Développement de techniques analytiques pour la détermination des agents anti-infectieux dans les eaux environnementales

Les agents anti-infectieux sont utilisés pour traiter ou prévenir les infections chez les humains, les animaux, les insectes et les plantes. L’apparition de traces de ces substances dans les eaux usées, les eaux naturelles et même l’eau potable dans plusieurs pays du monde soulève l’inquiétude de la communauté scientifique surtout à cause de leur activité biologique. Le but de ces travaux de recherche a été d’étudier la présence d’anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées (c.-à-d. eaux usées, eaux naturelles et eau potable) ainsi que de développer de nouvelles méthodes analytiques capables de quantifier et confirmer leur présence dans ces matrices. Une méta-analyse sur l’occurrence des anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées a démontré qu’au moins 68 composés et 10 de leurs produits de transformation ont été quantifiés à ce jour. Les concentrations environnementales varient entre 0.1 ng/L et 1 mg/L, selon le composé, la matrice et la source de contamination. D’après cette étude, les effets nuisibles des anti-infectieux sur le biote aquatique sont possibles et ces substances peuvent aussi avoir un effet indirect sur la santé humaine à cause de sa possible contribution à la dissémination de la résistance aux anti-infecteiux chez les bactéries. Les premiers tests préliminaires de développement d’une méthode de détermination des anti-infectieux dans les eaux usées ont montré les difficultés à surmonter lors de l’extraction sur phase solide (SPE) ainsi que l’importance de la sélectivité du détecteur. On a décrit une nouvelle méthode de quantification des anti-infectieux utilisant la SPE en tandem dans le mode manuel et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les six anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin et azithromycin) ont été quantifiés à des concentrations entre 39 et 276 ng/L dans les échantillons d’affluent et d’effluent provenant d’une station d’épuration appliquant un traitement primaire et physico- chimique. Les concentrations retrouvées dans les effluents indiquent que la masse moyenne totale de ces substances, déversées hebdomadairement dans le fleuve St. Laurent, était de ~ 2 kg. En vue de réduire le temps total d’analyse et simplifier les manipulations, on a travaillé sur une nouvelle méthode de SPE couplée-LC-MS/MS. Cette méthode a utilisé une technique de permutation de colonnes pour préconcentrer 1.00 mL d’échantillon dans une colonne de SPE couplée. La performance analytique de la méthode a permis la quantification des six anti-infectieux dans les eaux usées municipales et les limites de détection étaient du même ordre de grandeur (13-60 ng/L) que les méthodes basées sur la SPE manuelle. Ensuite, l’application des colonnes de SPE couplée de chromatographie à débit turbulent pour la préconcentration de six anti-infectieux dans les eaux usées a été explorée pour diminuer les effets de matrice. Les résultats obtenus ont indiqué que ces colonnes sont une solution de réchange intéressante aux colonnes de SPE couplée traditionnelles. Finalement, en vue de permettre l’analyse des anti-infectieux dans les eaux de surface et l’eau potable, une méthode SPE couplée-LC-MS/MS utilisant des injections de grand volume (10 mL) a été développée. Le volume de fuite de plusieurs colonnes de SPE couplée a été estimé et la colonne ayant la meilleure rétention a été choisie. Les limites de détection et de confirmation de la méthode ont été entre 1 à 6 ng/L. L’analyse des échantillons réels a démontré que la concentration des trois anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime et clarithromycine) était au dessous de la limite de détection de la méthode. La mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol et les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle ont été explorés comme des méthodes de confirmation possibles.

Use of anti-infective drugs during pregnancy : prevalence, predictors of use and the risk of preterm birth and small-for-gestational-age newborns

Résumé: Les anti-infectieux sont parmi les médicaments les plus utilisés pendant la grossesse. Les indications pour l’utilisation de ces médicaments, telles que les infections bactériennes, figurent parmi les facteurs de risque les plus importants pour la prématurité et les enfants nés petits pour l'âge gestationnel («Small-for-gestational-age », SGA). Ces complications de la grossesse peuvent avoir des incidences sur la santé du nouveau né et sur son développement futur. Compte tenu des impacts sur la santé de la mère et de l’enfant, la prise en charge et le traitement efficace de ces infections sont impératifs. Cependant, l'utilisation des anti-infectieux, pour éviter des issues de grossesse défavorables, fait l’objet d’une controverse dans la littérature. Cette controverse est en partie liée à la qualité méthodologique discutable des études disponibles sur le sujet. Les quatre études présentées dans cette thèse ont donc pour objectif d’investiguer l’utilisation des anti-infectieux durant la grossesse ainsi que d’évaluer le risque de prématurité et de SGA après utilisation de ces médicaments en période gestationnelle. Une révision systématique de la littérature sur l’utilisation du métronidazole durant la grossesse est également présentée. Nous avons utilisé, comme source de données le Registre des Grossesses du Québec, une cohorte longitudinale conçue à partir du jumelage de trois bases de données administratives de la province du Québec (RAMQ, Med-Echo et ISQ). Le registre fournit des informations sur les prescriptions, les services pharmaceutiques et médicaux, ainsi que des donnés sur les soins d’hospitalisation de courte durée et démographiques. Les deux premières études présentées dans cette thèse ont eu pour objectif d’évaluer la prévalence, les tendances, les indications et les prédicteurs de l’utilisation des anti-infectieux dans une cohorte, extraite du registre, de 97 680 femmes enceintes. A l’aide d’un devis cas-témoins, les 2 dernières études ont mesuré l’association entre l’utilisation d’anti-infectieux durant les 2 derniers trimestres de grossesse et le risque de prématurité et de SGA, respectivement. Un cas de prématurité a été défini comme un accouchement survenu avant 37 semaines de gestation. Un cas de SGA a été défini comme l’accouchement d’un enfant dont le poids à la naissance se situe sous le 10ème percentile du poids normalisé à la naissance (compte tenu de l’âge gestationnel et du sexe du bébé). Les données ont été recueillies pour les agents systémiques oraux, ainsi que pour les classes et les agents individuels. Nos résultats ont montré que la prévalence de l’utilisation des anti-infectieux durant la grossesse était comparable à celle d’autres études déjà publiées (25%). Nous avons observé une augmentation de l’utilisation des agents plus anciens et ayant des profils d’innocuité connus. Les prédicteurs de l’usage en début de grossesse identifiés sont : avoir eu plus de deux différentes prescriptions (OR ajusté = 3,83, IC 95% : 3,3-4,3), avoir eu un diagnostic d’infection urinaire (OR= 1,50, IC 95% : 1,3-1,8) et un diagnostic d’infection respiratoire (OR= 1,40, IC 95% : 1,2-1,6). L’utilisation des macrolides a été associée à une diminution du risque de prématurité (OR =0,65, IC 95% : 0,50-0,85). En revanche, les femmes ayant été exposées au métronidazole ont vu leur risque augmenté de 80% (OR=1,81, IC 95% : 1,30-2,54). L’utilisation d’azithromycine a été associée à une diminution importante du risque chez les femmes ayant un diagnostic de rupture prématurée des membranes (OR=0,31, IC 95% : 0,10-0,93). Cependant, l'utilisation de sulfaméthoxazole-triméthoprime (SXT) a été significativement associée à une augmentation du risque de SGA (OR= 1,61, IC 95% : 1,16-2,23), tandis que celle des anti-infectieux urinaires a été associée à une diminution du risque (OR= 0,80, 95%CI : 0.65-0.97). Les conclusions de nos travaux suggèrent que l’utilisation des macrolides et des pénicillines diminuent le risque de prématurité et de SGA. Nous devons considérer l'utilisation de différents choix thérapeutiques tels que l’azithromycine, lors de la prise en charge des infections pouvant induire la prématurité et le SGA.

Développement de méthodes analytiques pour la détection et la quantification de traces de produits pharmaceutiques dans les eaux du fleuve Saint Laurent

Le présent projet vise à documenter la nécessité d’augmenter notre connaissance de la présence des contaminants organiques tels que les médicaments dans l’environnement et d’évaluer leur devenir environnemental. On a étudié la présence de composés pharmaceutiques dans différents échantillons d'eau. On a focalisé nos efforts spécialement sur les échantillons d'eau de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et ses effluents, les eaux de surface avoisinantes et l’eau du robinet dans la région de Montréal. Pour ce faire, on a tout d’abord développé deux méthodes analytiques automatisées basées sur la chromatographie liquide avec extraction en phase solide (SPE) couplée à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). On a également étudié les performances des trois techniques d'ionisation à pression atmosphérique (API), pour ensuite les utiliser dans la méthode analytique développée. On a démontré que l'ionisation par électronébulisation (ESI) est une méthode d'ionisation plus efficace pour l'analyse des contaminants pharmaceutiques dans des échantillons de matrices très complexes comme les eaux usées. Une première méthode analytique SPE couplée à la LC-MS/MS a été développée et validée pour l'étude des échantillons complexes provenant de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et des eaux de surface près de l'usine. Cinq médicaments de prescription ont été étudiés: le bézafibrate (un régulateur de lipides), le cyclophosphamide et le méthotrexate (deux agents anticancéreux), l'orlistat (un agent anti-obésité) et l’énalapril (utilisé dans le traitement de l'hypertension). La plupart de ces drogues sont excrétées par le corps humain et rejetées dans les eaux usées domestiques en faisant par la suite leur chemin vers les usines municipales de traitement des eaux usées. On a pu démontrer qu'il y a un faible taux d’élimination à l'usine d'épuration pour le bézafibrate et l'énalapril. Ces deux composés ont aussi été détectés dans les eaux de surface sur un site à proximité immédiate de la décharge de l’effluent de la station d'épuration. i En observant la nécessité de l'amélioration des limites de détection de la première méthode analytique, une deuxième méthode a été développée. Pour la deuxième méthode, un total de 14 contaminants organiques, incluant trois agents anti-infectieux (clarithromycin, sulfaméthoxazole et triméthoprime), un anticonvulsant (carbamazépine) et son produit de dégradation (10,11-dihydrocarbamazépine), l'agent antihypertensif (enalapril), deux antinéoplastiques utilisés en chimiothérapie (cyclophosphamide et méthotrexate), des herbicides (atrazine, cyanazine, et simazine) et deux produits de transformation de l’atrazine (deséthylatrazine et déisopropylatrazine) ainsi qu’un agent antiseptique (triclocarban). Ces produits ont été quantifiés dans les eaux de surface ainsi que dans l’eau du robinet. L'amélioration des limites de détection pour cette méthode a été possible grâce à la charge d'un volume d'échantillon supérieur à celui utilisé dans la première méthode (10 mL vs 1 mL). D'autres techniques de confirmation, telles que les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle et la mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol, ont été explorées. L'utilisation d'un analyseur de masse à temps d’envol a permis la confirmation de 6 des 14 analytes. Finalement, étant donné leur haute toxicité et pour évaluer leur persistance et leur transformation au niveau du traitement des eaux potables, la cinétique d'oxydation du cyclophosphamide et de méthotrexate avec l'ozone moléculaire et des radicaux OH a été étudiée. Les constantes de dégradation avec l'ozone moléculaire ont été calculées et la qualité de l'eau après traitement a pu être évaluée. Le rendement du processus d'ozonation a été amélioré pour la cyclophosphamide dans les eaux naturelles, en raison de la combinaison de réactions directes et indirectes. Cette étude a montré que l'ozone est très efficace pour oxyder le méthotrexate mais que le cyclophosphamide serait trop lent à s’oxyder pour un traitement efficace aux conditions usuelles de traitement de l’eau potable.

Anti-metabolic effects of Galanthus nivalis agglutinin and wheat germ agglutinin on nymphal stages of the common brown leafhopper using a novel artificial diet system

The common brown leafhopper, Orosius orientalis (Matsumura) (Homoptera: Cicadellidae), previously described as Orosius argentatus (Evans), is an important vector of several viruses and phytoplasmas worldwide. In Australia, phytoplasmas vectored by O. orientalis cause a range of economically important diseases, including legume little leaf (Hutton & Grylls, 1956), tomato big bud (Osmelak, 1986), lucerne witches broom (Helson, 1951), potato purple top wilt (Harding & Teakle, 1985), and Australian lucerne yellows (Pilkington et al., 2004). Orosius orientalis also transmits Tobacco yellow dwarf virus (TYDV; genus Mastrevirus, family Geminiviridae) to beans, causing bean summer death disease (Ballantyne, 1968), and to tobacco, causing tobacco yellow dwarf disease (Hill, 1937, 1941). TYDV has only been recorded in Australia to date. Both diseases result in significant production and quality losses (Ballantyne, 1968; Thomas, 1979; Moran & Rodoni, 1999). Although direct damage caused by leafhopper feeding has been observed, it is relatively minor compared to the losses resulting from disease (P Tr E bicki, unpubl.).

Response efficacy : the key to minimizing rejection and maximizing acceptance of emotion-based anti-speeding messages

This study sought to improve understanding of the persuasive process of emotion-based appeals not only in relation to negative, fear-based appeals but also for appeals based upon positive emotions. In particular, the study investigated whether response efficacy, as a cognitive construct, mediated outcome measures of message effectiveness in terms of both acceptance and rejection of negative and positive emotion-based messages. Licensed drivers (N = 406) participated via the completion of an on-line survey. Within the survey, participants received either a negative (fear-based) appeal or one of the two possible positive appeals (pride or humor-based). Overall, the study's findings confirmed the importance of emotional and cognitive components of persuasive health messages and identified response efficacy as a key cognitive construct influencing the effectiveness of not only fear-based messages but also positive emotion-based messages. Interestingly, however, the results suggested that response efficacy's influence on message effectiveness may differ for positive and negative emotion-based appeals such that significant indirect (and mediational) effects were found with both acceptance and rejection of the positive appeals yet only with rejection of the fear-based appeal. As such, the study's findings provide an important extension to extant literature and may inform future advertising message design.

Enhancing road safety for young drivers : how Graduate Driver Licensing initiatives can complement "anti-hooning" legislation

Street racing and associated (hooning) behaviours have attracted increasing concern in recent years. While New Zealand and all Australian jurisdictions have introduced “antihooning” legislation and allocated significant police resources to managing the problem, there is limited evidence of the road safety implications of hooning. However, international and Australian data suggests that drivers charged with a hooning offence tend to be young males who are accompanied by one or more peers, and hooning-related crashes tend to occur at night. In this regard, there is considerable evidence that drivers under the age of 25 are over-represented in crash statistics, and are particularly vulnerable soon after obtaining a Provisional licence, when driving at night, and when carrying peer-aged passengers. The similarity between the nature of hooning offenders, offences and crashes, and road safety risks for young drivers in general, suggests that hooning is an issue that may be viewed as part of the broader young driver problem. Many jurisdictions have recently implemented a range of evidence-based strategies to address young driver road safety, and this paper will present Queensland crash and offence data to highlight the potential benefit of Graduated Driver Licensing initiatives, such as night driving restrictions and peer-aged passenger restrictions, to related road safety issues, including hooning. An understanding of potential flow-on effects is important for evaluations of anti-hooning legislation and Graduated Driver Licensing programs, and may have implications for future law enforcement resource allocation and policy development.

Establishment of a mouse model of colitis and its use to evaluate the anti-inflammatory effects of two ghrelin peptides

Ghrelin is a gut-brain peptide hormone that induces appetite, stimulates the release of growth hormone, and has recently been shown to ameliorate inflammation. Recent studies have suggested that ghrelin may play a potential role in inflammation-related diseases such as inflammatory bowel diseases (IBD). A previous study with ghrelin in the TNBS mouse model of colitis demonstrated that ghrelin treatment decreased the clinical severity of colitis and inflammation and prevented the recurrence of disease. Ghrelin may be acting at the immunological and epithelial level as the ghrelin receptor (GHSR) is expressed by immune cells and intestinal epithelial cells. The current project investigated the effect of ghrelin in a different mouse model of colitis using dextran sodium sulphate (DSS) – a luminal toxin. Two molecular weight forms of DSS were used as they give differing effects (5kDa and 40kDa). Ghrelin treatment significantly improved clinical colitis scores (p=0.012) in the C57BL/6 mouse strain with colitis induced by 2% DSS (5kDa). Treatment with ghrelin suppressed colitis in the proximal colon as indicated by reduced accumulative histopathology scores (p=0.03). Whilst there was a trend toward reduced scores in the mid and distal colon in these mice this did not reach significance. Ghrelin did not affect histopathology scores in the 40kDa model. There was no significant effect on the number of regulatory T cells or TNF-α secretion from cultured lymph node cells from these mice. The discovery of C-terminal ghrelin peptides, for example, obestatin and the peptide derived from exon 4 deleted proghrelin (Δ4 preproghrelin peptide) have raised questions regarding their potential role in biological functions. The current project investigated the effect of Δ4 peptide in the DSS model of colitis however no significant suppression of colitis was observed. In vitro epithelial wound healing assays were also undertaken to determine the effect of ghrelin on intestinal epithelial cell migration. Ghrelin did not significantly improve wound healing in these assays. In conclusion, ghrelin treatment displays a mild anti-inflammatory effect in the 5kDa DSS model. The potential mechanisms behind this effect and the disparity between these results and those published previously will be discussed.

Lyprinol : is it a useful anti-inflammatory agent?

The New Zealand green lipped mussel preparation Lyprinol is available without a prescription from a supermarket, pharmacy or Web. The Food and Drug Administration have recently warned Lyprinol USA about their extravagant anti-inflammatory claims for Lyprinol appearing on the web. These claims are put to thorough review. Lyprinol does have anti-inflammatory mechanisms, and has anti-inflammatory effects in some animal models of inflammation. Lyprinol may have benefits in dogs with arthritis. There are design problems with the clinical trials of Lyprinol in humans as an anti-inflammatory agent in osteoarthritis and rheumatoid arthritis, making it difficult to give a definite answer to how effective Lyprinol is in these conditions, but any benefit is small. Lyprinol also has a small benefit in atopic allergy. As anti-inflammatory agents, there is little to choose between Lyprinol and fish oil. No adverse effects have been reported with Lyprinol. Thus, although it is difficult to conclude whether Lyprinol does much good, it can be concluded that Lyprinol probably does no major harm.

Anti-cancer activity of zoledronic acid in breast cancer

Background: Zoledronic acid is used to prevent the bone loss associated with antioestrogen treatments in subjects with breast cancer. Preclinical studies suggest that zoledronic acid may have anticancer activity in its own right. This anticancer possibility with zoledronic acid has not been investigated extensively in clinical trials. Objectives/methods: This evaluation is of a large clinical trial that investigated the effect of zoledronic acid on cancer outcomes in premenopausal women with breast cancer. Results: The trial showed that after 4 years, 94.0% of subjects who were treated with zoledronic acid were disease-free compared with 90.8% of those not treated with zoledronic acid. Recurrence survival was a secondary end point; this occurred in 94.0% with, and 90.9% without, zoledronic acid treatment. Conclusions: Zoledronic acid does have anticancer activity in premenopausal women with cancer.

CTA1-DD is an effective adjuvant for targeting anti-chlamydial immunity to the murine genital mucosa

Chlamydia trachomatis is a significant human pathogen with potentially severe disease sequelae in the genital tract, including infertility. A successful vaccine will need to effectively target immunity to the genital mucosa. Intranasal immunisation with cholera toxin (CT) can target immunity to the genital tract, but has the potential to cause neurological side effects. CTA1-DD is a non-toxic potent mucosal adjuvant which combines the enzymatic properties of CT, with a B cell targeting moiety. Here, we demonstrate that intranasal immunisation with CTA1-DD and chlamydial Major Outer Membrane Protein (MOMP) results in the induction of neutralising systemic and mucosal antibodies, and reduces the level of chlamydial shedding following intravaginal challenge with Chlamydia muridarum. Thus, CTA1-DD is an effective adjuvant for vaccine development against Chlamydia trachomatis, and possibly also a range of other genital pathogens.

Immunogenicity and protective efficacy of an anti-Streptococcus pyogenes vaccine candidate in multiple animal species

Streptococcus pyogenes, also known as Group A Streptococcus (GAS) has been associated with a range of diseases from the mild pharyngitis and pyoderma to more severe invasive infections such as streptococcal toxic shock. GAS also causes a number of non-suppurative post-infectious diseases such as rheumatic fever, rheumatic heart disease and glomerulonephritis. The large extent of GAS disease burden necessitates the need for a prophylactic vaccine that could target the diverse GAS emm types circulating globally. Anti-GAS vaccine strategies have focused primarily on the GAS M-protein, an extracellular virulence factor anchored to GAS cell wall. As opposed to the hypervariable N-terminal region, the C-terminal portion of the protein is highly conserved among different GAS emm types and is the focus of a leading GAS vaccine candidate, J8-DT/alum. The vaccine candidate J8-DT/alum was shown to be immunogenic in mice, rabbits and the non-human primates, hamadryas baboons. Similar responses to J8-DT/alum were observed after subcutaneous and intramuscular immunization with J8-DT/alum, in mice and in rabbits. Further assessment of parameters that may influence the immunogenicity of J8-DT demonstrated that the immune responses were identical in male and female mice and the use of alum as an adjuvant in the vaccine formulation significantly increased its immunogenicity, resulting in a long-lived serum IgG response. Contrary to the previous findings, the data in this thesis indicates that a primary immunization with J8-DT/alum (50ƒÊg) followed by a single boost is sufficient to generate a robust immune response in mice. As expected, the IgG response to J8- DT/alum was a Th2 type response consisting predominantly of the isotype IgG1 accompanied by lower levels of IgG2a. Intramuscular vaccination of rabbits with J8-DT/alum demonstrated that an increase in the dose of J8-DT/alum up to 500ƒÊg does not have an impact on the serum IgG titers achieved. Similar to the immune response in mice, immunization with J8-DT/alum in baboons also established that a 60ƒÊg dose compared to either 30ƒÊg or 120ƒÊg was sufficient to generate a robust immune response. Interestingly, mucosal infection of naive baboons with a M1 GAS strain did not induce a J8-specific serum IgG response. As J8-DT/alum mediated protection has been previously reported to be due to the J8- specific antibody formed, the efficacy of J8-DT antibodies was determined in vitro and in vivo. In vitro opsonization and in vivo passive transfer confirmed the protective potential of J8-DT antibodies. A reduction in the bacterial burden after challenge with a bioluminescent M49 GAS strain in mice that were passively administered J8-DT IgG established that protection due to J8-DT was mediated by antibodies. The GAS burden in infected mice was monitored using bioluminescent imaging in addition to traditional CFU assays. Bioluminescent GAS strains including the ‘rheumatogenic’ M1 GAS could not be generated due to limitations with transformation of GAS, however, a M49 GAS strain was utilized during BLI. The M49 serotype is traditionally a ‘nephritogenic’ serotype associated with post-streptococcal glomerulonephritis. Anti- J8-DT antibodies now have been shown to be protective against multiple GAS strains such as M49 and M1. This study evaluated the immunogenicity of J8-DT/alum in different species of experimental animals in preparation for phase I human clinical trials and provided the ground work for the development of a rapid non-invasive assay for evaluation of vaccine candidates.