Use of recovered frying oils in chicken and rabbit feeds: effect on the fatty acid and tocol composition and on the oxidation levels of meat, liver and plasma

The addition of some fat co- and by-products to feeds is usual nowadays; however, the regulations of their use are not always clear and vary between countries. For instance, the use of recycled cooking oils is not allowed in the European Union, but they are used in other countries. However, oils recovered from industrial frying processes could show satisfactory quality for this purpose. Here we studied the effects of including oils recovered from the frying industry in rabbit and chicken feeds (at 30 and 60 g/kg, respectively) on the fatty acid (FA) and tocol (tocopherol + tocotrienol) compositon of meat, liver and plasma, and on their oxidative stability. Three dietary treatments (replicated eight times) were compared: fresh non-used oil (LOX); oil discarded from the frying industry, having a high content of secondary oxidation compounds (HOX); and an intermediate level (MOX) obtained by mixing 50 : 50 of LOX and HOX. The FA composition of oil diets and tissues was assessed by GC, their tocol content by HPLC, the thiobarbituric acid value was used to assess tissue oxidation status, and the ferrous oxidation-xylenol orange method was used to assess the susceptibility of tissues to oxidation. Our results indicate that FA composition of rabbit and chicken meat, liver and plasma was scarcely altered by the addition of recovered frying oils to feed. Differences were encountered in the FA composition between species, which might be attributed mainly to differences in the FA digestion, absorption and metabolism between species, and to some physiological dietary factors (i.e. coprophagy in rabbits that involves fermentation with FA structure modification). The α-tocopherol (αT) content of tissues was reduced in response to the lower αT content in the recovered frying oil. Differences in the content of other tocols were encountered between chickens and rabbits, which might be attributable to the different tocol composition of their feeds, as well as to species differences in the digestion and metabolism of tocols. Tissue oxidation and susceptibility to oxidation were in general low and were not greatly affected by the degree of oxidation of the oil added to the feeds. The relative content of polyunsaturated fatty acids/αT in these types of samples would explain the differences observed between species in the susceptibility of each tissue to oxidation. According to our results, oils recovered from the frying industry could be useful for feed uses.

Dietary n-6- or n-3-rich vegetable fats and antioxidants: effects on fatty acid composition and stability of rabbit plasma, liver and meat

We supplemented diets with a-tocopheryl acetate (100 mg/kg) and replaced beef tallow (BT) in feeds with increasing doses of n-6- or n-3-rich vegetable fat sources (linseed and sunflower oil), and studied the effects on the fatty acid (FA) composition, the a-tocopherol (aT) content and the oxidative stability of rabbit plasma and liver. These effects were compared with those observed in a previous study in rabbit meat. As in meat, the content of saturated, monounsaturated and trans FA in plasma and liver mainly reflected feed FA profile, except stearic acid in liver, which increased as feeds contained higher doses of vegetable fat, which could be related to an inhibition of the activity of the stearoyl-CoA-desaturase. As linseed oil increased in feeds, the n-6/n-3 FA ratio was decreased in plasma and liver as a result of the incorporation of FA from diets and also, due to the different performance and selectivity of desaturase enzymes. However, an increase in the dose of vegetable fat in feeds led to a significant reduction in the aT content of plasma and liver, which was greater when the fat source was linseed oil. Increasing the dose of vegetable fat in feeds also led to an increase in the susceptibility to oxidation (lipid hydroperoxide (LHP) value) of rabbit plasma, liver and meat and on the thiobarbituric acid (TBA) values of meat. Although the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate increased the aT content in plasma and liver, it did not modify significantly their TBA or LHP values. In meat however, both TBA and LHP values were reduced by the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate. The plasma aT content reflected the aT content in tissues, and correlated negatively with tissue oxidability. From the studied diets, those containing 1.5% linseed oil plus 1.5% BT and 100 mg of a-tocopheryl acetate/kg most improved the FA composition and the oxidative stability of rabbit tissues.

Use of recovered frying oils in chicken and rabbit feeds: effect on the fatty acid and tocol composition and on the oxidation levels of meat, liver and plasma

The addition of some fat co- and by-products to feeds is usual nowadays; however, the regulations of their use are not always clear and vary between countries. For instance, the use of recycled cooking oils is not allowed in the European Union, but they are used in other countries. However, oils recovered from industrial frying processes could show satisfactory quality for this purpose. Here we studied the effects of including oils recovered from the frying industry in rabbit and chicken feeds (at 30 and 60 g/kg, respectively) on the fatty acid (FA) and tocol (tocopherol1tocotrienol) compositon of meat, liver and plasma, and on their oxidative stability. Three dietary treatments (replicated eight times) were compared: fresh non-used oil (LOX); oil discarded from the frying industry, having a high content of secondary oxidation compounds (HOX); and an intermediate level (MOX) obtained by mixing 50 : 50 of LOX and HOX. The FA composition of oil diets and tissues was assessed by GC, their tocol content by HPLC, the thiobarbituric acid value was used to assess tissue oxidation status, and the ferrous oxidation-xylenol orange method was used to assess the susceptibility of tissues to oxidation. Our results indicate that FA composition of rabbit and chicken meat, liver and plasma was scarcely altered by the addition of recovered frying oils to feed. Differences were encountered in the FA composition between species, which might be attributed mainly to differences in the FA digestion, absorption and metabolism between species, and to some physiological dietary factors (i.e. coprophagy in rabbits that involves fermentation with FA structure modification). The a-tocopherol (aT) content of tissues was reduced in response to the lower aT content in the recovered frying oil. Differences in the content of other tocols were encountered between chickens and rabbits, which might be attributable to the different tocol composition of their feeds, as well as to species differences in the digestion and metabolism of tocols. Tissue oxidation and susceptibility to oxidation were in general low and were not greatly affected by the degree of oxidation of the oil added to the feeds. The relative content of polyunsaturated fatty acids/aT in these types of samples would explain the differences observed between species in the susceptibility of each tissue to oxidation. According to our results, oils recovered from the frying industry could be useful for feed uses.

Premature atherosclerosis in patients with xanthelasma.

BACKGROUND: Only about half the patients with xanthelasma are hyperlipidemic. The clinical significance of xanthelasma as a marker of cardiovascular disease is not yet well defined. OBJECTIVE: To determine the risk of cardiovascular disease in patients with normolipidemic and hyperlipidemic xanthelasma. METHODS: Carotid ultrasonography (7 MHz using B-mode images, Advanced Technology Laboratories) was used to detect carotid plaques and measure the intima-media thickness (IMT) of the common carotid arteries. Seventeen patients with normolipidemic and hyperlipidemic xanthelasma were examined and compared with 21 age-matched normal subjects. RESULTS: The risk of cardiovascular disease was significantly increased in patients with xanthelasma. Carotid plaques were more frequent in patients with xanthelasma than in controls (64.7% and 23.8%, respectively; P = 0.020), and IMT was significantly higher (mean +/- SD: 1.1 +/- 0.1 and 0.6 +/- 0.2 mm, respectively; P < 0.001). The difference of carotid IMT between normolipidemic xanthelasma and hyperlipidemic xanthelasma was not statistically different (mean +/- SD: 1.1 +/- 0.1 and 1.1 +/- 0.2 mm, respectively; P = 0.577). CONCLUSION: Premature carotid atherosclerosis is observed in patients with normolipidemic and hyperlipidemic xanthelasma. Patients with xanthelasma should be considered to have an increased risk of cardiovascular disease independently to the level of plasma lipids. A larger number of patients is, however, needed to confirm this preliminary study.

Dissection of hormone-responsive plasma membrane to nucleus signaling of Bravis Radix : its role in vascular differentiation and root meristem growth

AbstractPlants continuously grow during their complete life span and understanding the mechanisms that qualitatively regulate their traits remains a challenging topic in biology. The hormone auxin has been identified as a crucial molecule for shaping plant growth, as it has a role in most developmental processes. In the root, the directional, so-called polar transport of auxin generates a peak of concentration that specifies and maintains the stem cell niche and a subsequent gradient of decreasing concentration that also regulates cell proliferation and differentiation. For these reasons, auxin is considered the main morphogen of the root, as it is fundamental for its organization and maintenance. Recently, in Arabidopsis thaliana, a natural variation screen allowed the discovery of BREVIS RADIX (BRX) gene as a limiting factor for auxin responsive gene expression and thus for root growth.In this study, we discovered that BRX is a direct target of auxin that positively feeds back on auxin signaling, as a transcriptional co-regulator, through interaction with the Auxin Response Factor (ARF) MONOPTEROS (MP), modulating the auxin gene response magnitude during the transition between division and differentiation in the root meristem. Moreover, we provide evidence that BRX is activated at the plasma membrane level as an associated protein before moving into the nucleus to modulate cellular growth.To investigate the discrepancy between the auxin concentration and the expression pattern of its downstream targets, we combined experimental and computational approaches. Expression profiles deviating from the auxin gradient could only be modeled after intersection of auxin activity with the observed differential endocytosis pattern and with positive auto- regulatory feedback through plasma- membrane-to-nucleus transfer of BRX. Because BRX is required for expression of certain auxin response factor targets, our data suggest a cell-type-specific endocytosis-dependent input into transcriptional auxin perception. This input sustains expression of a subset of auxin-responsive genes across the root meristem's division and transition zones and is essential for meristem growth. Thus, the endocytosis pattern provides specific positional information to modulate auxin response. RésuméLes plantes croissent continuellement tout au long de leur cycle de vie. Comprendre et expliquer les mécanismes impliqués dans ce phénomène reste à l'heure actuelle, un défi. L'hormone auxine a été identifiée comme une molécule essentielle à la régulation de la croissance des plantes, car impliquée dans la plupart des processus développementaux. Dans la racine, le transport polaire de l'auxine, par la génération d'un pic de concentration, spécifie et maintient la niche de cellules souches, et par la génération d'un gradient de concentration, contrôle la prolifération et la différentiation cellulaire. Puisque l'auxine est essentielle pour l'organisation et la maintenance du système racinaire, il est considéré comme son principal morphogène. Récemment, dans la plante modèle, Arabidopsis thalinana, un criblage des variations génétique a permis d'identifier le gène Brevis radix (BRX) comme facteur limitant l'expression des gènes de réponse à l'auxine et par là même, la croissance de la racine.Dans ce travail, nous avons découvert que BRX est une cible direct de l'auxine qui rétroactive positivement le signalement de l'hormone, agissant ainsi comme un régulateur transcriptionnel à travers l'interaction avec la protéine Monopteros (MP) de la famille des facteurs de réponse à l'auxine (Auxin Responsive Factor, ARF), et modulant ainsi la magnitude de la réponse des gènes reliés à l'auxine durant la division et la différentiation cellulaire dans le méristème de la racine. De plus, nous fournissons des preuves que BRX est activées au niveau de la membrane plasmique, tel une protéine associée se déplaçant à l'intérieur du noyau et modulant la croissance cellulaire.Pour mener à bien l'investigation des divergences entre la concentration de l'auxine et les schémas d'expression de ses propres gènes cibles, nous avons combiné les approches expérimentales et computationnelles. Les profiles d'expressions déviant du gradient d'auxine pourraient seulement être modéliser après intersection de l'activité de l'auxine avec les schémas différentiels d'endocytose observés et les boucles de rétroaction positives et autorégulatrices par le transfert de BRX de la membrane plasmique au noyau. Puisque BRX est requis pour l'expression de certains gènes cibles des facteurs de réponse à l'auxine, nos données suggèrent une contribution dépendante d'une endocytose spécifique au type de cellule dans la perception transcriptionnelle à l'auxine Cette contribution soutient l'expression d'un sous-set de gène de réponse à l'auxine dans la division du méristème racinaire et la zone de transition, et par conséquent, est essentielle pour la croissance méristematique. Ainsi, le schéma d'endocytose fournit des informations positionnelles spécifiques à la modulation de la réponse à l'auxine.

Proteomics of methylene blue photo-treated plasma before and after removal of the dye by an absorbent filter.

Methylene blue (MB) and light are used for virus inactivation of plasma for transfusion. However, the presence of MB has been the subject of concern, and efforts have been made to efficiently remove the dye after photo-treatment. For this study, plasma was collected by apheresis from 10 donors (group A), then treated using the MacoPharma THERAFLEX procedure (MB; 1 microM, and light exposure; 180 J/cm(2)) (group B), and finally filtered in order to remove the dye (group C). Proteins were analyzed by two-dimensional electrophoresis, and peptides showing modifications were characterized by mass spectrometry. Clottable and antigenic fibrinogen levels, as well as fibrin polymerization time were measured. Analyses of the gels focused on a region corresponding to pI between 4.5 and 6.5, and M(r) from 7000 to 58 000. In this area, 387 +/- 47 spots matched, and four of these spots presented significant modifications. They corresponded to changes of the gamma-chain of fibrinogen, of transthyretin, and of apolipoprotein A-I, respectively. A decrease of clottable fibrinogen and a prolongation of fibrin polymerization time were observed in groups B and C. Removal of MB by filtration was not responsible for additional protein alterations. The effect of over-treatment of plasma by very high concentrations of MB (50 microM) in association with prolonged light exposure (3 h) was also analyzed, and showed complex alterations of most of the plasma proteins, including fibrinogen gamma-chain, transthyretin, and apolipoprotein A-I. Our data indicates that MB treatment at high concentration and prolonged illumination severely injure plasma proteins. By contrast, at the MB concentration used to inactivate viruses, damages are apparently very restricted.

Plasma levels of luteinizing hormone and gonadal maturation of lambari females under different photoperiods

The objective of this work was to evaluate the effect of photoperiod on luteinizing hormone (LH) plasma levels and gonadal maturation of lambari females. One hundred and twenty adult lambaris, distributed into 12 aquaria of 20 L each, were randomly subjected to three different treatments, in a completely randomized design, and four replicates. Treatments were photoperiods in hours of light (L) and darkness (D): T1, 0 L:24 D; T2, 12 L:12 D; T3, 24 L:0 D. After 40 days, fish were subjected to fasting for 24 hours and, then, anesthetized. Immediately after slaughter, fish were weighed, and their gonads and livers were removed and weighed. Ovaries were weighed and immersed in Bouin's fixative solution for 24 hours and, then, kept in 70% alcohol until processing the material. Subsequently, the oocyte developmental stage was determined. No significant differences were observed between treatments for final weight, ovary weight, gonadosomatic index (GSI), hepatosomatic index (HSI) and LH levels. In all treatments, lambari females showed maturing ovaries with prevalence of vitellogenic oocytes. Photoperiod does not affect the LH levels and ovarian maturation in lambari females.

Traitement des plagiocéphalies postérieures d'origine positionnelle [Treatment of posterior positional plagiocephaly]

In 1992, the American academy of paediatrics has recommended that infants be placed on their backs to sleep, because prone sleeping has been correlated with sudden infant death syndrome. Following this article, medical paediatric community has documented an exponential increase in the diagnosis of posterior cranial deformities, which were considered as the consequence of unrelieved pressure onto the occiput during infant sleep. These last 15 years, management of posterior positional plagiocephaly has evolved but is still not standardized; it varies according to local specificities, and medical or parental preferences. Treatment of deformational plagiocephaly includes preventive counseling, repositioning adjustments and exercises, physiotherapy, osteopathy, treatment by dynamic cranial orthosis. On extremely rare occasions, corrective surgery is proposed. This article aims at reviewing the epidemiologic, diagnostic, and various therapeutic options of posterior positional plagiocephaly.

A quantitative analysis of L-glutamate-regulated Na+ dynamics in mouse cortical astrocytes: implications for cellular bioenergetics.

The mode of Na+ entry and the dynamics of intracellular Na+ concentration ([Na+]i) changes consecutive to the application of the neurotransmitter glutamate were investigated in mouse cortical astrocytes in primary culture by video fluorescence microscopy. An elevation of [Na+]i was evoked by glutamate, whose amplitude and initial rate were concentration dependent. The glutamate-evoked Na+ increase was primarily due to Na+-glutamate cotransport, as inhibition of non-NMDA ionotropic receptors by 6-cyano-7-nitroquinoxiline-2,3-dione (CNQX) only weakly diminished the response and D-aspartate, a substrate of the glutamate transporter, produced [Na+]i elevations similar to those evoked by glutamate. Non-NMDA receptor activation could nevertheless be demonstrated by preventing receptor desensitization using cyclothiazide. Thus, in normal conditions non-NMDA receptors do not contribute significantly to the glutamate-evoked Na+ response. The rate of Na+ influx decreased during glutamate application, with kinetics that correlate well with the increase in [Na+]i and which depend on the extracellular concentration of glutamate. A tight coupling between Na+ entry and Na+/K+ ATPase activity was revealed by the massive [Na+]i increase evoked by glutamate when pump activity was inhibited by ouabain. During prolonged glutamate application, [Na+]i remains elevated at a new steady-state where Na+ influx through the transporter matches Na+ extrusion through the Na+/K+ ATPase. A mathematical model of the dynamics of [Na+]i homeostasis is presented which precisely defines the critical role of Na+ influx kinetics in the establishment of the elevated steady state and its consequences on the cellular bioenergetics. Indeed, extracellular glutamate concentrations of 10 microM already markedly increase the energetic demands of the astrocytes.

Biotechnology in Lausanne: the Rh D project.

Hemolytic disease of the newborn is an often fatal condition of some newborn babies due to the immunogenicity of their Rh D positive erythrocytes in the Rh D negative mother. This condition can be prevented by injecting anti-Rh D antibodies. The current source of these antibodies is blood from immunized human donors. In order to avoid problems with limited supply and donor safety, the Rh D project was set up to develop recombinant monoclonal anti-Rh D antibodies as a possible replacement. In a multidisciplinary collaboration between the Zentrallaboratorium Blutspendedienst (ZlB) of the Swiss Red Cross, the Center of Biotechnology of the University and the EPFL (CBUE), and the Institute of Chemical and Biochemical Engineering (EPFl), co-funded by the Swiss National Science Foundation and ZLB, a candidate monoclonal anti-Rh D antibody has been selected, expressed in CHO cells, and a manufacturing process for large-scale production has been developed.

Ultra-performance liquid chromatography mass spectrometry and sensitive bioassay methods for quantification of posaconazole plasma concentrations after oral dosing.

Posaconazole (POS) is a new antifungal agent for prevention and therapy of mycoses in immunocompromised patients. Variable POS pharmacokinetics after oral dosing may influence efficacy: a trough threshold of 0.5 ?g/ml has been recently proposed. Measurement of POS plasma concentrations by complex chromatographic techniques may thus contribute to optimize prevention and management of life-threatening infections. No microbiological analytical method is available. The objective of this study was to develop and validate a new simplified ultra-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) method and a sensitive bioassay for quantification of POS over the clinical plasma concentration range. The UPLC-MS/MS equipment consisted of a triple quadrupole mass spectrometer, an electrospray ionization (ESI) source, and a C(18) analytical column. The Candida albicans POS-hypersusceptible mutant (MIC of 0.002 ?g/ml) ?cdr1 ?cdr2 ?flu ?mdr1 ?can constructed by targeted deletion of multidrug efflux transporters and calcineurin genes was used for the bioassay. POS was extracted from plasma by protein precipitation with acetonitrile-methanol (75%/25%, vol/vol). Reproducible standard curves were obtained over the range 0.014 to 12 (UPLC-MS/MS) and 0.028 to 12 ?g/ml (bioassay). Intra- and interrun accuracy levels were 106% ± 2% and 103% ± 4% for UPLC-MS/MS and 102% ± 8% and 104% ± 1% for bioassay, respectively. The intra- and interrun coefficients of variation were 7% ± 4% and 7% ± 3% for UPLC-MS/MS and 5% ± 3% and 4% ± 2% for bioassay, respectively. An excellent correlation between POS plasma concentrations measured by UPLC-MS/MS and bioassay was found (concordance, 0.96). In 26 hemato-oncological patients receiving oral POS, 27/69 (39%) trough plasma concentrations were lower than 0.5 ?g/ml. The UPLC-MS/MS method and sensitive bioassay offer alternative tools for accurate and precise quantification of the plasma concentrations in patients receiving oral posaconazole.

Evolution of gene expression changes in newborn rats after mechanical ventilation with reversible intubation

Résumant mon travail de thèse, l'article qui suit décrit un nouveau modèle animal servant à étudier l'impact combiné d'une ventilation mécanique (VM), d'une oxygénothérapie et d'une inflammation sur des poumons immatures. Cette étude permet, pour la première fois, de mesurer l'expression de gènes à distance d'une VM pour en analyser la cinétique. La VM représente un traitement intégral dans la prise en charge de prématurés. Sauvant des vies, elle est cependant non-physiologique et décrite comme nocive à court et à long terme, empêchant le bon développement pulmonaire. Nombreuses études se sont intéressées à l'impact immédiat de la VM sur les poumons, mais il n'existe à ce jour aucun modèle de rongeur pour en analyser les effets tardifs. Par analogie avec la clinique, nous avons créé un modèle avec un animal dont le stade développemental pulmonaire est comparable aux prématurés humains et consistant en une oxygénothérapie, une VM modérée avec intubation non chirurgicale, similaire à la pratique quotidienne, et un contexte inflammatoire mimant celui de chorioamnionite dans lequel bien des prématurés naissent. Nous avons ensuite réalisé une extubation pour permettre une période de rétablissement, puis fait des analyses et sur le plan structurel par histologie conventionnelle et en 3D, et sur le plan biologique, par analyse de l'expression de gènes et de protéines. Ce travail a permis de valider ce nouveau modèle comme outil de recherche pour réaliser des mesures à distance d'une VM chez des rats nouveau-nés. Comparant ces mesures à celles prises à la fin de la VM, nous observons: une augmentation initiale et transitoire des médiateurs impliqués dans la cascade inflammatoire dont le corrélat histologique est une maladie inflammatoire pulmonaire et, tardivement, une altération plus développementale de la structure pulmonaire avec diminution de l'alvéolarisation. Ceci pourrait être en partie dû à une expression asynchrone de gènes décrits comme importants pour la formation des alvéoles (matrix metalloproteinase 9, elastine). Offrant une nouvelle approche pour la recherche pulmonaire chez les rongeurs, ce modèle servira comme futur outil pour approfondir nos connaissances de la physiopathologie conduisant aux altérations structurelles retrouvées dans les poumons d'anciens prématurés soumis à une VM (dysplasie broncho-pulmonaire), pour tester l'influence de certains traitements (p.ex. surfactant) et pour étudier les effets de la VM en l'appliquant à des modèles transgéniques.

Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Métabolisme d'antidépresseurs dans différentes espèces : aspects méthodologiques et pharmacogénétiques, perspectives cliniques

Résumé pour large public Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne Lors de la prise d'un médicament, celui-ci va passer par différentes étapes que sont l'absorption, la distribution, le métabolisme et enfin l'élimination. Ces quatre étapes sont regroupées sous le nom de pharmacocinétique. A noter que ces quatre paramètres sont dynamiques et en constante évolution. Durant cette thèse, nous avons investigué différents aspects de la pharmacocinétique, tout d'abord par une revue de la littérature sur la glycoprotéine-P (Pgp). Récemment découverte, cette protéine de membrane est située aux endroits stratégiques de l'organisme comme la barrière hématoencéphalée, le placenta ou les intestins où elle influencera l'entrée de différentes substances, en particulier les médicaments. La Pgp serait impliquée dans les phénomènes de résistances aux agents thérapeutiques en oncologie. La Pgp influence donc l'absorption des médicaments, et son impact en clinique, en termes d'efficacité de traitement et de toxicité prend chaque jour plus d'importance. Ensuite nous avons mis au point une méthode d'analyse quantitative d'un antidépresseur d'une nouvelle génération : la mirtazapine (Remeron®). La nouveauté réside dans la façon dont la mirtazapine interagit avec les neurotransmetteurs impliqués dans la dépression que sont la sérotonine et la noradrénaline. Cette méthode utilise la chromatographie liquide pour séparer la mirtazapine de ses principaux métabolites dans le sang. La spectrométrie de masse est utilisée pour les détecter et les quantifier. Les métabolites sont des substances issues de réactions chimiques entre la substance mère, la mirtazapine, et généralement des enzymes hépatiques, dans le but de rendre cette substance plus soluble en vue de son élimination. Cette méthode permet de quantifier la mirtazapine et ses métabolites dans le sang de patients traités et de déterminer la variation des taux plasmatiques chez ces patients. Puis nous avons étudié le métabolisme d'un autre antidépresseur, le citalopram, qui a un métabolisme complexe. Le citalopram est un racémate, c'est-à-dire qu'il existe sous forme de deux entités chimiques (R-(-) et S-(+) citalopram) qui ont le même nombre d'éléments mais arrangés différemment dans l'espace. La voie métabolique cérébrale du citalopram est sous le contrôle d'une enzyme, la monoamine oxydase (MAO), conduisant à une forme acide du citalopram (l'acide propionique du citalopram). La MAO existe sous deux formes : MAO-A et MAO-B. Nous avons utilisé des souris déficientes d'un gène, celui de la MAO-A, pour mieux en comprendre le métabolisme en les comparants à des souris sauvages (sans déficience de ce gène). Nous avons utilisé le citalopram et deux de ses métabolites (le déméthylcitaloprarn et le didéméthyícitalopram) comme substrats pour tester la formation in vitro de l'acide propionique du citalopram. Nos résultats montrent que la MAO-A favorise la formation de l'entité R-(-) et présente une plus grande affinité pour le citalopram, tandis que la MAO-B métabolise préférentiellement l'entité S-(+) et a une plus grande affinité pour les deux métabolites déméthylés. De plus, la déficience en MAO-A est partiellement compensée parla MAO-B chez les souris déficientes du gène de la MAO-A. Enfin, nous avons étudié une deuxième voie métabolique du citalopram qui s'est avérée toxique chez le chien Beagle. Celle-ci est catalysée par une autre famille d'enzymes, les cytochromes P-450, et mène aux métabolites déméthylés et didéméthylés du citalopram. Nous avons utilisé des tissus hépatiques de chiens Beagle. Plusieurs cytochromes P-450 sont impliqués dans le métabolisme du citalopram menant à sa forme déméthylée, ceci tant chez l'homme que chez le chien. Par contre, dans le métabolisme de la forme déméthylée menant à 1a forme didéméthylée, un seul cytochrome P-450 serait impliqué chez l'Homme, tandis qu'ils seraient plusieurs chez le chien. L'activité enzymatique produisant la forme didéméthylée est beaucoup plus importante chez le chien comparé à l'homme. Cette observation soutien l'hypothèse que des taux élevés de la forme didéméthylée participent à la toxicité spécifique du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant que les enzymes peuvent être stimulées ou inhibées, il importe de pouvoir suivre au plus prés les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Résumé Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne La plupart des médicaments subissent une transformation enzymatique dans l'organisme. Les substances issues de cette métabolisation ne sont pas toujours dotées d'une activité pharmacologique. Il s'est avéré par conséquent indispensable de suivre les taux plasmatiques d'une substance et de ses métabolites et d'établir ou non l'existence d'une relation avec l'effet clinique observé. Ce concept nommé « therapeutic drag monitoring » (TDM) est particulièrement utile en psychiatrie ou un manque de compliance des patients est fréquemment observé. Les médicaments psychotropes ont un métabolisme principalement hépatique (cytochromes P-450) et parfois cérébral (monoamines oxydases), comme pour le citalopram par exemple. Une méthode stéréosélective de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse a été développée pour analyser les énantiomères R-(-) et S-(+) d'un antidépresseur agissant sur les récepteurs noradrénergiques et sérotoninergiques, la mirtazapine et de ses métabolites déméthylmirtazapine et 8-hydroxymirtazapine. Les données préliminaires obtenues dans les plasmas dosés suggèrent que les concentrations de R-(-)-mirtazapine sont plus élevées que celles de S-(+)-mirtazapine, à l'exception des patients qui auraient comme co-médication des inhibiteurs du CYP2D6, telle que la fluoxétine ou la thioridazine. Il y a une enantiosélectivité du métabolisme de la mirtazapine. En particulier pour la 8-hydroxymirtazapine qui est glucuroconjuguée et pour laquelle le ratio S/R varie considérablement. Cette méthode analytique présente l'avantage d'être utilisable pour le dosage stéréosélectif de la mirtazapine et de ses métabolites dans le plasma de patients ayant d'autres substances en co-médication. La glycoprotéine P fonctionne comme une pompe transmembranaire transportant les xénobiotiques depuis le milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire. Son induction et son inhibition, bien que moins étudiées que pour les cytochromes P-450, ont des implications cliniques importantes en termes d'efficacité de traitement et de toxicité. Cette glycoprotéine P a fait l'objet d'une recherche bibliographique. Nous avons étudié le métabolisme du citalopram, un antidépresseur de la classe des inhibiteurs spécifiques de la recapture de la sérotonine chez la souris et chez le chien. Cette substance subit un métabolisme complexe. La voie de métabolisation conduisant à la formation de l'acide propionique du citalopram, catalysée par les monoamines oxydases, a été étudiée in vitro dans les mitochondries cérébrales chez la souris déficiente du gène de la MAO-A (Tg8). La monoamine oxydase A catalyse la formation de l'énantiomère R-(-) et présente une plus grande affinité pour les amines tertiaires, tandis que la monoamine oxydase B favorise la formation de la forme S-(+) et a une affinité plus marquée pour les amines secondaires et primaires. L'étude du citalopram chez la souris Tg8 adulte a montré que la monoamine oxydase B compense la déficience de la monoamine oxydase A chez ces souris génétiquement modifiées. Une autre voie de métabolisation du citalopram conduisant à la formation de didéméthylcitalopram, catalysée par les cytochromes P-450, a été étudiée in vitro dans des microsomes hépatiques de chiens Beagle. Nos études ont montré que les cinétiques de N-déméthylation du citalopram sont biphasiques chez le chien. Les orthologues canins impliqués dans la première N-déméthylation semblent être identiques aux cytochromes P-450 humains. Par contre, dans la deuxième Ndéméthylation, un seul cytochrome P-450 semble être impliqué chez l'homme (CYP2D6), tandis qu'on retrouve jusqu'à cinq orthologues chez le chien. Le CYP2D15, orthologue canin du CYP2D6, est majoritairement impliqué. De plus, l'activité enzymatique, reflétée par les clairances intrinsèques, dans la première N-déméthylation est jusqu'à 45 fois plus élevée chez le chien comparé à l'homme. Ces différentes observations soutiennent l'hypothèse que des taux élevés de didéméthylcitalopram sont responsables de la toxicité du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant -que les enzymes peuvent être induits ou inhibés, il importe de pouvoir suivre au plus près les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Summary Most of the drugs are metabolized in the organism. Substances issued from this metabolic activity do not always show a pharmacological activity. Therefore, it is necessary to monitor plasmatic levels of drugs and their metabolites, and establish the relationship with the clinical effect. This concept named therapeutic drug monitoring is very useful in psychiatry where lack of compliance is commonly observed. Antidepressants are mainly metabolized in the liver (cytochrome P-450) and sometimes in the brain (monoamine oxidase) like the citalopram, for exemple. A LC-MS method was developed, which allows the simultaneous analysis of R-(-) and S-(+) enantiomers of mirtazapine, an antidepressant acting specifically on noradrenergic and serotonergic receptors, and its metabolites demethylmirtazapine and 8-hydroxymirtazapine in plasma of mirtazapine treated patients. Preliminary data obtained suggested that R-(-) mirtazapine concentrations were higher than those of S-(+) mirtazapine, except in patients comedicated with CYP2D6 inhibitors such as fluoxetine or thioridazine. There is an enantioselectivity in the metabolism of mirtazapine. In particular for the 8-hydroxymirtazapine, which is glucuroconjugated and S/R ratio varies considerably. Therefore this method seems to be suitable for the stereoselective assay of mirtazapine and its metabolites in plasma of patients comedicated with mirtazapine and other drugs for routine and research purposes. P-glycoprotein is working as an efflux transporter of xenobiotics from intracellular to extracellular environment. Its induction or inhibition, although less studied than cytochrome P-450, has huge clinical implications in terms of treatment efficacy and toxicity. An extensive literature search on P-glycoprotein was performed as part of this thesis. The study of citalopram metabolism, an antidepressant belonging to the class of selective serotonin reuptake inhibitors. This substance undergoes a complex metabolism. First metabolization route leading to citalopram propionic acid, catalyzed by monoamine oxidase was studied in vitro in mice brain mitochondria. Monoamine oxidase A catalyzed the formation of R-(-) enantiomer and showed greater affinity for tertiary amines, whereas monoamine oxidase B triggered the formation of S-(+) enantiomer and demonstrated higher affinity for primary and secondary amines. citalopram evaluation in adult Tg8 mice showed that monoamine oxidase B compensated monoamine oxidase A deficiency in those genetically transformed mice. The second metabolization route of citalopram leading to didemethylcitalopram and catalyzed by cytochrome P-450 was studied in vitro in Beagle dog's livers. Our results showed that citalopram N-demethylation kinetics are biphasic in dogs. Canine orthologs involved in the first N-demethylation seemed to be identical to human cytochromes P-450. However, in the second N-demethylation only one cytochrome P-450 seemed to be involved in human (CYP2D6), whereas up to five canine orthologs were found in dogs. CYP2D15 canine ortholog of CYP2D6 was mainly involved. In addition, enzymatic activity reflected by intrinsic clearance in the first N-demethylation was up to 45 fold higher in dogs compared to humans. Those observations support the assumption that elevated rates of didemethylcitalopram are responsible for citalopram toxicity in dogs. We can conclude that several enzymes groups are involved in the brain, as well as in the liver, in antidepressant metabolization. Knowing that enzymes may be induced or inhibited, it makes sense to closely monitor plasmatic levels of antidepressants and their metabolites.