Évaluation de l'efficacité et établissement du dosage thérapeutique de l'anticonvulsivant Lévétiracétam dans une population pédiatrique épileptique

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Adhésion thérapeutique aux traitements oncologiques oraux et prise en charge interdisciplinaire [Therapeutic adherence to oral cancer therapy and interdisciplinary management].

Medication adherence is a well-known risk factor in internal medicine. However in oncology this dimension is emerging due to the increasing number of oral formulations. First results in the oral oncology literature suggest that patients' ability to cope with medical prescription decreases with time. This might preclude patients from reaching clinical outcomes. Factors impacting on medication adherence to oral oncology treatments have not been yet extensively described neither strategies to address them and support patient's needs. Oncologists and pharmacists in our University outpatient settings performed a pilot study which aimed at measuring and facilitating adherence to oral oncology treatments and at understanding determinants of patient's adherence. The ultimate purpose of such a patient-centered and interdisciplinary collaboration would be to promote patient self-management and complement the standard medical follow-up.

Le potentiel thérapeutique du GDF-5 dans l’arthrose : une étude in vitro des facteurs anaboliques et cataboliques du cartilage

Introduction: Le principal objectif de cette étude est de mesurer l’effet du GDF-5 sur l’homéostasie du cartilage. Le GDF-5 est un gène de susceptibilité de l’OA faisant partie de la famille des BMPs et qui favorise la synthèse du cartilage. Le but de notre étude a été de déterminer l’effet du GDF-5 sur le métabolisme catabolique ainsi que sur l’équilibre global des chondrocytes, principalement au niveau de l’Aggrécan. Méthode : Des chondrocytes arthrosiques canins et humains OA ont été exposés au GDF-5. L’expression des ARNm et des protéines a été analysée afin d’évaluer la production de l’Aggrécan et le ratio Col-II/Col-I au niveau des facteurs anaboliques et du phénotype. Pour le catabolisme, l’expression et l’activité des aggrécanases ADAMTS-4 et ADAMTS-5 ont été mesurées. Les épitopes NITEGE et CTX-II ont aussi été quantifiés dans le liquide synovial canin après des injections intraarticulaires de GDF-5. Résultats : Le GDF-5 provoque une augmentation de l’activité cellulaire des chondrocytes canins et humains. Pour les ARNm et l’expression protéique, le GDF-5 augmente l’expression de l’Aggrécan alors que les facteurs cataboliques le diminuent. Le phénotype reste inchangé en présence du produit, sauf à haute dose où on augmente le ColI. L’activité des aggrécanases diminue puisque l’épitope NITEGE diminue alors que le CTX-II augmente dans l’articulation. Conclusion : En somme, les facteurs anaboliques du cartilage sont favorisés, alors que les facteurs cataboliques sont diminués par le GDF-5. Cette action double permet d’illustrer l’effet du GDF-5, le classant comme un potentiel médicament modifiant la maladie de l’OA qui mérite d’être étudiée.

Pharmacist, general practitioner, and nurse perceptions, experiences, and knowledge of medication dosage form modification

Background: People often modify oral solid dosage forms when they experience difficulty swallowing them. Modifying dosage forms may cause adverse effects to the patient, and the person undertaking the modification. Pharmacists are often the first point of contact for people in the general community seeking advice regarding medications. Nurses are at the forefront of administering medications to patients and are likely to be most directly affected by a patient’s swallowing ability, while general practitioners (GPs) are expected to consider swallowing abilities when prescribing medications. Objective: To compare the perspectives and experiences of GPs, pharmacists, and nurses regarding medication dosage form modification and their knowledge of medication modification. Method: Questionnaires tailored to each profession were posted to 630 GPs, and links to an online version were distributed to 2,090 pharmacists and 505 nurses. Results: When compared to pharmacists and GPs, nurses perceived that a greater proportion of the general community modified solid dosage forms. Pharmacists and GPs were most likely to consider allergies and medical history when deciding whether to prescribe or dispense a medicine, while nurses’ priorities were allergies and swallowing problems when administering medications. While nurses were more likely to ask their patients about their ability to swallow medications, most health professionals reported that patients “rarely” or “never” volunteered information about swallowing difficulties. The majority of health professionals would advise a patient to crush or split noncoated non-sustained-release tablets, and would consult colleagues or reference sources for sustained-release or coated tablets. Health professionals appeared to rely heavily upon the suffix attached to medication names (which suggest modified release properties) to identify potential problems associated with modifying medications. Conclusion: The different professional roles and responsibilities of GPs, pharmacists, and nurses are associated with different perspectives of, and experiences with, people modifying medications in the general community and knowledge about consequences of medication modification.

To increase or decrease dosage of antimicrobials in septic patients during continuous renal replacement therapy: the eternal doubt

Critical illness, acute renal failure and continuous renal replacement therapy (CRRT) are associated with changes in pharmacokinetics. Initial antibiotic dose should be based on published volume of distribution and generally be at least the standard dose, as volume of distribution is usually unchanged or increased. Subsequent doses should be based on total clearance. Total clearance varies with the CRRT clearance which mainly depends on effluent flow rate, sieving coefficient/saturation coefficient. As antibiotic clearance by healthy kidneys is usually higher than clearance by CRRT, except for colistin, subsequent doses should generally be lower than given to patients without renal dysfunction. In the future therapeutic drug monitoring, together with sophisticated pharmacokinetic models taking into account the pharmacokinetic variability, may enable more appropriate individualized dosing.

Investigating physical properties of solid dosage forms during pharmaceutical processing : Process analytical applications of vibrational spectroscopy

In order to improve and continuously develop the quality of pharmaceutical products, the process analytical technology (PAT) framework has been adopted by the US Food and Drug Administration. One of the aims of PAT is to identify critical process parameters and their effect on the quality of the final product. Real time analysis of the process data enables better control of the processes to obtain a high quality product. The main purpose of this work was to monitor crucial pharmaceutical unit operations (from blending to coating) and to examine the effect of processing on solid-state transformations and physical properties. The tools used were near-infrared (NIR) and Raman spectroscopy combined with multivariate data analysis, as well as X-ray powder diffraction (XRPD) and terahertz pulsed imaging (TPI). To detect process-induced transformations in active pharmaceutical ingredients (APIs), samples were taken after blending, granulation, extrusion, spheronisation, and drying. These samples were monitored by XRPD, Raman, and NIR spectroscopy showing hydrate formation in the case of theophylline and nitrofurantoin. For erythromycin dihydrate formation of the isomorphic dehydrate was critical. Thus, the main focus was on the drying process. NIR spectroscopy was applied in-line during a fluid-bed drying process. Multivariate data analysis (principal component analysis) enabled detection of the dehydrate formation at temperatures above 45°C. Furthermore, a small-scale rotating plate device was tested to provide an insight into film coating. The process was monitored using NIR spectroscopy. A calibration model, using partial least squares regression, was set up and applied to data obtained by in-line NIR measurements of a coating drum process. The predicted coating thickness agreed with the measured coating thickness. For investigating the quality of film coatings TPI was used to create a 3-D image of a coated tablet. With this technique it was possible to determine coating layer thickness, distribution, reproducibility, and uniformity. In addition, it was possible to localise defects of either the coating or the tablet. It can be concluded from this work that the applied techniques increased the understanding of physico-chemical properties of drugs and drug products during and after processing. They additionally provided useful information to improve and verify the quality of pharmaceutical dosage forms

Safe to crush? A pilot study into solid dosage form modification in aged care

Aims To observe medication solid dosage form modification in aged care facilities (ACFs), and assess staff levels of self-perceived knowledge of medication modification and the types of resources available to them. Method Observation of medication rounds in a convenience sample of Australian Capital Territory ACFs and assessment of staff knowledge of dosage form modification and available resources. Results From 160 observations across six medication rounds, 29 residents had a total of 75 medications modified by the nursing staff prior to administration, with 32% of these instances identified as inappropriate. The methods used for crushing and administration resulted in drug mixing, spillage and incomplete dosing. The staff reported adequate resources; however, a lack of knowledge on how to locate and use these resources was evident. Conclusions Improved staff training on how to use available resources is needed to reduce the observed high incidence of inappropriate medication crushing.

Dosage Compensation And Sex Determination In Drosophila - Mechanism Of Measurement Of The X/A Ratio

We propose a molecular mechanism for the intra-cellular measurement of the ratio of the number of X chromosomes to the number of sets of autosomes, a process central to both sex determination and dosage compensation in Drosophila melanogaster. In addition to the two loci, da and Sxl, which have been shown by Cline (Genetics, 90, 683, 1978)and others to be involved in these processes, we postulate two other loci, one autosomal (ω) and the other, X-linked (π). The product of the autosomal locus da stimulates ω and initiates synthesis of a limited quantity of repressor. Sxl and π ,both of which are X-linked, compete for this repressor as well as for RNA polymerase. It is assumed that Sxl has lower affinity than π for repressor as well as polymerase and that the binding of polymerase to one of these sites modulates the binding affinity of the other site for the enzyme. It can be shown that as a result of these postulated interactions transcription from the Sxl site is proportional to the X/A ratio such that the levels of Sxl+ product are low in males, high in females and intermediate in the intersexes. If, as proposed by Cline, the Sxl- product is an inhibitor of X chromosome activity, this would result in dosage compensation. The model leads to the conclusion that high levels of Sxl+ product promote a female phenotype and low levels, a male phenotype. One interesting consequence of the assumptions on which the model is based is that the level of Sxl+ product in the cell, when examined as a function of increasing repressor concentration, first goes up and then decreases, yielding a bell-shaped curve. This feature of the model provides an explanation for some of the remarkable interactions among mutants at the Sxl, da and mle loci and leads to several predictions. The proposed mechanism may also have relevance to certain other problems, such as size regulation during development, which seem to involve measurement of ratios at the cellular level.

Dosage consistency is the key factor in avoiding evolution of resistance to phosphine and population increase in stored-grain pests

BACKGROUND Control of pests in stored grain and the evolution of resistance to pesticides are serious problems worldwide. A stochastic individual-based two-locus model was used to investigate the impact of two important issues, the consistency of pesticide dosage through the storage facility and the immigration rate of the adult pest, on overall population control and avoidance of evolution of resistance to the fumigant phosphine in an important pest of stored grain, the lesser grain borer. RESULTS A very consistent dosage maintained good control for all immigration rates, while an inconsistent dosage failed to maintain control in all cases. At intermediate dosage consistency, immigration rate became a critical factor in whether control was maintained or resistance emerged. CONCLUSION Achieving a consistent fumigant dosage is a key factor in avoiding evolution of resistance to phosphine and maintaining control of populations of stored-grain pests; when the dosage achieved is very inconsistent, there is likely to be a problem regardless of immigration rate. © 2012 Society of Chemical Industry