Cutinase promotes dry esterification of cotton cellulose

Cutinase from Thermobifida fusca was used to esterify the hydroxyl groups of cellulose with the fatty acids from triolein. Cutinase and triolein were pre-adsorbed on cotton and the reaction proceeded in a dry state during 48 hours at 35ºC. The cutinase-catalyzed esterification of the surface of cotton fabric resulted in the linkage of the oleate groups to the glycoside units of cotton cellulose. The superficial modification was confirmed by performing ATR-FTIR on treated cotton samples and by MALDI-TOF analysis of the liquors from the treatment of the esterified cotton with a crude cellulase mixture. Modified cotton fabric also showed a significant increase of hydrophobicity. This work proposes a novel bio-based approach to obtain hydrophobic cotton. This article is protected by copyright. All rights reserved.

Síntese de novas tieno[3,2-b]piridinas com potencial atividade biológica contendo 1,2,3-triazoles 1,4-dissubstituídos obtidos por reação "click" de ciclioadição azida-alquino catalisada por Cu(I)-CuAAC

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Enzymatic hydrophobic modification of jute fibers via grafting to reinforce composites

Horseradish peroxidase (HRP)/H2O2 system catalyzes the free-radical polymerization of aromatic compounds such as lignins and gallate esters. In this work, dodecyl gallate (DG) was grafted onto the surfaces of lignin-rich jute fabrics by HRP-mediated oxidative polymerization with an aim to enhance the hydrophobicity of the fibers. The DG-grafted jute fibers and reaction products of their model compounds were characterized by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-TOF MS), attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The results clearly indicated the grafting of DG to the jute fiber by HRP. Furthermore, the hydrophobicity of jute fabrics was determined by measuring the wetting time and static contact angle. Compared to the control sample, the wetting time and static contact angle of the grated fabrics changed from ~1 s to 1 h and from ~0° to 123.68°, respectively. This clearly proved that the hydrophobicity of jute fabrics improved considerably. Conditions of the HRP-catalyzed DG-grafting reactions were optimized in terms of the DG content of modified jute fabrics. Moreover, the results of breaking strength and elongation of DG-grafted jute/ polypropylene (PP) composites demonstrated improved reinforcement of the composite due to enzymatic hydrophobic modification of jute fibers.

Farmacocinética das estatinas

As estatinas são agentes hipolipemiantes que exercem os seus efeitos através da inibição da HMG-CoA redutase, enzima fundamental na síntese do colesterol, levando a uma redução do colesterol tecidual e um conseqüente aumento na expressão dos receptores de LDL. Existem consideráveis diferenças entre as estatinas, no que tange às propriedades farmacocinéticas, bem como ao coeficiente de hidrofilicidade, via hepática de metabolização (especialmente, do citocromo P450 e isoenzimas), meia-vida plasmática e eficácia na redução lipídica. As estatinas também podem diferir na capacidade de interação com outras drogas que utilizam a mesma via de metabolização. Recentemente, muitos efeitos pleiotrópicos têm sido relatados com estas drogas, bem como propriedades antiinflamatórias, melhora na função endotelial e benefícios na hemostasia.

Farmacologia do fibratos

Os fibratos são as drogas de escolha nas hipertrigliceridemias. Após sua absorção, os fibratos são metabolizados pelo fígado, utilizando isoenzimas P450 não compartilhadas pelas estatinas. Entretanto, para alguns fibratos, como o genfibrozil, uma interação com estatinas pode ocorrer durante a sua glucuronidação, ou pelo deslocamento de frações livres de estatina ligadas às proteínas plasmáticas. A vida-média plasmática é variável entre os fibratos (2-80 h). Recentemente, foi demonstrado que os fibratos promovem suas ações lipídicas pelo estímulo dos PPAR-alfa. Através dessa ação, existe um incremento na transcrição de alguns genes relacionados com o metabolismo lipídico, como a LLP, APOAI, APOAII, ABCA-1, bem como uma diminuição na expressão da APOCIII, e muitas outras ações.

Mecanismos de hepatotoxicidade

Hepatopatia relacionada ao uso de drogas hipolipemiantes tem sido definida como um dano celular (aumento das enzimas AST e ALT) sem alterações colestáticas (aumento de bilirrubinas e/ou fosfatase alcalina). Seis mecanismos são propostos para a hepatopatia: 1. Reações de alta energia no citocromo P450 comprometendo a homeostase do cálcio com a ruptura de fibrilas intracelulares e lise de hepatócitos. 2. Disfunção de proteínas transportadoras relacionadas com o fluxo de ácidos biliares (mecanismo proposto para a toxicidade hepática dos fibratos). 3. Reações imunes geradas pela formação de metabólitos das drogas hipolipemiantes formados no fígado. 4. Hepatoxicidade promovida por células T com inflamação adicional mediada por neutrófilos. 5. Apoptose mediada por TNF e Fas (imune-mediada). 6. Estresse oxidativo gerado por dano a organelas intracelulares. Ainda, idade avançada, consumo excessivo de álcool, altas doses de drogas hipolipemiantes, interação com outros fármacos, e doença hepática ativa prévia podem aumentar a hepatotoxidade.

Terapia hipolipemiante em situações especiais: síndrome de imunodeficiência adquirida

Dislipidemias podem ser observadas precocemente entre pacientes com AIDS. Frequentemente, estas anormalidades lipídicas incluem HDL baixo e moderado aumento dos triglicérides sanguíneos. A terapia anti-retroviral combinada (HAART) pode agravar a dislipidemia nestes pacientes, com importante aumento nos triglicérides e no LDL. Vários mecanismos são propostos para explicar a dislipidemia mista observada nestes indivíduos, incluindo diferentes etapas do metabolismo lipídico. A importância do tratamento desses distúrbios lipídicos tem se tornado evidente com o aumento da expectativa de vida e os relatos de complicações cardiovasculares nestes pacientes. Existe um estado de resistência à insulina nos pacientes com AIDS em tratamento com HAART,que apresentam lipodistrofia, hipertrigliceridemia e baixos níveis de HDL. Drogas retro-antivirais são metabolizadas pelo CYP P450 3A4 e interações com algumas estatinas, especialmente com sinvastatina podem ocorrer. O tratamento com agentes hipolipemiantes deve ser baseado no perfil lipídico e no risco de coronariopatia. Para hipertrigliceridemias, fibratos (principalmente fenofibrato ou bezafibrato) devem ser as drogas de escolha, bem como as estatinas (principalmente pravastatina). Terapia combinada usando estatinas mais fibratos é recomendada para dislipidemias mistas graves e sempre sob rigoroso monitoramento de efeitos adversos.

Plantas nativas como fuente de biopesticidas: explorando distintas interacciones planta-organismo blanco dirigidas al control de plagas, malezas y microorganismos.

Continuando con nuestra búsqueda de biopesticidas de potencia relevante en plantas nativas, en este proyecto nos concentraremos en encontrar sustancias que controlen eficientemente hormigas cortadoras, moscas, cucarachas, mosquitos y malezas. En la primera parte del presente proyecto se determinará mediante aislamiento bioguiado, los principios activos de las plantas que en un trabajo anterior, mostraron mayor inhibición del forrajeo de la hormiga Acromyrmex lundi, Aristolochia argentina y Lantana grisebachii, como también de aquellas que inhibieron al hongo simbionte aislado del nido, A. argentina y Flourensia oolepis. Posteriromente se evaluará la efectividad de estos extractos y principios activos a campo contra A. lundi determinando dosis efectivas para inhibir el forrajeo y/o el desarrollo del hongo simbionte. Luego se extenderá los resultados a otras especies de hormigas cortadoras como A. crassispinus y A. striatus. En segundo lugar proponemos el desarrollo de una metodología para aumentar la efectividad de aceites esenciales (AE) y terpenos (T) contra distintas plagas domésticas aprovechando la interacción de componentes de aceites esenciales en la intoxicación del insecto. Hemos demostrado que Musca domestica al ser fumigada con T puros, por separado, oxida a la mayoría de ellos mediante citocromo P450. Sin embargo cuando es fumigada con AE (mezcla de T) detoxifica al T mayoritario preferentemente, mientras que los T minoritarios están en condiciones de intoxicar al insecto ya que no serían blanco del P450. En este proyecto determinaremos la DL50 de 10 T en moscas tratadas y sin tratar con un inhibidor de P450 (butóxido de piperonilo). Con estos datos podremos elegir mezclas de terpenos tales que uno de ellos sea blanco de P450 y otro/s intoxiquen al insecto. Nos proponemos verificar este mecanismo en M. domestica y luego extenderlo a otros insectos domésticos (cucarachas, mosquitos). Este estudio facilitará el desarrollo de bioinsecticidas mas eficientes para cada insecto disminuyendo sus costos y favoreciendo su aplicación futura. En la tercera parte de este proyecto proponemos aislar los principios activos fitotóxicos de Cortadeira rudiuscula y Ophryosporus charua, cuyos extractos inhibieron selectivamente la germinación de mono- y dicotiledóneas, respectivamente. También se determinará el tiempo de vida media en suelo, y la dosis efectiva a campo con el fin de evaluar a dichas especies como futuros herbicidas naturales selectivos.

Secondary effects of catalytic diesel particulate filters: copper-induced formation of PCDD/Fs.

Potential risks of a secondary formation of polychlorinated dibenzodioxins/furans (PCDD/Fs) were assessed for two cordierite-based, wall-through diesel particulate filters (DPFs) for which soot combustion was either catalyzed with an iron- or a copper-based fuel additive. A heavy duty diesel engine was used as test platform, applying the eight-stage ISO 8178/4 C1 cycle. DPF applications neither affected the engine performance, nor did they increase NO, NO2, CO, and CO2 emissions. The latter is a metric for fuel consumption. THC emissions decreased by about 40% when deploying DPFs. PCDD/F emissions, with a focus on tetra- to octachlorinated congeners, were compared under standard and worst case conditions (enhanced chlorine uptake). The iron-catalyzed DPF neither increased PCDD/F emissions, nor did it change the congener pattern, even when traces of chlorine became available. In case of copper, PCDD/F emissions increased by up to 3 orders of magnitude from 22 to 200 to 12 700 pg I-TEQ/L with fuels of < 2, 14, and 110 microg/g chlorine, respectively. Mainly lower chlorinated DD/Fs were formed. Based on these substantial effects on PCDD/F emissions, the copper-catalyzed DPF system was not approved for workplace applications, whereas the iron system fulfilled all the specifications of the Swiss procedures for DPF approval (VERT).

Optimisation of antiretroviral therapy : pharmacokinetic and pharmacogenetic approaches

Les progrès de la thérapie antirétrovirale ont transformé l'infection par le VIH d'une condition inévitablement fatale à une maladie chronique. En dépit de ce succès, l'échec thérapeutique et la toxicité médicamenteuse restent fréquents. Une réponse inadéquate au traitement est clairement multifactorielle et une individualisation de la posologie des médicaments qui se baserait sur les facteurs démographiques et génétiques des patients et sur les taux sanguins totaux, libres et/ou cellulaires des médicaments pourrait améliorer à la fois l'efficacité et la tolérance de la thérapie, cette dernière étant certainement un enjeu majeur pour un traitement qui se prend à vie.L'objectif global de cette thèse était de mieux comprendre les facteurs pharmacocinétiques (PK) et pharmacogénétiques (PG) influençant l'exposition aux médicaments antirétroviraux (ARVs) nous offrant ainsi une base rationnelle pour l'optimisation du traitement antiviral et pour l'ajustement posologique des médicaments chez les patients VIH-positifs. Une thérapie antirétrovirale adaptée au patient est susceptible d'augmenter la probabilité d'efficacité et de tolérance à ce traitement, permettant ainsi une meilleure compliance à long terme, et réduisant le risque d'émergence de résistance et d'échec thérapeutique.A cet effet, des méthodes de quantification des concentrations plasmatiques totales, libres et cellulaires des ARVs ainsi que de certains de leurs métabolites ont été développées et validées en utilisant la chromatographie liquide coupée à la spectrométrie de masse en tandem. Ces méthodes ont été appliquées pour la surveillance des taux d'ARVs dans diverses populations de patients HIV-positifs. Une étude clinique a été initiée dans le cadre de l'étude VIH Suisse de cohorte mère-enfant afin de déterminer si la grossesse influence la cinétique des ARVs. Les concentrations totales et libres du lopînavir, de l'atazanavir et de la névirapine ont été déterminées chez les femmes enceintes suivies pendant leur grossesse, et celles-ci ont été trouvées non influencées de manière cliniquement significative par la grossesse. Un ajustement posologique de ces ARVs n'est donc pas nécessaire chez les femmes enceintes. Lors d'une petite étude chez des patients HIV- positifs expérimentés, la corrélation entre l'exposition cellulaire et plasmatique des nouveaux ARVs, notamment le raltégravir, a été déterminée. Une bonne corrélation a été obtenue entre taux plasmatiques et cellulaires de raltégravir, suggérant que la surveillance des taux totaux est un substitut satisfaisant. Cependant, une importante variabilité inter¬patient a été observée dans les ratios d'accumulation cellulaire du raltégravir, ce qui devrait encourager des investigations supplémentaires chez les patients en échec sous ce traitement. L'efficacité du suivi thérapeutique des médicaments (TDM) pour l'adaptation des taux d'efavirenz chez des patients avec des concentrations au-dessus de la cible thérapeutique recommandée a été évaluée lors d'une étude prospective. L'adaptation des doses d'efavirenz basée sur le TDM s'est montrée efficace et sûre, soutenant l'utilisation du TDM chez les patients avec concentrations hors cible thérapeutique. L'impact des polymorphismes génétiques des cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 et 3A4/5 sur la pharmacocinétique de l'efavirenz et de ces métabolites a été étudié : un modèle de PK de population intégrant les covariats génétiques et démographiques a été construit. Les variations génétiques fonctionnelles dans les voies de métabolisation principales (CYP2B6) et accessoires {CYP2A6et 3A4/S) de l'efavirenz ont un impact sur sa disposition, et peuvent mener à des expositions extrêmes au médicament. Un? ajustement des doses guidé par le TDM est donc recommandé chez ces patients, en accord avec les polymorphismes génétiques.Ainsi, nous avons démonté qu'en utilisant une approche globale tenant compte à la fois des facteurs PK et PG influençant l'exposition aux ARVs chez les patients infectés, il est possible, si nécessaire, d'individualiser la thérapie antirétrovirale dans des situations diverses. L'optimisation du traitement antirétroviral contribue vraisemblablement à une meilleure efficacité thérapeutique à iong terme tout en réduisant la survenue d'effets indésirables.Résumé grand publicOptimisation de la thérapie antirétrovirale: approches pharmacocinétiques et pharmacogénétiquesLes progrès effectués dans le traitement de l'infection par le virus de llmmunodéficienoe humaine acquise (VIH) ont permis de transformer une affection mortelle en une maladie chronique traitable avec des médicaments de plus en plus efficaces. Malgré ce succès, un certain nombre de patients ne répondent pas de façon optimale à leur traitement etyou souffrent d'effets indésirables médicamenteux entraînant de fréquentes modifications dans leur thérapie. Il a été possible de mettre en évidence que l'efficacité d'un traitement antirétroviral est dans la plupart des cas corrélée aux concentrations de médicaments mesurées dans le sang des patients. Cependant, le virus se réplique dans la cellule, et seule la fraction des médicaments non liée aux protéines du plasma sanguin peut entrer dans la cellule et exercer l'activité antirétrovirale au niveau cellulaire. Il existe par ailleurs une importante variabilité des concentrations sanguines de médicament chez des patients prenant pourtant la même dose de médicament. Cette variabilité peut être due à des facteurs démographiques et/ou génétiques susceptibles d'influencer la réponse au traitement antirétroviral.Cette thèse a eu pour objectif de mieux comprendre les facteurs pharmacologiques et génétiques influençant l'efficacité et ta toxicité des médicaments antirétroviraux, dans le but d'individualiser la thérapie antivirale et d'améliorer le suivi des patients HIV-positifs.A cet effet, des méthodes de dosage très sensibles ont été développées pour permettre la quantification des médicaments antirétroviraux dans le sang et les cellules. Ces méthodes analytiques ont été appliquées dans le cadre de diverses études cliniques réalisées avec des patients. Une des études cliniques a recherché s'il y avait un impact des changements physiologiques liés à la grossesse sur les concentrations des médicaments antirétroviraux. Nous avons ainsi pu démontrer que la grossesse n'influençait pas de façon cliniquement significative le devenir des médicaments antirétroviraux chez les femmes enceintes HIV- positives. La posologie de médicaments ne devrait donc pas être modifiée dans cette population de patientes. Par ailleurs, d'autres études ont portés sur les variations génétiques des patients influençant l'activité enzymatique des protéines impliquées dans le métabolisme des médicaments antirétroviraux. Nous avons également étudié l'utilité d'une surveillance des concentrations de médicament (suivi thérapeutique) dans le sang des patients pour l'individualisation des traitements antiviraux. Il a été possible de mettre en évidence des relations significatives entre l'exposition aux médicaments antirétroviraux et l'existence chez les patients de certaines variations génétiques. Nos analyses ont également permis d'étudier les relations entre les concentrations dans le sang des patients et les taux mesurés dans les cellules où le virus HIV se réplique. De plus, la mesure des taux sanguins de médicaments antirétroviraux et leur interprétation a permis d'ajuster la posologie de médicaments chez les patients de façon efficace et sûre.Ainsi, la complémentarité des connaissances pharmacologiques, génétiques et virales s'inscrit dans l'optique d'une stratégie globale de prise en charge du patient et vise à l'individualisation de la thérapie antirétrovirale en fonction des caractéristiques propres de chaque individu. Cette approche contribue ainsi à l'optimisation du traitement antirétroviral dans la perspective d'un succès du traitement à long terme tout en réduisant la probabilité des effets indésirables rencontrés. - The improvement in antirétroviral therapy has transformed HIV infection from an inevitably fatal condition to a chronic, manageable disease. However, treatment failure and drug toxicity are frequent. Inadequate response to treatment is clearly multifactorial and, therefore, dosage individualisation based on demographic factors, genetic markers and measurement of total, free and/or cellular drug level may increase both drug efficacy and tolerability. Drug tolerability is certainly a major issue for a treatment that must be taken indefinitely.The global objective of this thesis aimed at increasing our current understanding of pharmacokinetic (PK) and pharmacogenetic (PG) factors influencing the exposition to antirétroviral drugs (ARVs) in HIV-positive patients. In turn, this should provide us with a rational basis for antiviral treatment optimisation and drug dosage adjustment in HIV- positive patients. Patient's tailored antirétroviral regimen is likely to enhance treatment effectiveness and tolerability, enabling a better compliance over time, and hence reducing the probability of emergence of viral resistance and treatment failure.To that endeavour, analytical methods for the measurement of total plasma, free and cellular concentrations of ARVs and some of their metabolites have been developed and validated using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. These assays have been applied for the monitoring of ARVs levels in various populations of HIV- positive patients. A clinical study has been initiated within the frame of the Mother and Child Swiss HIV Cohort Study to determine whether pregnancy influences the exposition to ARVs. Free and total plasma concentrations of lopinavir, atazanavir and nevirapine have been determined in pregnant women followed during the course of pregnancy, and were found not influenced to a clinically significant extent by pregnancy. Dosage adjustment for these drugs is therefore not required in pregnant women. In a study in treatment- experienced HIV-positive patients, the correlation between cellular and total plasma exposure to new antirétroviral drugs, notably the HIV integrase inhibitor raltegravir, has been determined. A good correlation was obtained between total and cellular levels of raltegravir, suggesting that monitoring of total levels are a satisfactory. However, significant inter-patient variability was observed in raltegravir cell accumulation which should prompt further investigations in patients failing under an integrase inhibitor-based regimen. The effectiveness of therapeutic drug monitoring (TDM) to guide efavirenz dose reduction in patients having concentrations above the recommended therapeutic range was evaluated in a prospective study. TDM-guided dosage adjustment of efavirenz was found feasible and safe, supporting the use of TDM in patients with efavirenz concentrations above therapeutic target. The impact of genetic polymorphisms of cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 and 3A4/5 on the PK of efavirenz and its metabolites was studied: a population PK model was built integrating both genetic and demographic covariates. Functional genetic variations in main (CYP2B6) and accessory (2A6, 3A4/5) metabolic pathways of efavirenz have an impact on efavirenz disposition, and may lead to extreme drug exposures. Dosage adjustment guided by TDM is thus required in those patients, according to the pharmacogenetic polymorphism.Thus, we have demonstrated, using a comprehensive approach taking into account both PK and PG factors influencing ARVs exposure in HIV-infected patients, the feasibility of individualising antirétroviral therapy in various situations. Antiviral treatment optimisation is likely to increase long-term treatment success while reducing the occurrence of adverse drug reactions.

Methodology in structural determination and synthesis of insect pheromone

By means of ethereal washing of insect pheromone glands of female moths, GC-MS detection along with microchemical reactions and electroantennogram (EAG) survey, six economically important insect species were targeted for pheromone identification. The discovery of a natural pheromone inhibitor, chemo-selectivity and species isolation by pheromone will be described. The modified triple bond migration and triethylamine liganded vinyl cuprate were applied for achiral pheromone synthesis in double bond formation. Some optically active pheromones and their stereoisomers were synthesized through chiral pool or asymmetric synthesis. Some examples of chiral recognition of insects towards their chiral pheromones will be discussed. A CaH2 and silica gel catalyzed Sharpless Expoxidation Reaction was found in shortening the reaction time.

Clinical and pharmacogenetic study on smoking and smoking cessation

Currently, smoking cessation represents one of the main strategies to reduce the incidence of tobacco-related diseases in the population. Smoking can also influence pharmacotherapy through several pharmacokinetic or pharmacodynamic interactions. Some of the most concerned drugs are those metabolized by the cytochrome P450 (CYP) 1A2 enzyme (e.g. caffeine, theophylline, clozapine, olanzapine, duloxetine), whose activity is induced by the polycyclic aromatic hydrocarbons found in tobacco smoke. This can result in a clinically significant decrease in the pharmacological effect of the drugs and the need of higher doses in smokers. Conversely, upon smoking cessation, toxic plasma levels of the drugs can be reached. The main objective of this thesis was to study the interindividual variability in CYP1A2 induction in a large cohort of smokers, by measuring CYP1A2 activity before smoking cessation and one month later in continuously abstinent subjects. For this purpose, a clinical study was conducted, including 194 smokers from the general population who wished to participate in a smoking cessation program and therefore received medical counseling and substitution therapy (nicotine or varenicline). An analytical method for the simultaneous quantification of nicotine, its metabolites and varenicline in plasma was developed and validated using ultra performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. This method was used to confirm abstinence at different time points during the follow-up. Moreover, it was used to determine plasma levels of the smoking cessation drugs, to be used in the study of their pharmacogenetics, which was the secondary objective of this thesis. High interindividual variability in CYP1A2 induction by smoking was observed, ranging from no change to approximately 7 times decreased CYP1A2 activity after smoking cessation. Several clinical and genetic factors were investigated in an attempt to explain this variability. Firstly, a significant influence of CYP1A2*1F and *1D alleles, of contraceptive use and of the number of cigarettes smoked per day on CYP1A2 induced activity was observed, and of CYP1A2*1F and the use of contraceptives on the basal activity. But no influence of these factors was found on CYP1A2 inducibility. Given that known genetic polymorphisms in CYP1A2 gene were shown to explain only poorly the observed variations in activity, additional genetic factors were studied. SNPs in the CYP oxidoreductase (POR) gene were found to influence CYP1A2 basal activity, but not the induction. Finally, a pathway-based approach allowed to identify SNPs in genes coding for nuclear receptors (CAR, RXRa, VDR, PXR) and induction-mediating receptors (AhR), which significantly influenced CYP1A2 inducibility and basal activity (SNPs in the gene coding for CAR and RXRa). As secondary objective of the study, the pharmacogenetics of nicotine and varenicline is being investigated. Therefore, the nicotine metabolite ratio is used in the attempt to better explain nicotine dependence and the failure/success of quitting smoking. A population pharmacokinetic model is being developed for varenicline, integrating clinical and genetic factors (genes coding for its metabolizing enzymes and transporters), with the purpose of trying to predict efficacy and side effects. These findings suggest that the influence of smoking on pharmacotherapy could be better managed by including clinical and possibly in the future genetic factors, in the assessment of the adaptations needed when a person starts or stops smoking.  - L'arrêt du tabac représente une des principales stratégies pour diminuer l'incidence des maladies causées par celui-ci. Le tabagisme peut influencer la thérapie médicamenteuse par des interactions pharmacocinétiques ou pharmacodynamiques. Parmi les médicaments concernés, il y a ceux métabolisés par le cytochrome P450 (CYP) 1A2 (caféine, théophylline, clozapine, olanzapine, duloxétine, etc), dont l'activité enzymatique est induite par les hydrocarbures aromatiques polycycliques présents dans la fumée de cigarette. Ceci peut se traduire par une diminution de l'effet pharmacologique du traitement et la nécessité d'augmenter les doses d'entretien chez les fumeurs. Au contraire, à l'arrêt de la cigarette, les taux plasmatiques des médicaments peuvent devenir toxiques. L'objectif principal de cette thèse était d'étudier la variabilité interindividuelle dans l'induction du CYP1A2 dans une large cohorte de fumeurs, par la mesure de l'activité du CYP1A2 avant l'arrêt de la cigarette, ainsi qu'un mois après chez les sujets abstinents. Pour ce faire, une étude clinique a été conduite, incluant 194 fumeurs de la population générale dans un programme d'arrêt du tabac offrant des consultations spécifiques et un traitement pharmacologique (nicotine ou varénicline). Une méthode analytique pour la quantification simultanée de la nicotine, ses métabolites et la varénicline dans le plasma par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem à été développée et validée. Cette méthode a été utilisée pour confirmer l'abstinence pendant l'étude et déterminer les taux plasmatiques des médicaments, dans le but d'étudier leur pharmacogénétique. Une grande variabilité interindividuelle dans l'induction du CYP1A2 par la fumée a été observée, parfois sans changement et pouvant aller jusqu'à une diminution d'environ 7 fois l'activité du CYP1A2 après l'arrêt de la cigarette. Plusieurs facteurs cliniques et génétiques ont été étudiés pour essayer d'expliquer cette variabilité. Tout d'abord, on a observé une influence significative: des allèles CYP1A2*1F et *1D, des contraceptifs et du nombre de cigarettes fumées par jour sur l'activité induite du CYP1A2, ainsi que l'influence de l'allèle *1F et des contraceptifs sur l'activité basale. Cependant, aucune influence de ces facteurs n'a été démontrée sur l'inductibilité du CYP1A2. Étant donné que les polymorphismes génétiques du CYP1A2 apportent peu de renseignements sur la variabilité de son activité, des facteurs génétiques supplémentaires ont été étudiés. Des polymorphismes dans le gène POR (CYP oxidoreductase) ont été associés à l'activité basale du CYP1A2, mais pas à l'induction. Finalement, une approche basée sur la voie de signalisation du CYP1A2 a permis d'identifier des polymorphismes dans des gènes codant pour des récepteurs nucléaires (CAR, RXRa, VDR, PXR) et d'autres liés à l'induction (AhR) qui influencent significativement l'inductibilité et l'activité basale (les SNPs du CAR et RXRa). L'objectif secondaire de cette étude était d'investiguer la pharmacogénétique de la nicotine et de la varénicline. Le ratio métabolique de la nicotine est utilisé pour mieux expliquer la dépendance à la nicotine et le succès/échec de l'arrêt de la cigarette. Un modèle pharmacocinétique de population est en cours de développement pour la varénicline, intégrant des facteurs cliniques et génétiques (gènes codant pour ses enzymes de métabolisme et transporteurs), pour tenter de prédire son efficacité et ses effets secondaires. Les résultats de cette thèse suggèrent que l'influence du tabagisme sur la pharmacothérapie serait mieux gérée par l'inclusion des facteurs cliniques et peut-être, dans le futur, génétiques, dans l'évaluation des adaptations nécessaires lorsqu'une personne fume ou arrête de fumer.  - l'arrêt du tabac représente une des principales stratégies pour diminuer l'incidence des maladies causées par celui-ci dans la population. Le tabagisme peut influencer les traitements médicamenteux, soit en modifiant leur élimination par l'organisme, soit en agissant sur leur mode d'action. Parmi les médicaments les plus concernés, on retrouve par exemple: la caféine, la théophylline, la clozapine, l'olanzapine, la duloxétine, dont l'élimination est accélérée par la fumée de cigarette (induction enzymatique). Ceci peut se traduire par une diminution de l'effet du traitement et la nécessité d'en augmenter les doses chez les fumeurs. Au contraire, à l'arrêt de la cigarette, on observe un ralentissement de la fonction enzymatique, qui a pour conséquence une augmentation du taux de médicament dans le sang, pouvant devenir toxique. L'objectif principal de cette thèse était d'étudier comment cette induction par le tabac varie dans une population de fumeurs, par la mesure de l'activité de l'enzyme avant l'arrêt de la cigarette, ainsi qu'un mois après chez les sujets abstinents. Pour ce faire, une étude clinique a été conduite, incluant 194 fumeurs de la population générale dans un programme d'arrêt du tabac offrant des consultations spécifiques et un traitement médicamenteux (nicotine ou varénicline). Une méthode analytique a été mise au point pour mesurer la quantité de nicotine, de ses produits de dégradation et de la varénicline dans le sang des participants à l'étude. De plus, cette méthode a été utilisée pour confirmer l'abstinence pendant l'étude. Une grande variabilité interindividuelle a été observée dans l'induction de l'enzyme par la fumée; il en résulte aucun changement d'activité chez certains sujets après l'arrêt de la cigarette, alors que pour d'autres elle peut être diminuée jusqu'à 7 fois. Plusieurs facteurs cliniques et génétiques ont été étudiés pour essayer d'expliquer cette variabilité. Premièrement, une influence sur l'activité de l'enzyme a été observée pour les contraceptifs hormonaux et le nombre de cigarettes fumées par jour, ainsi que pour certaines variations génétiques dans le gène codant pour l'enzyme d'intérêt, mais il η y a pas eu d'influence sur l'induction. Par la suite, des variations génétiques dans d'autres gènes influençant le fonctionnement de l'enzyme ont été associées soit avec son activité, soit avec son induction par le tabac. Finalement, l'étude propose également d'investiguer si le métabolisme de la nicotine a une influence sur la dépendance, les symptômes de sevrage et le succès/échec de l'arrêt de la cigarette. Des variations génétiques dans les gènes du métabolisme de la varénicline sont également étudiées en lien avec les quantités de varénicline mesurées dans le sang ainsi que les effets du médicament. Ceci permettra peut-être de prédire son efficacité et ses effets secondaires. Les résultats de cette thèse suggèrent que l'influence du tabagisme sur la thérapie médicamenteuse serait mieux gérée en tenant compte des facteurs cliniques et peut-être, dans le futur, de la génétique dans l'adaptation des traitements, que la personne soit fumeuse ou en phase d'arrêt.

In silico prediction of human carboxylesterase-1 (hCES1) metabolism combining docking analyses and MD simulations.

Metabolic problems lead to numerous failures during clinical trials, and much effort is now devoted in developing in silico models predicting metabolic stability and metabolites. Such models are well known for cytochromes P450 and some transferases, whereas little has been done to predict the hydrolytic activity of human hydrolases. The present study was undertaken to develop a computational approach able to predict the hydrolysis of novel esters by human carboxylesterase hCES1. The study involves both docking analyses of known substrates to develop predictive models, and molecular dynamics (MD) simulations to reveal the in situ behavior of substrates and products, with particular attention being paid to the influence of their ionization state. The results emphasize some crucial properties of the hCES1 catalytic cavity, confirming that as a trend with several exceptions, hCES1 prefers substrates with relatively smaller and somewhat polar alkyl/aryl groups and larger hydrophobic acyl moieties. The docking results underline the usefulness of the hydrophobic interaction score proposed here, which allows a robust prediction of hCES1 catalysis, while the MD simulations show the different behavior of substrates and products in the enzyme cavity, suggesting in particular that basic substrates interact with the enzyme in their unprotonated form.

Use of High Doses of Quetiapine in Bipolar Disorder Episodes are not Linked to High Activity of Cytochrome P4503A4 and/or Cytochrome P4502D6.

The use of quetiapine for treatment of bipolar disorders at a higher dosage than the licensed range is not unusual in clinical practice. Quetiapine is predominantly metabolised by cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) and to a lesser extent by CYP2D6. The large interindividual variability of those isozyme activities could contribute to the variability observed in quetiapine dosage. The aim of the present study is to evaluate if the use of high dosages of quetiapine in some patients, as compared to patients treated with a dosage in the licensed range (up to 800 mg/day), could be explained by a high activity of CYP3A4 and/or of CYP2D6. CYP3A4 activities were determined using the midazolam metabolic ratio in 21 bipolar and schizoaffective bipolar patients genotyped for CYP2D6. 9 patients were treated with a high quetiapine dosage (mean ± SD, median; range: 1467 ± 625, 1200; 1000-3000 mg/day) and 11 with a normal quetiapine dosage (433 ± 274, 350; 100-800 mg/day). One patient in the high dose and one patient in the normal dose groups were genotyped as CYP2D6 ultrarapid metabolizers. CYP3A4 activities were not significantly different between the two groups (midazolam metabolic ratio: 9.4 ± 8.2; 6.2; 1.7-26.8 vs 3.9 ± 2.3; 3.8; 1.5-7.6, in the normal dose group as compared to the high dose group, respectively, NS). The use of high quetiapine dosage for the patients included in the present study cannot be explained by variations in pharmacokinetics parameters such as a high activity of CYP3A4 and/or of CYP2D6.

Response to antiretroviral treatment in HIV-1-infected individuals with allelic variants of the multidrug resistance transporter 1: a pharmacogenetics study.

BACKGROUND:HIV-1-infected patients vary considerably by their response to antiretroviral treatment, drug concentrations in plasma, toxic events, and rate of immune recovery. This variability could have a genetic basis. We did a pharmacogenetics study to analyse the association between response to antiretroviral treatment and allelic variants of several genes. METHODS:In 123 patients, we did PCR analyses of the gene for the multidrug-resistance transporter (MDR1), which codes for P-glycoprotein, of genes coding for isoenzymes of cytochrome P450, CYP3A4, CYP3A5, CYP2D6, and CYP2C19, and of the gene for the chemokine receptor CCR5. We measured concentrations in plasma of the antiretroviral agents efavirenz and nelfinavir by high-performance liquid-chromatography, and measured levels of P-glycoprotein expression, CD4-cell count, and HIV-1 viraemia. FINDINGS: Median drug concentrations in patients with the MDR1 3435 TT, CT, and CC genotypes were at the 30th, 50th, and 75th percentiles, respectively (p=0.0001). In patients with CYP2D6 extensive-metaboliser or poor-metaboliser alleles, median drug concentrations were at percentiles 45 and 62.5, respectively (p=0.04). Patients with the MDR1 TT genotype 6 months after starting treatment had a greater rise in CD4-cell count (257 cells/microL) than patients with the CT (165 cells/microL) and CC (121 cells/microL) genotype (p=0.0048), and the best recovery of naïve CD4-cells. INTERPRETATION:The polymorphism MDR1 3435 C/T predicts immune recovery after initiation of antiretroviral treatment. This finding suggests that P-glycoprotein has an important role in admittance of antiretroviral drugs to restricted compartments in vivo.