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

Bistability of mitochondrial respiration underlies paradoxical reactive oxygen species generation induced by anoxia

Increased production of reactive oxygen species (ROS) in mitochondria underlies major systemic diseases, and this clinical problem stimulates a great scientific interest in the mechanism of ROS generation. However, the mechanism of hypoxia-induced change in ROS production is not fully understood. To mathematically analyze this mechanism in details, taking into consideration all the possible redox states formed in the process of electron transport, even for respiratory complex III, a system of hundreds of differential equations must be constructed. Aimed to facilitate such tasks, we developed a new methodology of modeling, which resides in the automated construction of large sets of differential equations. The detailed modeling of electron transport in mitochondria allowed for the identification of two steady state modes of operation (bistability) of respiratory complex III at the same microenvironmental conditions. Various perturbations could induce the transition of respiratory chain from one steady state to another. While normally complex III is in a low ROS producing mode, temporal anoxia could switch it to a high ROS producing state, which persists after the return to normal oxygen supply. This prediction, which we qualitatively validated experimentally, explains the mechanism of anoxia-induced cell damage. Recognition of bistability of complex III operation may enable novel therapeutic strategies for oxidative stress and our method of modeling could be widely used in systems biology studies.

Generation and function of mouse central memory and effector memory T cells

1. SUMMARY Based on functional and homing properties, two subsets of memory T lymphocytes have been defined both in humans and in mice. Central memory T cells (TCM cells) express the lymph node homing receptors CD62L and CCR7, have poor effector function and proliferate efficiently upon antigenic stimulation. Effector memory T cells (TEM cells) do not express CCR7, are mostly CD62L negative and therefore are excluded from lymph nodes, but are able to migrate to sites of inflammation where they exert immediate effector function by producing inflammatory cytokines and cytotoxic mediators. In the present work we have addressed two questions that emerged since the definition of TCM and TEM cells. Firstly, what are the priming conditions for generation of TCM and TEM and, secondly, what is the migratory capacity of TCM and TEM cells in inflammatory conditions. By using naive TCR-transgenic OT-I CD8+ T cells and OT-II CD4+ T cells and ovalbumin pulsed-mature dendritic cells (DCs) we set up an in vitro system in which the strength of T cell stimulation is controlled by varying the ratio of T cells and DCs and the duration of DC-T cell interaction. Using this system we found that precursors of TCM and TEM cells are generated at different strength of stimulation and that T cells capable of persisting in vivo in the absence of antigen and of mounting recall responses is optimally induced by intermediate stimulatory strength. In addition, we found that lymph nodes draining sites of mature DC or adjuvant inoculation recruit CD8+ CD62L- CCR7- effector and TEM cells. CD8+ T cell recruitment in reactive lymph nodes requires CXCR3 expression on T cells and occurs through high endothelial venules (HEVs) in concert with HEV lurninal expression of the CXCR3 ligand CXCL9. In reactive lymph nodes, recruited T cells establish stable interactions with and kill antigen-bearing DCs, limiting the ability of these DCs to activate CD4+ and CD8+ T cells. Taken togther these data define conditions for the generation of TCM and TEM cells and define an inflammatory pathway of effector T cell migration in lymph nodes. The inducible recruitment of blood-borne effector and TEM CD8+ cells to lymph nodes may represent a mechanism for terminating primary and limiting secondary immune responses.

Performance evaluation of a new fourth-generation HIV combination antigen-antibody assay.

Education and diagnostic tests capable of early detection represent our most effective means of preventing transmission of human immunodeficiency virus (HIV). The importance of early detection is underlined by studies demonstrating increased life expectancy following early initiation of antiviral treatment. The Elecsys(®) HIV combi PT assay is a fourth-generation antigen-antibody combination assay developed to allow earlier detection of seroconversion, and to have increased sensitivity and improved specificity. We aimed to determine how early the assay could detect infection compared with existing assays; whether all HIV variants could be detected; and the assay's specificity using samples from blood donors, routine specimens, and patients with potential cross-reacting factors. Samples were identified as positive by the Elecsys(®) assay 4.9 days after a positive polymerase chain reaction result (as determined by the panel supplier), which was earlier than the 5.3-7.1 days observed with comparators. The analytical sensitivity of the Elecsys(®) HIV combi PT assay for the HIV-1 p24 antigen was 1.05 IU/mL, which compares favorably with the comparator assays. In addition, the Elecsys(®) assay identified all screened HIV subtypes and displayed greater sensitivity to HIV-2 homologous antigen and antibodies to HIV-1 E and O and HIV-2 than the other assays. Overall, the specificity of the Elecsys(®) assay was 99.88 % using samples from blood donors and 99.81 % when analyzing unselected samples. Potential cross-reacting factors did not interfere with assay performance. The Elecsys(®) HIV combi PT assay is a sensitive and specific assay that has been granted the CE mark according to Directive 2009/886/EC.

Prise en charge des endométriomes et de l'endométriose recto-vaginate et vésicate [Management of endometrioma, recto-vaginal and bladder endometriosis].

Endometriosis is a frequent, benign, chronic disease associated with pain and/or infertility. Classically the lesions are found on the pelvic peritoneum, ovary (endometrioma), rectovaginal septum and bladder. Management of endometrioma has evolved over the last few years to individualised treatment. Indeed endometrioma cystectomy can decrease pain and the risk of recurrence but is also associated with a decrease in ovarian reserve. A multi-disciplinary team should manage recto-vaginal or bladder endometriosis. Surgical resection of these lesions must be as complete as possible and can be complex.

Conduction mechanisms and charge storage in Si-nanocrystals metal-oxide-semiconductor memory devices studied with conducting atomic force microscopy

In this work, we demonstrate that conductive atomic force microscopy (C-AFM) is a very powerful tool to investigate, at the nanoscale, metal-oxide-semiconductor structures with silicon nanocrystals (Si-nc) embedded in the gate oxide as memory devices. The high lateral resolution of this technique allows us to study extremely small areas ( ~ 300nm2) and, therefore, the electrical properties of a reduced number of Si-nc. C-AFM experiments have demonstrated that Si-nc enhance the gate oxide electrical conduction due to trap-assisted tunneling. On the other hand, Si-nc can act as trapping centers. The amount of charge stored in Si-nc has been estimated through the change induced in the barrier height measured from the I-V characteristics. The results show that only ~ 20% of the Si-nc are charged, demonstrating that the electrical behavior at the nanoscale is consistent with the macroscopic characterization.

An eclectic third generation model of financial and exchange rate crises

[cat] En aquest treball es presenta un model eclèctic que sistematitza la dinàmica de les crisis que s’autoconfimen, usant els principals aspectes de les tres tipologies dels models de crisis canviàries de tercera generació, amb la finalitat de descriure els fets que precipiten la renúncia al manteniment d’una paritat fixada. Les contribucions més notables són les implicacions per a la política econòmica, així com la pèrdua del paper del tipus de canvi com instrument d’ajust macroeconòmic, quan els efectes de balanç són una possibilitat real.

Prise en charge actuelle de l'incontinence anale [Current management of anal incontinence]

Even though anal incontinence affects a significant proportion of the population, causing a major burden to both patient and society, it still remains "the last closet issue". Less than a third of patients will share this problem with their physician. Consequently, the incidence of anal incontinence is difficult to determine, varying from 2-50%. Since this disabling condition is often associated with urinary incontinence and/or pelvic organ prolapse, a multidisciplinary team approach is required. A wide range of therapeutic options are available. When dietary, medical and rehabilitative treatments have failed, sacral neuromodulation should be considered in selected cases. More invasive surgery is usually undertaken in the presence of major structural defects. The aim of this article is to suggest a comprehensive way of identifying and treating anal incontinence.

First-generation linkage map for the European tree frog (Hyla arborea) with utility in congeneric species.

BACKGROUND: Western Palearctic tree frogs (Hyla arborea group) represent a strong potential for evolutionary and conservation genetic research, so far underexploited due to limited molecular resources. New microsatellite markers have recently been developed for Hyla arborea, with high cross-species utility across the entire circum-Mediterranean radiation. Here we conduct sibship analyses to map available markers for use in future population genetic applications. FINDINGS: We characterized eight linkage groups, including one sex-linked, all showing drastically reduced recombination in males compared to females, as previously documented in this species. Mapping of the new 15 markers to the ~200 My diverged Xenopus tropicalis genome suggests a generally conserved synteny with only one confirmed major chromosome rearrangement. CONCLUSIONS: The new microsatellites are representative of several chromosomes of H. arborea that are likely to be conserved across closely-related species. Our linkage map provides an important resource for genetic research in European Hylids, notably for studies of speciation, genome evolution and conservation.