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

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le sel sodique du carboxyméthylamidon à haute teneur en amylose, HASCA (Amylose 60%-amylopectine 40%), est un polymère hydrophile ionique utilisé pour obtenir des comprimés matriciels à libération prolongée. Il est caractérisé par la formation d'un hydrogel lors de la mise en contact avec le milieu de dissolution. La libération du principe actif (PA) à travers ce polymère est principalement contrôlée par la diffusion fickienne et la relaxation du réseau polymérique. De plus, la solubilité du PA est un facteur qui permet de moduler la libération, cependant, la solubilité d’un médicament dépend de la forme utilisée et du pH. Les bases ou les acides libres présentent une solubilité moins élevée que leurs sels. Nous proposons d’étudier l’effet d’une combinaison entre le sel et la forme acide ou le sel et la forme alcaline dans le même comprimé matriciel d’HASCA. Comme objectif de ce travail, nous étudions l’influence de la nature du polymère sur le profil de libération de PA dans un milieu aqueux en gradient de pH à cause de la nature des matrices à base d’HASCA caractérisées par la présence de groupement carboxyliques, ionisés ou non selon l’acidité du milieu de dissolution. Nous étudions également l’influence de la nature du PA (base libre ou son sel vs acide libre ou son sel) sur le profil de libération, ceci en sélectionnant des PAs modèles représentatifs de chaque catégorie. L’influence de changement de proportions entre la forme libre (acide ou base) et son sel sur le profil de libération est aussi investiguée. Pour ce, des comprimés à base de HASCA avec des proportions différentes de, soit le naproxène acide et le naproxène de sodium (PA acide et son sel), soit la tétracycline et le chlorhydrate de tétracycline (PA alcalin et son sel) ont été utilisés. Ceux-ci sont évalués lors des tests de dissolution dans un milieu simulant le milieu gastro-intestinal, selon les normes de l’USP (spectrophotométrie UV). Nous avons également menés des études de vitesse de dissolution intrinsèque sur les PAs purs, afin de déterminer leur solubilité et vitesse de libération dans les même pH de dissolution étudiés. Nous avons réussit d’obtenir des comprimés matriciels à base de HASCA convenables à être administrés une fois par jour en utilisant une combinaison du naproxène acide et son sel comme PA. Tandis que les résultats ont montré qu’en utilisant la tétracycline et son sel, les temps de libération étaient trop élevés pour permettre la réalisation d’une formulation convenable pour une administration quotidienne unique / HASCA, High amylose sodium carboxymethyl starch (amylose-amylopectin 60% 40%), a hydrophilic ionic polymer used in sustained release matrix tablets, is characterized by the formation of a hydrogel when in contact with the dissolution medium. Fickian diffusion and relaxation of the polymer chains are the main mechanisms controlling the release of the active ingredients (AI). On the other hand, a common method for sustaining the release of a drug is to decrease its solubility. It’s known that the solubility of a drug depends on the form used, either the free base versus its salt or the free acid versus its salt. A combination of the salt and acid forms or the salt and base forms in the same HASCA matrix tablet was proposed. The objective of this work is to study the effect of the polymer’s nature on the release profile of AI in an aqueous medium with a pH gradient because HASCA is characterized by the presence of a carboxylic group, ionized or not according to the acidity of the dissolution medium. The influence of the nature of the AI, the salt or free base versus the free acid or its salt, on the release profile is also studied by selecting models of AI in each category. The influence of the proportion between the free form (acid or base) and the combination with its salt on the release profile is also investigated. Therefore tablets containing HASCA with different proportion of either naproxen acid and naproxen sodium (acid AI and its salt) or tetracycline and tetracycline hydrochloride (basic AI and it salt) are used. This will be evaluated during dissolution tests in a medium similar to the gastrointestinal environment according to the standards of USP (UV spectrophotometry). Intrinsic dissolution tests will also be conducted on pure AI for different studied pH. This study shows that using HASCA, it’s possible to obtain sustained release tablets for administration once a day using a combination of acid and salt as AI.

Le sel sodique du carboxyméthylamidon à haute teneur en amylose, HASCA (Amylose 60%-amylopectine 40%), est un polymère hydrophile ionique utilisé pour obtenir des comprimés matriciels à libération prolongée. Il est caractérisé par la formation d'un hydrogel lors de la mise en contact avec le milieu de dissolution. La libération du principe actif (PA) à travers ce polymère est principalement contrôlée par la diffusion fickienne et la relaxation du réseau polymérique. De plus, la solubilité du PA est un facteur qui permet de moduler la libération, cependant, la solubilité d’un médicament dépend de la forme utilisée et du pH. Les bases ou les acides libres présentent une solubilité moins élevée que leurs sels. Nous proposons d’étudier l’effet d’une combinaison entre le sel et la forme acide ou le sel et la forme alcaline dans le même comprimé matriciel d’HASCA. Comme objectif de ce travail, nous étudions l’influence de la nature du polymère sur le profil de libération de PA dans un milieu aqueux en gradient de pH à cause de la nature des matrices à base d’HASCA caractérisées par la présence de groupement carboxyliques, ionisés ou non selon l’acidité du milieu de dissolution. Nous étudions également l’influence de la nature du PA (base libre ou son sel vs acide libre ou son sel) sur le profil de libération, ceci en sélectionnant des PAs modèles représentatifs de chaque catégorie. L’influence de changement de proportions entre la forme libre (acide ou base) et son sel sur le profil de libération est aussi investiguée. Pour ce, des comprimés à base de HASCA avec des proportions différentes de, soit le naproxène acide et le naproxène de sodium (PA acide et son sel), soit la tétracycline et le chlorhydrate de tétracycline (PA alcalin et son sel) ont été utilisés. Ceux-ci sont évalués lors des tests de dissolution dans un milieu simulant le milieu gastro-intestinal, selon les normes de l’USP (spectrophotométrie UV). Nous avons également menés des études de vitesse de dissolution intrinsèque sur les PAs purs, afin de déterminer leur solubilité et vitesse de libération dans les même pH de dissolution étudiés. Nous avons réussit d’obtenir des comprimés matriciels à base de HASCA convenables à être administrés une fois par jour en utilisant une combinaison du naproxène acide et son sel comme PA. Tandis que les résultats ont montré qu’en utilisant la tétracycline et son sel, les temps de libération étaient trop élevés pour permettre la réalisation d’une formulation convenable pour une administration quotidienne unique / HASCA, High amylose sodium carboxymethyl starch (amylose-amylopectin 60% 40%), a hydrophilic ionic polymer used in sustained release matrix tablets, is characterized by the formation of a hydrogel when in contact with the dissolution medium. Fickian diffusion and relaxation of the polymer chains are the main mechanisms controlling the release of the active ingredients (AI). On the other hand, a common method for sustaining the release of a drug is to decrease its solubility. It’s known that the solubility of a drug depends on the form used, either the free base versus its salt or the free acid versus its salt. A combination of the salt and acid forms or the salt and base forms in the same HASCA matrix tablet was proposed. The objective of this work is to study the effect of the polymer’s nature on the release profile of AI in an aqueous medium with a pH gradient because HASCA is characterized by the presence of a carboxylic group, ionized or not according to the acidity of the dissolution medium. The influence of the nature of the AI, the salt or free base versus the free acid or its salt, on the release profile is also studied by selecting models of AI in each category. The influence of the proportion between the free form (acid or base) and the combination with its salt on the release profile is also investigated. Therefore tablets containing HASCA with different proportion of either naproxen acid and naproxen sodium (acid AI and its salt) or tetracycline and tetracycline hydrochloride (basic AI and it salt) are used. This will be evaluated during dissolution tests in a medium similar to the gastrointestinal environment according to the standards of USP (UV spectrophotometry). Intrinsic dissolution tests will also be conducted on pure AI for different studied pH. This study shows that using HASCA, it’s possible to obtain sustained release tablets for administration once a day using a combination of acid and salt as AI.

Le parvovirus adéno-associé (AAV) possède un génome à ADN linéaire simple brin de 4,7kb encadré par deux séquences palindromiques inversées et identiques de 145 nucléotides appelées ITRs, requises en cis pour la réplication et l’encapsidation de l’ADN viral. Dans un AAV recombinant (rAAV), la totalité de la partie codante du génome viral est remplacée par une cassette d’expression et seuls les ITRs sont conservés. Le rAAV constitue un outil de choix pour le transfert de gènes dans diverses applications thérapeutiques. Cependant, dans bon nombre d’entre elles, il est nécessaire de pouvoir moduler l’expression du transgène quantitativement et au cours du temps. Plusieurs systèmes de régulation ont été décrits dont le système d’activation (Tet-On) de l’expression du transgène par la tétracycline et ses analogues (ex : la doxycycline). Le transfert et l’activation de l’expression du transgène par la doxycycline (Dox) nécessite deux vecteurs d’expression, un premier vecteur dans lequel le transactivateur (rtTA) est exprimé à partir d’un promoteur constitutif et un second qui porte le gène d’intérêt sous le contrôle du promoteur tétracycline (Ptet). Le Ptet est constitué du promoteur minimal du cytomégalovirus humain (PhCMVmini) placé en aval d’une répétition de séquences dites "opérateurs" (tetO). En présence de la Dox, le rtTA change de conformation, se lie au tetO et active la transcription du gène d’intérêt à partir du PhCMVmini. Pour le transfert de gène in vivo, il est cependant préférable de disposer d’un vecteur portant les deux cassettes d’expression au sein d’une seule construction (rAAV unique). Toutefois, les ITRs d’AAV d’une part et les séquences "enhancers" du promoteur utilisé pour exprimer le rtTA d’autre part, interfèrent avec le Ptet donnant lieu à une expression du gène d’intérêt à l’état non induit et par conséquent à un faible facteur d’induction. Nous décrivons dans ce travail un vecteur rAAV unique dont l’expression du transgène est activée par la tétracycline après transfert dans le cerveau de rat. En effet, nous avons développé un vecteur autorégulable dans lequel les deux cassettes d’expression sont placées en orientations opposées et la transcription du transgène et du rtTA est initiée à partir d’un promoteur tétracycline bidirectionnel (Ptet-bidi) et terminée par les signaux de polyadénylation bidirectionnels de SV40. Placées à côté de chaque ITR, ces dernières séquences pourraient également servir à arrêter la trancription à partir des ITRs d’AAV en absence de l’inducteur. Les performances de notre vecteur portant le gène rapporteur egfp (rAAV-ptetbidi-EGFP) ont été établies dans diverses lignées cellulaires immortalisées, dans des cultures primaires de cellules de Schwann ainsi que dans le cerveau du rat et des facteurs d’induction allant de 20 à 100 fois ont été observés. Nous avons également évalué la capacité de la minocycline (Mino), un antibiotique de la famille des tétracyclines utilisé pour ses propriétés anti-inflammatoires dans le cerveau, à induire l’expression du transgène à partir du Ptet dans une lignée de cellules U87-MG exprimant de façon stable le plasmide ptetbidi-EGFP. Quoique l’induction maximale de l’expression du transgène par la Mino nécessite des doses plus élevées et un temps plus long de traitement comparée à la Dox, elle apparaît moins toxique à des doses effectrices. Nous avons également évalué la réversibilité du système. Les résultats montrent une extinction plus rapide dans des cellules induites par la Mino comparée à celle obtenue dans des cellules induites par la Dox. Cependant, la cinétique d’induction du rAAV-ptetbidi-EGFP était lente et le niveau basal d’expression était encore élevé. De plus, à l’état induit, le nombre de cellules transduites par ce vecteur in vitro et in vivo reste inférieur à celui obtenu avec un vecteur équivalent portant le transgène sous le contrôle d’un promoteur constitutif. Nous avons réussi à améliorer l’inductibilité de notre vecteur portant le gène rapporteur egfp ou le gène thérapeutique hgdnf codant pour un facteur neurotrophique ayant un effet neuroprotecteur sur les neurones dopaminergiques mais également des effets non désirés : i) en plaçant, en aval du rtTA, le WPRE, une séquence de régulation post-transcriptionnelle d’origine virale permettant l’accumulation du transactivateur à concentration plus élevée dans les cellules transduites. Il en résulte un démarrage plus rapide et un niveau plus élevé de l’expression du transgène ainsi qu’une augmentation du nombre de cellules transduites dans le striatum de rat en réponse à la Dox; ii) en remplaçant le rtTA par le rtTA2SM2 moins toxique, plus stable et ayant une meilleure affinité de liaison au tetO. L’utilisation du rtTA2SM2 permet une réduction du niveau basal d’expression du transgène et son induction à plus faible dose d’inducteur. La version améliorée de notre vecteur a été ensuite encapsidée dans le sérotype 1 d’AAV, qui, injecté dans le striatum de rat, permet d’améliorer le volume de transduction et d’augmenter le nombre de cellules "GFP-positives" transduites comparé au sérotype 2 couramment utilisé. Un facteur d’induction de l’ordre de 10 fois a été également obtenu au moyen d’un rAAV1-ptet-bidi-hGDNF avec une quantité de GDNF exprimée à l’état induit dans la gamme des concentrations neuroprotectrices (100 pg/mg de tissu).

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'industrialisation et l'utilisation dans la vie courante d'un nombre croissant de produits chimiques et médicamenteux sont responsables de la dissémination dans l'environnement de substances variées nommées" polluants émergents ". Les traitements des eaux usées existants ne sont pas conçus pour éliminer cette catégorie de pollution et les polluants émergents sont alors rejetés dans le milieu récepteur. Une possible solution pour limiter le rejet de ces composés par les effluents de station d'épuration serait l'utilisation de procédés de traitement additionnels tels que les procédés d'oxydation avancés. C'est dans ce contexte qu'a démarré le projet Européen Clean Water en 2009 associant 7 entités dont le GEPEA-Ecole des Mines de Nantes. Le concept du projet est de développer des procédés photocatalytiques mettant en œuvre des nanomatériaux actifs sous la lumière solaire. Ces procédés visent à éliminer les polluants émergents tels que les perturbateurs endocriniens ou les produits pharmaceutiques. Dans ce programme, le laboratoire GEPEA est concerné par l'évaluation de l'efficacité des matériaux vis-à-vis de l'élimination des polluants émergents sous irradiations UV et visibles. Pour cela, une méthodologie expérimentale a été établie de façon à exprimer les performances des catalyseurs testés en termes de constantes cinétiques de dégradation, de taux de conversion et de minéralisation des molécules étudiées mais aussi en fonction de la formation de produits intermédiaires. Ces performances sont également évaluées en termes de biodégradabilité, d'effet de toxicité et de perturbation endocrinienne des produits intermédiaires. Dans un premier temps, la méthodologie expérimentale établie a été testée sur la dégradation de la tétracycline en utilisant un catalyseur de référence puis, elle a été appliquée sur la dégradation respective du bisphénol A et de la 17β-oestradiol en utilisant un catalyseur de référence et les catalyseurs élaborés dans le cadre du projet Clean Water. Les résultats sur la dégradation de la tétracycline ont montré que i) les intermédiaires réactionnels sont moins toxiques que la tétracycline, ii) la structure des intermédiaires réactionnelles est semblable à celle de la tétracycline ce qui explique la faible biodégradabilité de ces intermédiaires. Concernant la dégradation du bisphénol A et de la 17β-oestradiol, les résultats ont montré que i) les catalyseurs sont efficaces sous irradiation solaire simulée. Cependant, l'efficacité photocatalytique du catalyseur dépend du composé à dégrader, ii) la nature des intermédiaires réactionnels identifiés du bisphénol A dépend du catalyseur utilisé, iii) l'effet œstrogénique de la solution d'oestradiol persiste au cours du traitement photocatalytique.

Le vétérinaire aide le producteur laitier à garder son troupeau en santé. Lorsqu’une vache est malade, il peut prescrire des antibiotiques. Le cas échéant, le lait de la vache traitée aux antibiotiques est jeté. Il n’est donc pas vendu pour consommation. Tout le lait produit est analysé avant d’être pasteurisé et transformé afin de s’assurer que les produits laitiers ne contiennent pas de résidus d’antibiotiques. Si les analyses indiquent que le lait renferme des traces d’antibiotiques, il est jeté et le producteur en cause doit assumer la perte. Les épreuves de dépistage actuelles de ces résidus médicamenteux sont onéreuses et inapplicables sur le terrain. Pour résoudre cette problématique aux pieds de la vache, la solution proposée dans ce projet est la fabrication d’un kit de détection basé sur les polymères à empreinte moléculaire. Il s’agit de polymères dont la conformation moléculaire est complémentaire à celle des antibiotiques. Dans ce projet, il est question d’améliorer l’efficacité des épreuves de dépistages des résidus de tétracyclines en augmentant le nombre de sites d’interaction entre l’antibiotique et des polyesters. Trois polymères sont utilisés portant respectivement des groupements aromatiques, carboxyliques et hydroxyles. Une étude antérieure dans notre laboratoire avait déjà donné un pourcentage de rétention de tétracycline de 50% pour une composition de 1/3 PLAOH- 1/3 PLACOOH- 1/3 PLAOBn. Avec des ajustements, le pourcentage passe à 38.93 % pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/2 PLACOOH- 1/4 PLAOPh, de 44.81 % pour une composition de 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOH- 1/4 PLAOPh, de 66.34 %pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOPh et de 78.07 % pour une composition de 1/6 PLAOH- 1/6 PLACOOH- 2/3 PLAOPh. Notre hypothèse était que la présence accrue du groupement phényle augmenterait le nombre de sites d’interaction spécifique avec l’antibiotique augmentant ainsi le pourcentage de rétention de l’antibiotique à travers les MIP. Les résultats ont confirmé cette hypothèse. / The veterinarian is helping the dairy farmer to keep his flock healthy. When a cow is sick, he may prescribe antibiotics. But in that case, the cow milk treated with antibiotics is discarded, and not sold for consumption. All milk products are analyzed before being pasteurized and processed to ensure that dairy products do not contain residues of antibiotics. If the analyses show that milk contains traces of antibiotics, it is discarded and the producer must bear the loss. On place, the current screening tests for drug residues are expensive and inapplicable. To resolve this problem at the feet of the cow, the solution proposed in this project is the production of a detection kit based on molecular imprinted polymers. These are polymers whose molecular conformation is complementary to that of antibiotics. This project is about improving the effectiveness of screening tests for residues of tetracyclines by increasing the number of interaction sites between the antibiotic and polyester. Three polymers are used respectively, aromatic, carboxyl and hydroxyl groups. A previous study in our laboratory had already shown a tetracycline retention percentage of 50% for a composition of 1 / 3 PLAOH-1 / 3 PLACOOH-1 / 3 PLAOBn. After variation in the polymers ratio, the percentage obtained is, 38.93 % for a composition of 1 / 4 PLAOH-1 / 2 PLACOOH-1 / 4 PLAOPh, 44.81 % for a composition of 1 / 4 PLACOOH- 1 / 2 PLAOH- 1 / 4 PLAOPh, 66.34 % for a composition of 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/4 PLAOPh and 78.07 % for a composition of 1/6 PLAOH- 1 / 6 PLACOOH- 2 / 3 PLAPh. Our hypothesis was that the increase of the amount of the phenyl group, increases the number of specific interaction sites with the antibiotic, and so increases the percentage of retention of the antibiotic through the MIP. The results confirmed this hypothesis.

Le vétérinaire aide le producteur laitier à garder son troupeau en santé. Lorsqu’une vache est malade, il peut prescrire des antibiotiques. Le cas échéant, le lait de la vache traitée aux antibiotiques est jeté. Il n’est donc pas vendu pour consommation. Tout le lait produit est analysé avant d’être pasteurisé et transformé afin de s’assurer que les produits laitiers ne contiennent pas de résidus d’antibiotiques. Si les analyses indiquent que le lait renferme des traces d’antibiotiques, il est jeté et le producteur en cause doit assumer la perte. Les épreuves de dépistage actuelles de ces résidus médicamenteux sont onéreuses et inapplicables sur le terrain. Pour résoudre cette problématique aux pieds de la vache, la solution proposée dans ce projet est la fabrication d’un kit de détection basé sur les polymères à empreinte moléculaire. Il s’agit de polymères dont la conformation moléculaire est complémentaire à celle des antibiotiques. Dans ce projet, il est question d’améliorer l’efficacité des épreuves de dépistages des résidus de tétracyclines en augmentant le nombre de sites d’interaction entre l’antibiotique et des polyesters. Trois polymères sont utilisés portant respectivement des groupements aromatiques, carboxyliques et hydroxyles. Une étude antérieure dans notre laboratoire avait déjà donné un pourcentage de rétention de tétracycline de 50% pour une composition de 1/3 PLAOH- 1/3 PLACOOH- 1/3 PLAOBn. Avec des ajustements, le pourcentage passe à 38.93 % pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/2 PLACOOH- 1/4 PLAOPh, de 44.81 % pour une composition de 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOH- 1/4 PLAOPh, de 66.34 %pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOPh et de 78.07 % pour une composition de 1/6 PLAOH- 1/6 PLACOOH- 2/3 PLAOPh. Notre hypothèse était que la présence accrue du groupement phényle augmenterait le nombre de sites d’interaction spécifique avec l’antibiotique augmentant ainsi le pourcentage de rétention de l’antibiotique à travers les MIP. Les résultats ont confirmé cette hypothèse. / The veterinarian is helping the dairy farmer to keep his flock healthy. When a cow is sick, he may prescribe antibiotics. But in that case, the cow milk treated with antibiotics is discarded, and not sold for consumption. All milk products are analyzed before being pasteurized and processed to ensure that dairy products do not contain residues of antibiotics. If the analyses show that milk contains traces of antibiotics, it is discarded and the producer must bear the loss. On place, the current screening tests for drug residues are expensive and inapplicable. To resolve this problem at the feet of the cow, the solution proposed in this project is the production of a detection kit based on molecular imprinted polymers. These are polymers whose molecular conformation is complementary to that of antibiotics. This project is about improving the effectiveness of screening tests for residues of tetracyclines by increasing the number of interaction sites between the antibiotic and polyester. Three polymers are used respectively, aromatic, carboxyl and hydroxyl groups. A previous study in our laboratory had already shown a tetracycline retention percentage of 50% for a composition of 1 / 3 PLAOH-1 / 3 PLACOOH-1 / 3 PLAOBn. After variation in the polymers ratio, the percentage obtained is, 38.93 % for a composition of 1 / 4 PLAOH-1 / 2 PLACOOH-1 / 4 PLAOPh, 44.81 % for a composition of 1 / 4 PLACOOH- 1 / 2 PLAOH- 1 / 4 PLAOPh, 66.34 % for a composition of 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/4 PLAOPh and 78.07 % for a composition of 1/6 PLAOH- 1 / 6 PLACOOH- 2 / 3 PLAPh. Our hypothesis was that the increase of the amount of the phenyl group, increases the number of specific interaction sites with the antibiotic, and so increases the percentage of retention of the antibiotic through the MIP. The results confirmed this hypothesis.