Prédiction des impacts pharmacocinétiques des interactions médicamenteuses impliquant des CYP3A et les glycoprotéines-P : développement de modèles physiologiques et analyse de sensibilité

Les propriétés pharmacocinétiques d’un nouveau médicament et les risques d’interactions médicamenteuses doivent être investigués très tôt dans le processus de recherche et développement. L’objectif principal de cette thèse était de concevoir des approches prédictives de modélisation du devenir du médicament dans l’organisme en présence et en absence de modulation d’activité métabolique et de transport. Le premier volet de recherche consistait à intégrer dans un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PBPK), le transport d’efflux membranaire gouverné par les glycoprotéines-P (P-gp) dans le cœur et le cerveau. Cette approche, basée sur des extrapolations in vitro-in vivo, a permis de prédire la distribution tissulaire de la dompéridone chez des souris normales et des souris déficientes pour les gènes codant pour la P-gp. Le modèle a confirmé le rôle protecteur des P-gp au niveau cérébral, et a suggéré un rôle négligeable des P-gp dans la distribution tissulaire cardiaque pour la dompéridone. Le deuxième volet de cette recherche était de procéder à l’analyse de sensibilité globale (ASG) du modèle PBPK précédemment développé, afin d’identifier les paramètres importants impliqués dans la variabilité des prédictions, tout en tenant compte des corrélations entre les paramètres physiologiques. Les paramètres importants ont été identifiés et étaient principalement les paramètres limitants des mécanismes de transport à travers la membrane capillaire. Le dernier volet du projet doctoral consistait à développer un modèle PBPK apte à prédire les profils plasmatiques et paramètres pharmacocinétiques de substrats de CYP3A administrés par voie orale à des volontaires sains, et de quantifier l’impact d’interactions médicamenteuses métaboliques (IMM) sur la pharmacocinétique de ces substrats. Les prédictions des profils plasmatiques et des paramètres pharmacocinétiques des substrats des CYP3A ont été très comparables à ceux mesurés lors d’études cliniques. Quelques écarts ont été observés entre les prédictions et les profils plasmatiques cliniques mesurés lors d’IMM. Cependant, l’impact de ces inhibitions sur les paramètres pharmacocinétiques des substrats étudiés et l’effet inhibiteur des furanocoumarins contenus dans le jus de pamplemousse ont été prédits dans un intervalle d’erreur très acceptable. Ces travaux ont contribué à démontrer la capacité des modèles PBPK à prédire les impacts pharmacocinétiques des interactions médicamenteuses avec une précision acceptable et prometteuse.

Développement et caractérisation de sources de neutres réactifs pour l’étude des interactions plasmas-surfaces

L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de développer et de caractériser diverses sources de neutres réactifs destinées à des études fondamentales des interactions plasmas-surfaces. Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une vaste étude de la physique des interactions plasmas-parois mises en jeu dans les procédés de gravure par plasma des matériaux de pointe. Une revue de la littérature scientifique sur les diverses méthodes permettant de générer des faisceaux de neutres réactifs nous a permis de sélectionner deux types de sources. La première, une source pyrolitique, a été caractérisée par spectrométrie de masse en utilisant le C2F6 comme molécule mère. Nous avons montré que le C2F6 était dissocié à plus de 90% à 1000ºC et qu’il formait du CF4, lui-même dissocié en CF2 vers 900ºC. Ces résultats ont été validés à l’aide d’un modèle basé sur des calculs d’équilibres chimiques, qui a aussi prédit la formation de F à 1500ºC. La seconde source, un plasma entretenu par une onde électromagnétique de surfaces, a été caractérisée par spectroscopie optique d’émission et par interférométrie haute fréquence. Dans le cas du plasma d’argon créé par un champ électromagnétique (>GHz), nos travaux ont révélé une distribution en énergie des électrons à trois températures avec Te-low>Te-high

Modélisation bayésienne des changements aux niches écologiques causés par le réchauffement climatique

Cette thèse présente des méthodes de traitement de données de comptage en particulier et des données discrètes en général. Il s'inscrit dans le cadre d'un projet stratégique du CRNSG, nommé CC-Bio, dont l'objectif est d'évaluer l'impact des changements climatiques sur la répartition des espèces animales et végétales. Après une brève introduction aux notions de biogéographie et aux modèles linéaires mixtes généralisés aux chapitres 1 et 2 respectivement, ma thèse s'articulera autour de trois idées majeures. Premièrement, nous introduisons au chapitre 3 une nouvelle forme de distribution dont les composantes ont pour distributions marginales des lois de Poisson ou des lois de Skellam. Cette nouvelle spécification permet d'incorporer de l'information pertinente sur la nature des corrélations entre toutes les composantes. De plus, nous présentons certaines propriétés de ladite distribution. Contrairement à la distribution multidimensionnelle de Poisson qu'elle généralise, celle-ci permet de traiter les variables avec des corrélations positives et/ou négatives. Une simulation permet d'illustrer les méthodes d'estimation dans le cas bidimensionnel. Les résultats obtenus par les méthodes bayésiennes par les chaînes de Markov par Monte Carlo (CMMC) indiquent un biais relatif assez faible de moins de 5% pour les coefficients de régression des moyennes contrairement à ceux du terme de covariance qui semblent un peu plus volatils. Deuxièmement, le chapitre 4 présente une extension de la régression multidimensionnelle de Poisson avec des effets aléatoires ayant une densité gamma. En effet, conscients du fait que les données d'abondance des espèces présentent une forte dispersion, ce qui rendrait fallacieux les estimateurs et écarts types obtenus, nous privilégions une approche basée sur l'intégration par Monte Carlo grâce à l'échantillonnage préférentiel. L'approche demeure la même qu'au chapitre précédent, c'est-à-dire que l'idée est de simuler des variables latentes indépendantes et de se retrouver dans le cadre d'un modèle linéaire mixte généralisé (GLMM) conventionnel avec des effets aléatoires de densité gamma. Même si l'hypothèse d'une connaissance a priori des paramètres de dispersion semble trop forte, une analyse de sensibilité basée sur la qualité de l'ajustement permet de démontrer la robustesse de notre méthode. Troisièmement, dans le dernier chapitre, nous nous intéressons à la définition et à la construction d'une mesure de concordance donc de corrélation pour les données augmentées en zéro par la modélisation de copules gaussiennes. Contrairement au tau de Kendall dont les valeurs se situent dans un intervalle dont les bornes varient selon la fréquence d'observations d'égalité entre les paires, cette mesure a pour avantage de prendre ses valeurs sur (-1;1). Initialement introduite pour modéliser les corrélations entre des variables continues, son extension au cas discret implique certaines restrictions. En effet, la nouvelle mesure pourrait être interprétée comme la corrélation entre les variables aléatoires continues dont la discrétisation constitue nos observations discrètes non négatives. Deux méthodes d'estimation des modèles augmentés en zéro seront présentées dans les contextes fréquentiste et bayésien basées respectivement sur le maximum de vraisemblance et l'intégration de Gauss-Hermite. Enfin, une étude de simulation permet de montrer la robustesse et les limites de notre approche.

Environnement local des défauts structurels et ordre à moyenne portée dans le silicium amorphe

Malgré une vaste littérature concernant les propriétés structurelles, électroniques et ther- modynamiques du silicium amorphe (a-Si), la structure microscopique de ce semi-cond- ucteur covalent échappe jusqu’à ce jour à une description exacte. Plusieurs questions demeurent en suspens, concernant par exemple la façon dont le désordre est distribué à travers la matrice amorphe : uniformément ou au sein de petites régions hautement déformées ? D’autre part, comment ce matériau relaxe-t-il : par des changements homo- gènes augmentant l’ordre à moyenne portée, par l’annihilation de défauts ponctuels ou par une combinaison de ces phénomènes ? Le premier article présenté dans ce mémoire propose une caractérisation des défauts de coordination, en terme de leur arrangement spatial et de leurs énergies de formation. De plus, les corrélations spatiales entre les défauts structurels sont examinées en se ba- sant sur un paramètre qui quantifie la probabilité que deux sites défectueux partagent un lien. Les géométries typiques associées aux atomes sous et sur-coordonnés sont extraites du modèle et décrites en utilisant les distributions partielles d’angles tétraédriques. L’in- fluence de la relaxation induite par le recuit sur les défauts structurels est également analysée. Le second article porte un regard sur la relation entre l’ordre à moyenne portée et la relaxation thermique. De récentes mesures expérimentales montrent que le silicium amorphe préparé par bombardement ionique, lorsque soumis à un recuit, subit des chan- gements structuraux qui laissent une signature dans la fonction de distribution radiale, et cela jusqu’à des distances correspondant à la troisième couche de voisins.[1, 2] Il n’est pas clair si ces changements sont une répercussion d’une augmentation de l’ordre à courte portée, ou s’ils sont réellement la manifestation d’un ordonnement parmi les angles dièdres, et cette section s’appuie sur des simulations numériques d’implantation ionique et de recuit, afin de répondre à cette question. D’autre part, les corrélations entre les angles tétraédriques et dièdres sont analysées à partir du modèle de a-Si.

Approche bayésienne de la construction d'intervalles de crédibilité simultanés à partir de courbes simulées

Ce mémoire porte sur la simulation d'intervalles de crédibilité simultanés dans un contexte bayésien. Dans un premier temps, nous nous intéresserons à des données de précipitations et des fonctions basées sur ces données : la fonction de répartition empirique et la période de retour, une fonction non linéaire de la fonction de répartition. Nous exposerons différentes méthodes déjà connues pour obtenir des intervalles de confiance simultanés sur ces fonctions à l'aide d'une base polynomiale et nous présenterons une méthode de simulation d'intervalles de crédibilité simultanés. Nous nous placerons ensuite dans un contexte bayésien en explorant différents modèles de densité a priori. Pour le modèle le plus complexe, nous aurons besoin d'utiliser la simulation Monte-Carlo pour obtenir les intervalles de crédibilité simultanés a posteriori. Finalement, nous utiliserons une base non linéaire faisant appel à la transformation angulaire et aux splines monotones pour obtenir un intervalle de crédibilité simultané valide pour la période de retour.

Dynamique de croissance par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc

Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique de croissance par pulvérisation par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc destinées à des applications électroniques, optoélectroniques et photoniques de pointe. Dans ce contexte, nous avons mis au point plusieurs diagnostics permettant de caractériser les espèces neutres et chargées dans ce type de plasmas, notamment la sonde électrostatique, la spectroscopie optique d’émission et d’absorption, ainsi que la spectrométrie de masse. Par la suite, nous avons tenté de corréler certaines caractéristiques physiques de croissance des couches de ZnO, en particulier la vitesse de dépôt, aux propriétés fondamentales du plasma. Nos résultats ont montré que l’éjection d’atomes de Zn, In et O au cours de la pulvérisation RF magnétron de cibles de Zn, ZnO et In2O3 n’influence que très peu la densité d’ions positifs (et donc la densité d’électrons en supposant la quasi-neutralité) ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons (populations de basse et haute énergie). Cependant, le rapport entre la densité d’atomes d’argon métastables (3P2) sur la densité électronique décroît lorsque la densité d’atomes de Zn augmente, un effet pouvant être attribué à l’ionisation des atomes de Zn par effet Penning. De plus, dans les conditions opératoires étudiées (plasmas de basse pression, < 100 mTorr), la thermalisation des atomes pulvérisés par collisions avec les atomes en phase gazeuse demeure incomplète. Nous avons montré que l’une des conséquences de ce résultat est la présence d’ions Zn+ suprathermiques près du substrat. Finalement, nous avons corrélé la quantité d’atomes de Zn pulvérisés déterminée par spectroscopie d’émission avec la vitesse de dépôt d’une couche mince de ZnO mesurée par ellipsométrie spectroscopique. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que ce sont majoritairement les atomes de Zn (et non les espèces excitées et/ou ioniques) qui gouvernent la dynamique de croissance par pulvérisation RF magnétron des couches minces de ZnO.

A generalization of Student’s t-distribution from the viewpoint of special functions

Student’s t-distribution has found various applications in mathematical statistics. One of the main properties of the t-distribution is to converge to the normal distribution as the number of samples tends to infinity. In this paper, by using a Cauchy integral we introduce a generalization of the t-distribution function with four free parameters and show that it converges to the normal distribution again. We provide a comprehensive treatment of mathematical properties of this new distribution. Moreover, since the Fisher F-distribution has a close relationship with the t-distribution, we also introduce a generalization of the F-distribution and prove that it converges to the chi-square distribution as the number of samples tends to infinity. Finally some particular sub-cases of these distributions are considered.

Enhanced convolution approach for CAC in ATM networks, an analytical study and implementation

The characteristics of service independence and flexibility of ATM networks make the control problems of such networks very critical. One of the main challenges in ATM networks is to design traffic control mechanisms that enable both economically efficient use of the network resources and desired quality of service to higher layer applications. Window flow control mechanisms of traditional packet switched networks are not well suited to real time services, at the speeds envisaged for the future networks. In this work, the utilisation of the Probability of Congestion (PC) as a bandwidth decision parameter is presented. The validity of PC utilisation is compared with QOS parameters in buffer-less environments when only the cell loss ratio (CLR) parameter is relevant. The convolution algorithm is a good solution for CAC in ATM networks with small buffers. If the source characteristics are known, the actual CLR can be very well estimated. Furthermore, this estimation is always conservative, allowing the retention of the network performance guarantees. Several experiments have been carried out and investigated to explain the deviation between the proposed method and the simulation. Time parameters for burst length and different buffer sizes have been considered. Experiments to confine the limits of the burst length with respect to the buffer size conclude that a minimum buffer size is necessary to achieve adequate cell contention. Note that propagation delay is a no dismiss limit for long distance and interactive communications, then small buffer must be used in order to minimise delay. Under previous premises, the convolution approach is the most accurate method used in bandwidth allocation. This method gives enough accuracy in both homogeneous and heterogeneous networks. But, the convolution approach has a considerable computation cost and a high number of accumulated calculations. To overcome this drawbacks, a new method of evaluation is analysed: the Enhanced Convolution Approach (ECA). In ECA, traffic is grouped in classes of identical parameters. By using the multinomial distribution function instead of the formula-based convolution, a partial state corresponding to each class of traffic is obtained. Finally, the global state probabilities are evaluated by multi-convolution of the partial results. This method avoids accumulated calculations and saves storage requirements, specially in complex scenarios. Sorting is the dominant factor for the formula-based convolution, whereas cost evaluation is the dominant factor for the enhanced convolution. A set of cut-off mechanisms are introduced to reduce the complexity of the ECA evaluation. The ECA also computes the CLR for each j-class of traffic (CLRj), an expression for the CLRj evaluation is also presented. We can conclude that by combining the ECA method with cut-off mechanisms, utilisation of ECA in real-time CAC environments as a single level scheme is always possible.

Characterisation of amorphous and nanocrystalline molecular materials by total scattering

The use of high-energy X-ray total scattering coupled with pair distribution function analysis produces unique structural fingerprints from amorphous and nanostructured phases of the pharmaceuticals carbamazepine and indomethacin. The advantages of such facility-based experiments over laboratory-based ones are discussed and the technique is illustrated with the characterisation of a melt-quenched sample of carbamazepine as a nanocrystalline (4.5 nm domain diameter) version of form III.

Comparison of sample size formulae for 2x2 cross-over designs applied to bioequivalence studies

We consider the comparison of two formulations in terms of average bioequivalence using the 2 × 2 cross-over design. In a bioequivalence study, the primary outcome is a pharmacokinetic measure, such as the area under the plasma concentration by time curve, which is usually assumed to have a lognormal distribution. The criterion typically used for claiming bioequivalence is that the 90% confidence interval for the ratio of the means should lie within the interval (0.80, 1.25), or equivalently the 90% confidence interval for the differences in the means on the natural log scale should be within the interval (-0.2231, 0.2231). We compare the gold standard method for calculation of the sample size based on the non-central t distribution with those based on the central t and normal distributions. In practice, the differences between the various approaches are likely to be small. Further approximations to the power function are sometimes used to simplify the calculations. These approximations should be used with caution, because the sample size required for a desirable level of power might be under- or overestimated compared to the gold standard method. However, in some situations the approximate methods produce very similar sample sizes to the gold standard method. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.

Alignment of a model amyloid peptide fragment in bulk and at a solid surface

The alignment of model amyloid peptide YYKLVFFC is investigated in bulk and at a solid surface using a range of spectroscopic methods employing polarized radiation. The peptide is based on a core sequence of the amyloid beta (A beta) peptide, KLVFF. The attached tyrosine and cysteine units are exploited to yield information on alignment and possible formation of disulfide or dityrosine links. Polarized Raman spectroscopy on aligned stalks provides information on tyrosine orientation, which complements data from linear dichroism (LD) on aqueous solutions subjected to shear in a Couette cell. LD provides a detailed picture of alignment of peptide strands and aromatic residues and was also used to probe the kinetics of self-assembly. This suggests initial association of phenylalanine residues, followed by subsequent registry of strands and orientation of tyrosine residues. X-ray diffraction (XRD) data from aligned stalks is used to extract orientational order parameters from the 0.48 nm reflection in the cross-beta pattern, from which an orientational distribution function is obtained. X-ray diffraction on solutions subject to capillary flow confirmed orientation in situ at the level of the cross-beta pattern. The information on fibril and tyrosine orientation from polarized Raman spectroscopy is compared with results from NEXAFS experiments on samples prepared as films on silicon. This indicates fibrils are aligned parallel to the surface, with phenyl ring normals perpendicular to the surface. Possible disulfide bridging leading to peptide dimer formation was excluded by Raman spectroscopy, whereas dityrosine formation was probed by fluorescence experiments and was found not to occur except under alkaline conditions. Congo red binding was found not to influence the cross-beta XRD pattern.

A new study on the power distribution of OFDMA, SC-FDMA and CP-CDMA signals

This paper explores a new technique to calculate and plot the distribution of instantaneous transmit envelope power of OFDMA and SC-FDMA signals from the equation of Probability Density Function (PDF) solved numerically. The Complementary Cumulative Distribution Function (CCDF) of Instantaneous Power to Average Power Ratio (IPAPR) is computed from the structure of the transmit system matrix. This helps intuitively understand the distribution of output signal power if the structure of the transmit system matrix and the constellation used are known. The distribution obtained for OFDMA signal matches complex normal distribution. The results indicate why the CCDF of IPAPR in case of SC-FDMA is better than OFDMA for a given constellation. Finally, with this method it is shown again that cyclic prefixed DS-CDMA system is one case with optimum IPAPR. The insight that this technique provides may be useful in designing area optimised digital and power efficient analogue modules.

Observations of nonthermal plasmas at different aspect angles

Data are presented from the EISCAT (European Incoherent Scatter (Facility)) CP-3-E experiment which show large increases in the auroral zone convection velocities (>2 km s−1) over a wide range of latitudes. These are larger than the estimated neutral thermal speed and allow a study of the plasma in a nonthermal state over a range of observing angles. Spectra are presented which show a well-defined central peak, consistent with an ion velocity distribution function which significantly departs from a Maxwellian form. As the aspect angle decreases, the central peak becomes less obvious. Simulated spectra, derived using theoretical expressions for the O+ ion velocity distribution function based on the generalized relaxation collision model, are compared with the observations and show good first-order, qualitative agreement. It is shown that ion temperatures derived from the observations, with the assumption of a Maxwellian distribution function, are an overestimate of the true ion temperature at large aspect angles and an underestimate at low aspect angles. The theoretical distribution functions have been included in the “standard” incoherent scatter radar analysis procedure, and attempts have been made to derive realistic ionospheric parameters from nonthermal plasma observations. If the expressions for the distribution function are extended to include mixed ion composition, a significant improvement is found in fitting some of the observed spectra, and estimates of the ion composition can be made. The non-Maxwellian analysis of the data revealed that the spectral shape distortion parameter, D*, was significantly higher in this case for molecular ions than for atomic ions in a thin height slab roughly 40 km thick. This would seem unlikely if the main molecular ions present were NO+. We therefore suggest that N2+ formed a significant proportion of the molecular ions present during these observations.

An analysis of the composite stellar population in M32

We obtained long-slit spectra of high signal-to-noise ratio of the galaxy M32 with the Gemini Multi-Object Spectrograph at the Gemini-North telescope. We analysed the integrated spectra by means of full spectral fitting in order to extract the mixture of stellar populations that best represents its composite nature. Three different galactic radii were analysed, from the nuclear region out to 2 arcmin from the centre. This allows us to compare, for the first time, the results of integrated light spectroscopy with those of resolved colour-magnitude diagrams from the literature. As a main result we propose that an ancient and an intermediate-age population co-exist in M32, and that the balance between these two populations change between the nucleus and outside one effective radius (1r(eff)) in the sense that the contribution from the intermediate population is larger at the nuclear region. We retrieve a smaller signal of a young population at all radii whose origin is unclear and may be a contamination from horizontal branch stars, such as the ones identified by Brown et al. in the nuclear region. We compare our metallicity distribution function for a region 1 to 2 arcmin from the centre to the one obtained with photometric data by Grillmair et al. Both distributions are broad, but our spectroscopically derived distribution has a significant component with [Z/Z(circle dot)] <= -1, which is not found by Grillmair et al.

MAGNETORESISTANCE OSCILLATIONS IN DOUBLE QUANTUM WELLS UNDER MICROWAVE IRRADIATION

We report in detail oscillatory magnetoresistance in double quantum wells under microwave irradiation. The experimental investigation contains measurements of frequency, power and temperature dependence. In theory, the observed interference oscillations are explained in terms of the influence of subband coupling on the frequency-dependent photoinduced part of the electron distribution function. Thus, the magnetoresistance shows the interference of magneto-intersubband and conventional microwave induced resistance oscillations.