Libardi et al. (1980), Sisson et al. (1980) and van Genuchten (1980) underestimated water percolation.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Therapeutic drug monitoring of seven psychotropic drugs and four metabolites in human plasma by HPLC-MS.

A simple and sensitive LC-MS method was developed and validated for the simultaneous quantification of aripiprazole (ARI), atomoxetine (ATO), duloxetine (DUL), clozapine (CLO), olanzapine (OLA), sertindole (STN), venlafaxine (VEN) and their active metabolites dehydroaripiprazole (DARI), norclozapine (NCLO), dehydrosertindole (DSTN) and O-desmethylvenlafaxine (OVEN) in human plasma. The above mentioned compounds and the internal standard (remoxipride) were extracted from 0.5 mL plasma by solid-phase extraction (mix mode support). The analytical separation was carried out on a reverse phase liquid chromatography at basic pH (pH 8.1) in gradient mode. All analytes were monitored by MS detection in the single ion monitoring mode and the method was validated covering the corresponding therapeutic range: 2-200 ng/mL for DUL, OLA, and STN, 4-200 ng/mL for DSTN, 5-1000 ng/mL for ARI, DARI and finally 2-1000 ng/mL for ATO, CLO, NCLO, VEN, OVEN. For all investigated compounds, good performance in terms of recoveries, selectivity, stability, repeatability, intermediate precision, trueness and accuracy, was obtained. Real patient plasma samples were then successfully analysed.

A CT-based study investigating the relationship between pedicle screw placement and stimulation threshold of compound muscle action potentials measured by intraoperative neurophysiological monitoring.

PURPOSE: Neurophysiological monitoring aims to improve the safety of pedicle screw placement, but few quantitative studies assess specificity and sensitivity. In this study, screw placement within the pedicle is measured (post-op CT scan, horizontal and vertical distance from the screw edge to the surface of the pedicle) and correlated with intraoperative neurophysiological stimulation thresholds. METHODS: A single surgeon placed 68 thoracic and 136 lumbar screws in 30 consecutive patients during instrumented fusion under EMG control. The female to male ratio was 1.6 and the average age was 61.3 years (SD 17.7). Radiological measurements, blinded to stimulation threshold, were done on reformatted CT reconstructions using OsiriX software. A standard deviation of the screw position of 2.8 mm was determined from pilot measurements, and a 1 mm of screw-pedicle edge distance was considered as a difference of interest (standardised difference of 0.35) leading to a power of the study of 75 % (significance level 0.05). RESULTS: Correct placement and stimulation thresholds above 10 mA were found in 71 % of screws. Twenty-two percent of screws caused cortical breach, 80 % of these had stimulation thresholds above 10 mA (sensitivity 20 %, specificity 90 %). True prediction of correct position of the screw was more frequent for lumbar than for thoracic screws. CONCLUSION: A screw stimulation threshold of >10 mA does not indicate correct pedicle screw placement. A hypothesised gradual decrease of screw stimulation thresholds was not observed as screw placement approaches the nerve root. Aside from a robust threshold of 2 mA indicating direct contact with nervous tissue, a secondary threshold appears to depend on patients' pathology and surgical conditions.