Au travers d’une base de données médicales de patients drépanocytaires en Belgique, le travail aborde trois aspects qui ont fait l’objet de publications. Le premier est une description de la population drépanocytaire sur base d’une cohorte de 167 nouveau-nés avec un suivi médian en Belgique de 6,1 ans. Un second est l’apport du dépistage néonatal et de la prise en charge clinique précoce des patients. Un troisième concerne la survie des patients en fonction de l’intensification thérapeutique mise en œuvre. Enfin, des résultats non publiés rapportent les événements cliniques avant et après le passage à l’âge adulte.Les résultats ont permis de démontrer que les patients drépanocytaires suivis en Belgique présentent une forme sévère de la maladie ;le dépistage néonatal et en particulier la prise en charge précoce des malades donne un bénéfice clinique mais également de qualité de vie. L’intensification thérapeutique par hydroxyurée est efficace et entre autre sur la survie des patients. La période de transition entre l ‘équipe médicale pédiatrique et celle pour les adultes n’est pas, sur la cohorte étudiée, une période à risque au niveau de la survie des patients drépanocytaires. L’ensemble de ces résultats démontrent qu’une base de données médicales est essentielle pour permettre de faire évoluer nos connaissances et pratiques sur la maladie et de partager celles-ci.​ / Through a medical database of sickle cell patients in Belgium, the work addresses three aspects that have been published. The first is a description of the sickle cell population based on a cohort of 167 newborns with a median follow-up in Belgium of 6.1 years. A second is the provision of neonatal screening and early clinical management of these patients. A third concerns the survival of patients according to the therapeutic intensification implemented. Finally, unpublished results report clinical events before and after adulthood.The results have shown that sickle cell patients followed in Belgium have a severe form of the disease; Neonatal screening and in particular the early management of patients gives a clinical benefit but also quality of life. The therapeutic intensification with hydroxyurea is effective and in particular on the survival of the patients. The transition period between the pediatric medical team and the adult team is not, for the cohort studied, a risk period for the survival of sickle cell patients. All of these results demonstrate that a medical database is essential to evolve and share our knowledge and practices about the disease. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Actuellement, l’Hydroxyurée est le seul traitement médicamenteux qui permet d’améliorer la qualité de vie et l’espérance de vie des patients drépanocytaires. Ses effets sont essentiellement liés à l’augmentation de l’HbF par l’inhibition de la polymérisation de l’hémoglobine S qui constitue la base physiopathologique de la drépanocytose. Cependant d’autres paramètres de réponse contribuent à l’amélioration clinique, principalement les atteintes chroniques, et ce indépendamment de l’augmentation du %HbF. Le phénotype hémolytique est associé aux globules rouges denses (DRBC) qui constituent une sous population de globules rouges présentant une densité supérieure à 1,11. L’amélioration des manifestations chroniques est associée à une diminution du %DRBC qui semble être une cible thérapeutique de l’Hydroxyurée. Par son efficacité de plus en plus démontrée, l’Hydroxyurée pourrait être le traitement de recours dans le traitement de fond de la drépanocytose, cependant son mode d’action reste encore partiellement élucidé.Ce travail a été réalisé dans le but de mieux comprendre le mode d’action de l’Hydroxyurée.La première étude consiste à déterminer les facteurs prédictifs de la diminution des DRBC sous Hydroxyurée. Après 6 mois de traitement, une diminution significative du %DRBC associée à une amélioration des paramètres d’hémolyses a été observée. Cet effet est indépendant de l’augmentation du %HbF. La diminution du %DRBC semble être plus constante que l’augmentation du %HbF sous Hydroxyurée.La deuxième étude a pour but de mettre au point une nouvelle approche de mesure de la teneur en HbF par globule rouge. L’outil de quantification actuellement utilisé donne une mesure du pourcentage moyen de l’HbF. Or la teneur en HbF par globule rouge peut varier pour un même %HbF conduisant à une variabilité de réponse clinique et biologique. Dans l’hypothèse d’un seuil d’HbF inhibant la polymérisation de l’hémoglobine S, une méthode précise de mesure de la teneur en HbF par globule rouge a été développée. Dans le cadre d’une preuve de concept, une étude de la distribution de l’HbF a été effectuée au cours du traitement par Hydroxyurée. Le suivi longitudinal montre une distribution hétérogène de l’HbF avant le début du traitement par Hydroxyurée. La distribution de l’HbF devient homogène après 6 mois sur l’ensemble des globules rouges avec une diminution rapide du nombre de globules rouges ne contenant pas d’HbF au profit des autres populations globulaires.La troisième étude a pour but d’optimiser le traitement par Hydroxyurée. En effet les atteintes rénales associées à la drépanocytose sont de plus en plus fréquentes et constituent un facteur de mortalité. Elles peuvent influencer la pharmacocinétique de l’Hydroxyurée car l’excrétion rénale constitue une voie d’élimination de l’Hydroxyurée. Nous avons d’abord développé unetechnique de mesure simple et fiable de dosage de l’Hydroxyurée. La pharmacocinétique de l’Hydroxyurée a été comparée entre les patients drépanocytaires présentant une fonction rénale normale avec ceux présentant une insuffisance rénale modérée et une hyper filtration glomérulaire. Une diminution de l’élimination de l’Hydroxyurée associée à une augmentation des concentrations plasmatiques ont été observées chez les insuffisants rénaux. La pharmacocinétique de l’Hydroxyurée semble être similaire chez les patients normo-rénaux et hyperfiltrants.Ce travail a apporté des éléments de réponse que nous jugeons important quant à l’action de l’Hydroxyurée sur les DRBC impliqués dans la vasculopathie chronique et sur la distribution de l’HbF. Nous avons également apporté une nouvelle technique de mesure de l’Hydroxyurée et montré qu’une adaptation de dose est nécessaire chez les patients ayant une insuffisance rénale. / Hydroxyurea, the only sickle-cell–disease approved drug, has proven its efficacy in ameliorating patient quality of life and life expectancy. The classical biological response of Hydroxyurea therapy is increased fetal hemoglobin (HbF) which inhibits deoxy hemoglobin S polymerization. However, other parameters also support clinical benefits of Hydroxyurea especially for chronic organ failures which are related to hemolysis. Sickle-cell–disease hemolytic phenotype is associated with dense red blood cells (DRBC) defined as having a density >1,11. Improvement of chronic clinical complications is associated with a marked decrease in %DRBC emphasizing its role as a therapeutic target for Hydroxyurea treatment. Despite the known benefits in both acute and chronic sickle-cell–disease manifestations, the mechanism action of Hydroxyurea has not been fully elucidated.This thesis was undertaken in order to investigate the mechanism of action of Hydroxyurea in sickle-cell–disease treatment.The first aim is to determine biological parameters predictive of %DRBC decrease under Hydroxyurea. A significant decrease in %DRBC after 6 months of Hydroxyurea therapy was observed. This biological response was associated with a decrease in hemolysis. However no correlation with %HbF increase was detected; the decrease in %DRBC under Hydroxyurea was more constant than the increase in %HbF.The second aim of this study was to develop a new approach for HbF determination in individual red blood cells. Indeed, routine HbF quantification only provides a mean value. However clinical amelioration is not exclusively dependent on the average %HbF, since a wide distribution of HbF content per cell could indicate a HbF content threshold for inhibition of deoxy hemoglobin S polymerization. In this context, a simple and precise method was developed in order to assay HbF content per cell. The distribution of HbF during Hydroxyurea therapy was analyzed as proof of concept. The longitudinal monitoring showed an uneven distribution of HbF before Hydroxyurea and a normal distribution in the whole red blood cells after 6 months of therapy. A rapid decrease in red blood cells not containing HbF in favor of cells expressing a high quantity of HbF was observed.The third objective consisted of Hydroxyurea therapy optimization. Chronic kidney disease is a frequent complication during sickle-cell–disease. Since Hydroxyurea is cleared from plasma partially by renal excretion, impaired renal function could potentially affect Hydroxyurea pharmacokinetics. A new simple Hydroxyurea dosage method was performed in this context.Hydroxyurea pharmacokinetic parameters were compared among sickle-cell–disease patients with normal renal function, moderate renal insufficiency and renal hyper filtration. A decrease in Hydroxyurea elimination associated with a marked plasma concentration was observed inrenally impaired patients. No significant difference was observed between renal hyper filtration and normal patients.These results provide answers about Hydroxyurea effect on DRBC which are involved in chronic vasculopathy and on HbF distribution. Hydroxyurea dosage method underpins the need for dose adjustment in renally impaired patients.

La kinase dépendante des cyclines 5 (Cdk5) est un facteur de sensibilité aux inhibiteurs de PARP et aux rayonnements ionisants (RI), elle est nécessaire pour le point de contrôle du cycle cellulaire en phase S. Cependant, elle n’est pas directement impliquée dans la réparation des cassures de brin d’ADN, suggérant un rôle dans les étapes plus précoces de la signalisation des dommages. Nous rapportons ici que des cellules HeLa déplétées pour Cdk5 (Cdk5 KD) montrent une grande sensibilité aux RI surtout lorsqu'elles sont irradiées en phase S, au 5-Fluoro-Uracile, à la 6-Thioguanine et à une exposition chronique à l'hydroxyurée (HU). Les cellules Cdk5 KD montrent une altération de la dynamique de la phase S causée par une vitesse de réplication plus lente et une réduction des origines actives par mégabase d'ADN. En revanche, après un traitement au HU, ces cellules sortent plus rapidement du blocage en phase S. Ceci s’accompagne d’une déficience de la phosphorylation de RPA-32 sur les sérines 29 et 33 et de SMC1 sur la sérine 966 ainsi que d’une réduction du niveau de dommages de l'ADN évalués par le test des comètes alcalines, de l’intensité du signal gamma-H2AX, des foyers RPA, Rad51 et RPA sur les sérines 4 et 8 ainsi que du niveau d'échanges de chromatides sœurs. Des essais kinase in vitro couplés à la spectrométrie de masse ont montré que Cdk5 peut phosphoryler RPA-32 sur ses sérines 23, 29, et 33. De plus, des niveaux inférieurs d’expression de Cdk5 ont été associés à une meilleure survie sans métastases chez des patientes atteintes d’un cancer du sein et à une réduction de la survie des cellules de tumeurs du sein déplétées pour Cdk5 après un traitement aux RI et en présence d’un inhibiteur de PARP. Globalement, ces résultats montrent que Cdk5 est nécessaire pour la réplication basale et l'activation du point de contrôle en phase S en réponse à un stress réplicatif, ouvrant des perspectives cliniques intéressantes pour améliorer la destruction des cellules tumorales dans certaines populations de patientes atteintes de cancer du sein grâce à des agents qui génèrent un stress réplicatif. / Cyclin dependent kinase 5 (Cdk5) is a determinant of sensitivity to PARP inhibitors and ionizing radiation (IR) and is required for the intra-S DNA damage checkpoint. It is not however directly implicated in strand break repair suggesting a role in the earlier steps of checkpoint activation. We report here that Cdk5-Depleted (Cdk5-KD) HeLa cells show higher sensitivity to IR when irradiated in S-Phase, and to chronic hydroxyurea (HU) exposure, 5-Fluorouracil and 6-Thioguanine. Cdk5-KD cells show altered basal S-Phase dynamics caused by a slower replication velocity and fewer active origins per megabase of DNA, however they show a faster recovery from an HU block. This was accompanied by impaired RPA-32 priming serine 29 and serine 33 phosphorylations and SMC1-Serine 966 phosphorylation as well as lower levels of DNA damage assessed by the alkaline Comet assay, gamma-H2AX signal intensity, RPA and Rad51 foci and RPA-32 serine 4 and serine 8 phosphorylation and levels of sister chromatid exchanges. In vitro kinase assays coupled with mass spectrometry showed that Cdk5 can phosphorylate RPA-32 on serines 23, 29, and 33. In addition lower Cdk5 levels were associated with longer metastasis free survival in breast cancer patients and lower cell survival in Cdk5 depleted breast tumor cells after treatment with IR and a PARP inhibitor. Taken together, these results show that Cdk5 is necessary for basal replication and replication stress checkpoint activation and opens up interesting clinical opportunities to enhance tumor cell killing in certain populations of breast cancer patients through agents that generate replication stress.

Le manque de produits pharmaceutiques destinés à la population pédiatrique est un problème auquel sont confrontés les professionnels de la santé. Les pharmaciens doivent fréquemment se tourner vers les médicaments destinés aux adultes afin de fournir aux jeunes patients les traitements adéquats. L’utilisation de préparations magistrales pour adapter les médicaments homologués aux besoins de la population pédiatrique reste, encore à ce jour, l’option la plus souvent utilisée. Dans ce mémoire, nous proposons le développement et l’évaluation de nouvelles formulations pharmaceutiques destinées à la population pédiatrique afin de bonifier les options thérapeutiques mises à la disposition des professionnels de la santé. De plus, nous avons exploré l’utilisation de nouvelles techniques spécialisées pour surmonter des défis analytiques rencontrés, ultimement dans le but de déterminer en toute confiance la stabilité et la sécurité de ces nouvelles formulations. La première étude visait à évaluer la stabilité de préparations magistrales de chlorhydrate de clonidine (20 µg/mL) préparées avec des comprimés dans le véhicule commercial Ora-Blend. Les formulations embouteillées ont été conservées à 25°C/60% RH pendant 90 jours. Les défis analytiques rencontrés lors de l’analyse de la stabilité chimique ont été surmontés par l’implémentation d'une nouvelle méthode d'extraction en phase solide, ayant permis d’optimiser la quantification du chlorhydrate de clonidine, se retrouvant qu’en très faible quantité dans les formulations orales. L'absence d'instabilités physiques, évaluée par des mesures qualitatives et quantitatives, et l’absence d'instabilités chimiques, mise en évidence par une méthode HPLC-UV indicatrice de stabilité, confirment qu’accorder une date de péremption de 90 jours à ces préparations magistrales serait approprié. La deuxième étude portait sur l’évaluation de la stabilité de préparations magistrales d’hydroxyurée (100 mg/mL) dans l’Ora-Blend. Dans le cadre de cette étude, différentes méthodes de préparation (mortier, mélangeur, QuartetRx) et différentes sources de principe actifs (poudre, contenu des capsules, capsules entières) ont été étudiées. Toutes les formulations ont été conservées à 25°C pendant 90 jours dans des bouteilles et 14 jours dans des seringues orales. Le développement d'une méthode HPLC indicatrice de stabilité impliquant la dérivation de l’hydroxyurée par le xanthydrol aura permis la rétention l’hydroxyurée sur une colonne à phase inverse de type C18. Plus de 90.0 % de la concentration initiale d’hydroxyurée a été conservé tout au long de l’étude, et ce, pour toutes les conditions testées. L’évaluation visuelle des préparations n’a révélé aucun changement au cours de l’étude de stabilité. Des changements de pH allant jusqu'à 1.6 unités ont toutefois été observés après 90 jours d’entreposage et ont mis en lumière une voie de dégradation de l’hydroxyurée, générant ultimement l’ion ammonium. Ce dernier a été quantifié et les concentrations mesurées, définies comme acceptables. Les résultats ont montré que toutes les formulations d’hydroxyurée étudiées sont demeurées stables jusqu’à 90 jours à 25°C. Pour terminer, une étude exploratoire ayant pour but d’évaluer des comprimés à croquer à saveur d’érable a été réalisée. Le sucre d’érable et un arôme naturel d’érable ont été ajoutés à la composition des comprimés afin d’obtenir une saveur suffisamment prononcée pour masquer le goût amer de l’acétaminophène. Une étude de stabilité préliminaire, impliquant une période de 30 jours d’entreposage dans des conditions de stabilité accélérées (40°C/75%RH), aura permis d’explorer les propriétés physico-chimiques de cette nouvelle formulation, de soulever les défis potentiels et de générer des hypothèses en lien avec l’augmentation de dureté observée après seulement 14 jours d’entreposage. Les résultats de cette étude préliminaire serviront de point de départ pour le futur développement de produits pharmaceutiques à la saveur du Québec. Les techniques utilisées et les études réalisées dans le cadre de ce projet de maîtrise auront permis de générer des résultats robustes qui pourront être utilisés par les professionnels de la santé. Ces informations seront pertinentes à la pratique pharmaceutique et permettront d’offrir à la population pédiatrique des nouvelles options de traitement sécuritaires et efficaces. / The lack of pharmaceuticals intended to the pediatric population is an issue facing healthcare professionals. Pharmacists must frequently resort to adult treatments to provide adequate treatment to young patients. The use of compounding to adapt commercial drugs to the needs of the pediatric population is still, to this day, the most considered option. In this master’s thesis, we propose the development and evaluation of new medicinal preparations for pediatrics in order to improve and diversify the therapeutic options available to healthcare professionals. In addition, we have explored the use of new specialized techniques to overcome analytical challenges encountered, with the goal of confidently determining the stability and safety of these new formulations. The first study aimed to assess the stability of compound preparations of clonidine hydrochloride (20 µg / mL) prepared with tablets in the commercial vehicle Ora-Blend. Bottled formulations were stored at 25°C/60% RH for 90 days. The analytical challenges encountered during the analysis of chemical stability were overcome by the implementation of a new method of solid phase extraction, which allowed to optimize the quantification of clonidine hydrochloride, present in very small amount in oral formulations. The absence of physical instabilities, assessed by qualitative and quantitative measurements, and the absence of chemical instabilities, as demonstrated by a stability indicating HPLC-UV method, confirm that it would be appropriate to grant a 90-day expiration date to these compounded oral liquids. The second study evaluated the stability of compound preparations of hydroxyurea (100 mg / mL) in Ora-Blend. In this study, different preparation methods (mortar, mixer, QuartetRx) and different sources of hydroxyurea (powder, content of capsules, whole capsules) were studied. All formulations were stored at 25°C for 90 days in bottles and 14 days in oral syringes. The development of a stability indicating HPLC method involving the derivatization of hydroxyurea by xanthydrol will have enabled hydroxyurea retention on a C18 type reverse phase column. Over 90.0% of the initial hydroxyurea concentration was recovered throughout the study under all conditions tested. Visual evaluation of the preparations did not reveal any changes during the stability study. Changes in pH of up to 1.6 units were observed after 90 days of storage and revealed a degradation pathway for hydroxyurea, ultimately generating ammonium ion. The latter was quantified, and the measured concentrations defined as acceptable. The results showed that all hydroxyurea formulations studied were stable for up to 90 days at 25°C. Finally, an exploratory study to evaluate maple flavored chewable tablets was carried out. Maple sugar and a natural maple flavor have been added to the composition of the tablets to achieve a flavor strong enough to mask the bitter taste of acetaminophen. The pre-stability study, involving a period of 30 days of storage under accelerated stability conditions (40°C/75% RH), will have made it possible to explore the physicochemical properties of this new formulation, to raise the potential challenges and generate hypotheses related to the increase in hardness observed after only 14 days of storage. The results of this preliminary study will serve as a starting point for the future development of pharmaceutical products with a Quebec flavor. The techniques used and the studies performed will have generated robust results that could help healthcare professionals in their practice.

Il existe une grande variabilité dans la réponse aux chimiothérapies anticancéreuses. Ses sources sont diverses: génétiques, physiologiques, comorbidités, médicaments associés, etc. La marge thérapeutique de ces médicaments étant généralement étroite, une telle variabilité peut avoir de graves conséquences: toxicités graves ou absence d'effet thérapeutique. Plusieurs approches pour adapter individuellement les posologies ont été proposées: a priori (basées sur l'information génétique, la taille corporelle, les fonctions d'élimination, etc.) et a posteriori (sur les informations de mesures d'exposition au médicament et/ou effets). La modélisation à effets-mixtes de la pharmacocinétique et de la pharmacodynamie (PK-PD), combinée avec une estimation bayésienne des effets individuels, est la meilleure méthode pour individualiser des schémas posologiques a posteriori. Dans cette thèse, une nouvelle approche pour ajuster les doses sur la base des prédictions données par un modèle pour les observations catégorielles de toxicité a été développée et explorée par simulation. Les aspects plus techniques concernant l'estimation des paramètres individuels ont été analysés pour déterminer les facteurs de bonne performance de la méthode. Ces travaux étaient basés sur l'exemple du syndrome mains-pieds induit par la capécitabine dans le traitement du cancer colorectal. Une revue des modèles pharmacodynamiques de données discrètes (catégorielles, de comptage, de survie) a été effectuée. Enfin, des analyses PK-PD de l'hydroxyurée dans le traitement de la drépanocytose ont été réalisées pour comparer des différentes posologies et déterminer les modalités optimales de suivi du traitement / There is high variability in response to cancer chemotherapies among patients. Its sources are diverse: genetic, physiologic, comorbidities, concomitant medications, environment, compliance, etc. As the therapeutic window of anticancer drugs is usually narrow, such variability may have serious consequences: severe (even life-threatening) toxicities or lack of therapeutic effect. Therefore, various approaches to individually tailor treatments and dosing regimens have been developed: a priori (based on genetic information, body size, drug elimination functions, etc.) and a posteriori (that is using information of measurements of drug exposure and/or effects). Mixed-effects modelling of pharmacokinetics and pharmacodynamics (PK-PD), combined with Bayesian maximum a posteriori probability estimation of individual effects, is the method of choice for a posteriori adjustments of dosing regimens. In this thesis, a novel approach to adjust the doses on the basis of predictions, given by a model for ordered categorical observations of toxicity, was developed and investigated by computer simulations. More technical aspects concerning the estimation of individual parameters were analysed to determine the factors of good performance of the method. These works were based on the example of capecitabine-induced hand-and-foot syndrome in the treatment of colorectal cancer. Moreover, a review of pharmacodynamic models for discrete data (categorical, count, time-to-event) was performed. Finally, PK-PD analyses of hydroxyurea in the treatment of sickle cell anemia were performed and used to compare different dosing regimens and determine the optimal measures for monitoring the treatment