Towards the validation of "in silico" models and physicochemical filters to identify and characterize new chemical entities

Summary: Lipophilicity plays an important role in the determination and the comprehension of the pharmacokinetic behavior of drugs. It is usually expressed by the partition coefficient (log P) in the n-octanol/water system. The use of an additional solvent system (1,2-dichlorethane/water) is necessary to obtain complementary information, as the log Poct values alone are not sufficient to explain ail biological properties. The aim of this thesis is to develop tools allowing to predict lipophilicity of new drugs and to analyze the information yielded by those log P values. Part I presents the development of theoretical models used to predict lipophilicity. Chapter 2 shows the necessity to extend the existing solvatochromic analyses in order to predict correctly the lipophilicity of new and complex neutral compounds. In Chapter 3, solvatochromic analyses are used to develop a model for the prediction of the lipophilicity of ions. A global model was obtained allowing to estimate the lipophilicity of neutral, anionic and cationic solutes. Part II presents the detailed study of two physicochemical filters. Chapter 4 shows that the Discovery RP Amide C16 stationary phase allows to estimate lipophilicity of the neutral form of basic and acidic solutes, except of lipophilic acidic solutes. Those solutes present additional interactions with this particular stationary phase. In Chapter 5, 4 different IANI stationary phases are investigated. For neutral solutes, linear data are obtained whatever the IANI column used. For the ionized solutes, their retention is due to a balance of electrostatic and hydrophobie interactions. Thus no discrimination is observed between different series of solutes bearing the same charge, from one column to an other. Part III presents two examples illustrating the information obtained thanks to Structure-Properties Relationships (SPR). Comparing graphically lipophilicity values obtained in two different solvent systems allows to reveal the presence of intramolecular effects .such as internai H-bond (Chapter 6). SPR is used to study the partitioning of ionizable groups encountered in Medicinal Chemistry (Chapter7). Résumé La lipophilie joue un .rôle important dans la détermination et la compréhension du comportement pharmacocinétique des médicaments. Elle est généralement exprimée par le coefficient de partage (log P) d'un composé dans le système de solvants n-octanol/eau. L'utilisation d'un deuxième système de solvants (1,2-dichloroéthane/eau) s'est avérée nécessaire afin d'obtenir des informations complémentaires, les valeurs de log Poct seules n'étant pas suffisantes pour expliquer toutes les propriétés biologiques. Le but de cette thèse est de développer des outils permettant de prédire la lipophilie de nouveaux candidats médicaments et d'analyser l'information fournie par les valeurs de log P. La Partie I présente le développement de modèles théoriques utilisés pour prédire la lipophilie. Le chapitre 2 montre la nécessité de mettre à jour les analyses solvatochromiques existantes mais inadaptées à la prédiction de la lipophilie de nouveaux composés neutres. Dans le chapitre 3, la même méthodologie des analyses solvatochromiques est utilisée pour développer un modèle permettant de prédire la lipophilie des ions. Le modèle global obtenu permet la prédiction de la lipophilie de composés neutres, anioniques et cationiques. La Partie II présente l'étude approfondie de deux filtres physicochimiques. Le Chapitre 4 montre que la phase stationnaire Discovery RP Amide C16 permet la détermination de la lipophilie de la forme neutre de composés basiques et acides, à l'exception des acides très lipophiles. Ces derniers présentent des interactions supplémentaires avec cette phase stationnaire. Dans le Chapitre 5, 4 phases stationnaires IAM sont étudiées. Pour les composés neutres étudiés, des valeurs de rétention linéaires sont obtenues, quelque que soit la colonne IAM utilisée. Pour les composés ionisables, leur rétention est due à une balance entre des interactions électrostatiques et hydrophobes. Donc aucune discrimination n'est observée entre les différentes séries de composés portant la même charge d'une colonne à l'autre. La Partie III présente deux exemples illustrant les informations obtenues par l'utilisation des relations structures-propriétés. Comparer graphiquement la lipophilie mesurée dans deux différents systèmes de solvants permet de mettre en évidence la présence d'effets intramoléculaires tels que les liaisons hydrogène intramoléculaires (Chapitre 6). Cette approche des relations structures-propriétés est aussi appliquée à l'étude du partage de fonctions ionisables rencontrées en Chimie Thérapeutique (Chapitre 7) Résumé large public Pour exercer son effet thérapeutique, un médicament doit atteindre son site d'action en quantité suffisante. La quantité effective de médicament atteignant le site d'action dépend du nombre d'interactions entre le médicament et de nombreux constituants de l'organisme comme, par exemple, les enzymes du métabolisme ou les membranes biologiques. Le passage du médicament à travers ces membranes, appelé perméation, est un paramètre important à optimiser pour développer des médicaments plus puissants. La lipophilie joue un rôle clé dans la compréhension de la perméation passive des médicaments. La lipophilie est généralement exprimée par le coefficient de partage (log P) dans le système de solvants (non miscibles) n-octanol/eau. Les valeurs de log Poct seules se sont avérées insuffisantes pour expliquer la perméation à travers toutes les différentes membranes biologiques du corps humain. L'utilisation d'un système de solvants additionnel (le système 1,2-dichloroéthane/eau) a permis d'obtenir les informations complémentaires indispensables à une bonne compréhension du processus de perméation. Un grand nombre d'outils expérimentaux et théoriques sont à disposition pour étudier la lipophilie. Ce travail de thèse se focalise principalement sur le développement ou l'amélioration de certains de ces outils pour permettre leur application à un champ plus large de composés. Voici une brève description de deux de ces outils: 1)La factorisation de la lipophilie en fonction de certaines propriétés structurelles (telle que le volume) propres aux composés permet de développer des modèles théoriques utilisables pour la prédiction de la lipophilie de nouveaux composés ou médicaments. Cette approche est appliquée à l'analyse de la lipophilie de composés neutres ainsi qu'à la lipophilie de composés chargés. 2)La chromatographie liquide à haute pression sur phase inverse (RP-HPLC) est une méthode couramment utilisée pour la détermination expérimentale des valeurs de log Poct.

Propagation connectivity of random hypergraphs

We study the concept of propagation connectivity on random 3-uniform hypergraphs. This concept is inspired by a simple linear time algorithm for solving instances of certain constraint satisfaction problems. We derive upper and lower bounds for the propagation connectivity threshold, and point out some algorithmic implications.

Les comportements face au VIH/sida des hommes qui ont des relations sexuelles avec des hommes: résultats de Gaysurvey 2007

Gaysurvey est une enquête menée périodiquement en Suisse parmi les hommes qui ont des relations sexuelles avec des hommes (HSH). Elle s'inscrit dans le dispositif de surveillance du VIH, établi par l'Office fédéral de la santé publique, en tant qu'instrument de suivi des comportements face au VIH/sida dans ce groupe-cible. Elle a déjà été réalisée à huit reprises : en 1987, 1990, 1992, 1994, 1997, 2000, 2004, 2007. [...] Elle permet d'établir des tendances temporelles au niveau des pratiques sexuelles et des expositions au risque d'infection par le VIH. Elle permet, en outre, d'approfondir certaines thématiques pertinentes pour le travail de prévention (gestion du risque au sein d'une relation stable, entrée dans la sexualité, etc.). Ce document a pour objectif de faire la synthèse des tendances mises au jour lors de la dernière vague d'enquête, réalisée en 2007. [Introduction p. 4]

Gaussian estimates for the density of the non-linear stochastic heat equation in any space dimension

In this paper, we establish lower and upper Gaussian bounds for the probability density of the mild solution to the stochastic heat equation with multiplicative noise and in any space dimension. The driving perturbation is a Gaussian noise which is white in time with some spatially homogeneous covariance. These estimates are obtained using tools of the Malliavin calculus. The most challenging part is the lower bound, which is obtained by adapting a general method developed by Kohatsu-Higa to the underlying spatially homogeneous Gaussian setting. Both lower and upper estimates have the same form: a Gaussian density with a variance which is equal to that of the mild solution of the corresponding linear equation with additive noise.

Modelling Interbank Relations during the International Financial Crisis

This paper examines the effects of the current financial crisis on the correlations of four international banking stocks. We find that in the beginning of the crisis banks generally show a transition to a higher correlation followed by a dramatic decline towards the end of 2008. These findings are consistent with both traditional contagion theory and the more recent network theory of contagion. JEL classifications: C51; G15 Keywords: Financial Crises; Contagion; Interbank Markets.

Linear Aggregation In The Social Accounting Matrix Framework

In economic literature, information deficiencies and computational complexities have traditionally been solved through the aggregation of agents and institutions. In inputoutput modelling, researchers have been interested in the aggregation problem since the beginning of 1950s. Extending the conventional input-output aggregation approach to the social accounting matrix (SAM) models may help to identify the effects caused by the information problems and data deficiencies that usually appear in the SAM framework. This paper develops the theory of aggregation and applies it to the social accounting matrix model of multipliers. First, we define the concept of linear aggregation in a SAM database context. Second, we define the aggregated partitioned matrices of multipliers which are characteristic of the SAM approach. Third, we extend the analysis to other related concepts, such as aggregation bias and consistency in aggregation. Finally, we provide an illustrative example that shows the effects of aggregating a social accounting matrix model.

A linear optimization technique for graph pebbling

Graph pebbling is a network model for studying whether or not a given supply of discrete pebbles can satisfy a given demand via pebbling moves. A pebbling move across an edge of a graph takes two pebbles from one endpoint and places one pebble at the other endpoint; the other pebble is lost in transit as a toll. It has been shown that deciding whether a supply can meet a demand on a graph is NP-complete. The pebbling number of a graph is the smallest t such that every supply of t pebbles can satisfy every demand of one pebble. Deciding if the pebbling number is at most k is NP 2 -complete. In this paper we develop a tool, called theWeight Function Lemma, for computing upper bounds and sometimes exact values for pebbling numbers with the assistance of linear optimization. With this tool we are able to calculate the pebbling numbers of much larger graphs than in previous algorithms, and much more quickly as well. We also obtain results for many families of graphs, in many cases by hand, with much simpler and remarkably shorter proofs than given in previously existing arguments (certificates typically of size at most the number of vertices times the maximum degree), especially for highly symmetric graphs. Here we apply theWeight Function Lemma to several specific graphs, including the Petersen, Lemke, 4th weak Bruhat, Lemke squared, and two random graphs, as well as to a number of infinite families of graphs, such as trees, cycles, graph powers of cycles, cubes, and some generalized Petersen and Coxeter graphs. This partly answers a question of Pachter, et al., by computing the pebbling exponent of cycles to within an asymptotically small range. It is conceivable that this method yields an approximation algorithm for graph pebbling.