L'objectif de cette thèse était de faire le point sur la place de l'analyse de la moelle osseuse (MO) en tant que matrice alternative au sang en toxicologie médicolégale. Une méthode analytique a été développée et validée pour la quantification du citalopram, du diazepam et ses métabolites (nordazepam, temazepam, oxazepam) dans la MO et 10 autres matrices d'intérêt médicolégal. Cette procédure a été appliquée avec succès dans des cas réels pour l'analyse de matrices dégradées et a permis l'établissement d'une cinétique tissulaire chez l'animal au cours d'une étude pharmacocinétique. Cette cinétique animale a été intégrée dans une modélisation PBPK afin de prédire chez l'homme la distribution tissulaire du citalopram, du diazepam et son métabolite principal, le nordazepam, après administration orale thérapeutique. Ces simulations donnent des clefs intéressantes pour l'interprétation quantitative des concentrations tissulaires en toxicologie médicolégale. Une étude a été conduite pour déterminer l'influence du site de prélèvement sur la détermination des concentrations médullaires de caféine et sur la corrélation de ces concentrations avec les dosages sanguins. Elle montre que le site de prélèvement de MO est un paramètre important à prendre en considération dans l'interprétation quantitative des analyses de MO. L'ensemble de ce travail confirme l'intérêt de la MO en toxicologie médicolégale. Des études expérimentales ont permis d'approfondir les connaissances de cette matrice autour des problématiques du prélèvement, de l'analyse et de la distribution ante mortem afin de contribuer à l'interprétation qualitative et quantitative des analyses réalisées sur la MO

L'objectif de cette thèse était de faire le point sur la place de l'analyse de la moelle osseuse (MO) en tant que matrice alternative au sang en toxicologie médicolégale. Une méthode analytique a été développée et validée pour la quantification du citalopram, du diazepam et ses métabolites (nordazepam, temazepam, oxazepam) dans la MO et 10 autres matrices d'intérêt médicolégal. Cette procédure a été appliquée avec succès dans des cas réels pour l'analyse de matrices dégradées et a permis l'établissement d'une cinétique tissulaire chez l'animal au cours d'une étude pharmacocinétique. Cette cinétique animale a été intégrée dans une modélisation PBPK afin de prédire chez l'homme la distribution tissulaire du citalopram, du diazepam et son métabolite principal, le nordazepam, après administration orale thérapeutique. Ces simulations donnent des clefs intéressantes pour l'interprétation quantitative des concentrations tissulaires en toxicologie médicolégale. Une étude a été conduite pour déterminer l'influence du site de prélèvement sur la détermination des concentrations médullaires de caféine et sur la corrélation de ces concentrations avec les dosages sanguins. Elle montre que le site de prélèvement de MO est un paramètre important à prendre en considération dans l'interprétation quantitative des analyses de MO. L'ensemble de ce travail confirme l'intérêt de la MO en toxicologie médicolégale. Des études expérimentales ont permis d'approfondir les connaissances de cette matrice autour des problématiques du prélèvement, de l'analyse et de la distribution ante mortem afin de contribuer à l'interprétation qualitative et quantitative des analyses réalisées sur la MO / The aim of this work was to evaluate the interest of bone marrow (BM) analysis in forensic toxicology, as an alternative matrix to blood. An analytical method was developed and validated for the quantification of citalopram, diazepam, and its main metabolites (nordazepam, temazepam, oxazepam) in BM and 10 others matrices of forensic interest. This procedure was successfully applied to real cases for putrified sample analyses and to establish a tissue kinetic in rabbit samples for a pharmacokinetic study. These animals kinetics were implemented in PBPK modeling to predict in human tissue distribution of citalopram, diazepam, and its metabolite, nordazepam, after oral therapeutic administration. These predictions gave some clues to interpret quantitatively tissue concentrations in forensic toxicology. A study was also performed to examine whether BM sample location may influence post mortem BM quantification and correlation between BM and blood concentrations. Caffeine was used as test compound. Sample location was found to be an important parameter to consider in quantitative interpretation of BM analyses. This work confirmed the interest of BM in forensic toxicology. Experimental studies improved our knowledge on this matrix about the problematic of sample location, analytical procedure and ante mortem distribution to contribute to qualitative and quantitative interpretation of BM analyses

L’hexabromocyclododécane (HBCD) a été utilisé comme additif dans des polystyrènes (PS). En 2013, l’HBCD a été inclus à la Convention de Stockholm comme Polluant Organique Persistant. Les denrées alimentaires d’origine animale (DAOA) constituent la source principale d’exposition de la population générale à ce polluant. Le niveau moyen d’exposition du consommateur ne représente pas un risque majeur pour la sécurité sanitaire des aliments (EFSA, 2011). Malgré des concentrations moyennes généralement proches d’un ng g-1 lipides dans les DAOA, des concentrations maximales supérieures à 2000 ng g-1 lipides dans certains échantillons d’œuf ont été rapportées. Plusieurs sources potentielles d’exposition orale des volailles existent. Les poules pondeuses pourraient être exposées majoritairement à l’isomère α-HBCD. Au vu de l’absence d’informations dans la littérature sur le devenir de l’α-HBCD chez la poule pondeuse, une expérimentation in vivo a été réalisée et a permis d’estimer la plupart des paramètres cinétiques du devenir de l’α-HBCD ingéré chez la poule pondeuse. Un modèle pharmacocinétique basé sur la physiologie (PBPK) de transfert de l’α-HBCD chez la poule pondeuse a été développé, calibré par des données de la littérature, soumis à analyse de sensibilité et plusieurs paramètres ont été ajustés sur des résultats in vivo. Une validation du modèle a été testée. Ce modèle a permis de déterminer l’influence des caractéristiques physiologiques de la poule pondeuse sur le devenir de l’α-HBCD en cas d’exposition à la molécule. Parmi les caractéristiques d’intérêt, le poids vif (PV) est celle qui influence le plus la concentration d’α-HBCD dans les tissus et les œufs. Un PV bas et des performances de ponte réduites prédisposent à une concentration plus élevée dans ces matrices. La mue produit une augmentation de la charge corporelle de la molécule. Ce modèle peut être extrapolé à d’autres animaux et molécules lipophiles après modification de certains paramètres / Hexabromocyclododecane (HBCD) has been used as an additive in polystyrene (PS). In 2013, HBCD was included in the Stockholm Convention as a Persistent Organic Pollutant. The foodstuffs of animal origin are the main source of exposure of the general population to this pollutant. The mean exposure level of the consumers to HBCD doesn’t represent a major risk to the food safety (EFSA, 2011). In spite of mean concentrations generally close to 1 ng g-1 lipids in the foodstuffs of animal origin, maximal concentrations higher than 2000 ng g-1 lipids have been reported in some egg samples. There are several potential sources of oral exposure of the hens to this pollutant. The hens could be exposed mainly to the α-HBCD isomer. Since the bibliographic synthesis highlights the absence of information about the α-HBCD kinetics in the laying hen, an in vivo experience has been realized and has allowed the estimation of the majority of the α-HBCD kinetic parameters in the laying hen. A physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model has been developed, calibrated by literature data, submit to a sensitivity analysis and some parameters have been adjusted on the basis of experimental data. A validation of the model has been attempted. This model has allowed to determine the influence of the main physiological characteristics of the laying hen exposed to the molecule on the α-HBCD accumulation in tissues and transfer to eggs. Among the physiological characteristics of concern, the body weight (BW) is the main feature influencing the α-HBCD kinetics. If the hen is exposed to the α-HBCD, a low BW and low laying performances predispose the hen to have higher concentrations of the molecule in all the matrices. The molting stage raises the body charge of the molecule. This model can be extrapolated to other animals and lipophilic molecules after modification of some parameters

La colistine est un vieil antibiotique, utilisé à la fois en médecine humaine et vétérinaire. Cependant, l'arsenal antibiotique étant de plus en plus limité, la colistine apparait comme un des derniers remparts dans la lutte contre les bactéries multi-résistantes chez l'Homme. Afin de préserver l'efficacité de la colistine, deux problématiques ont été abordées dans cette thèse : (i) les risques de sélection de résistance à la colistine en lien avec la découverte fin 2015 d'un gène porté par un plasmide (mcr-1). Ainsi, l'impact de l'usage de colistine par voie orale en production porcine a été évalué in vivo et une absence de sélection a été observée dans nos conditions expérimentales. De façon similaire, l'usage (minoritaire) de colistine en médecine humaine comme prophylaxie de décontamination digestive sélective (SDD) a été étudié chez des rats hébergeant un microbiote intestinal humain. Les résultats préliminaires ne montrent pas non plus d'effet de sélection. (ii) le développement d'un modèle pharmacocinétique basé sur la physiologie (PBPK) chez le porc pour l'usage par voie systémique de la colistine et de sa prodrogue, le colistine méthanesulfonate (CMS). Ce modèle a permis d'explorer la distribution tissulaire du CMS et de la colistine, notamment au niveau rénal où la toxicité est la plus fréquente. Comme application de ce modèle, l'estimation des temps d'attente avant abattage lors d'usage de CMS chez le porc a été effectué. Enfin, la capacité des modèles PBPK à réaliser des extrapolations intra et inter-espèces a été utilisé pour adapter ce modèle chez l'adulte et l'enfant, afin de pouvoir prédire les concentrations plasmatiques de colistine lors d'un traitement. / Colistin is an old antibiotic used in human and veterinary medicine. However, as less and less antibiotics are discovered, colistin is considered as a last-line antibiotic to fight against multi-drug resistant bacteria in human. In order to preserve the efficacy of colistin, two issues were investigated in this thesis:(i) Risks of selection of bacteria resistant to colistin, in conjunction with the discovery by the end of 2015 of a plasmid-mediated resistance gene (mcr-1). Thus, the impact of oral use of colistin in pigs was assessed in vivo and no selection was observed in our experimental conditions. Similarly, the use of colistin in human medicine for selective digestive decontamination was studied thanks to human flora‐associated rats. Preliminary results were also neither in favour of a selective effect of colistin.(ii) development of a physiologically-based pharmacokinetic model (PBPK) in pigs for the systemic use of colistin and its prodrug, the colistimethate sodium (CMS). This model provided a further insight into CMS and colistin tissue distribution, especially in kidneys where toxic effects are frequent. As a model application, the withdrawal period after use of CMS in pigs was estimated. Then, we used the ability of PBPK models to carry out intra and inter-species extrapolations in order to adapt this model in adults and children and eventually predict the plasmatic concentrations of colistin during a treatment with CMS.

L’amélioration du développement du médicament est un véritable défi et ceci encore plus dans le domaine de l’oncologie dans lequel le besoin d’avoir de nouvelles alternatives thérapeutiques est primordial. De plus, on note que le taux d’approbation des nouveaux anticancéreux après leur entrée en phase 1 fait partie des plus bas taux de toutes les aires thérapeutiques. De ce fait, ce processus doit être amélioré et l’utilisation de nouvelles approches faisant le lien entre développement préclinique et clinique par anticipation des propriétés pharmacocinétiques et d’efficacité pourrait être une perspective intéressante.L’objectif de ce travail est l’élaboration de stratégies basées sur la modélisation mathématique de données précliniques in vivo et in vitro afin d’anticiper le comportement chez l’homme d’un nouvel inhibiteur de bcl-2 développé par les Laboratoires Servier pour soutenir le développement clinique. Ce projet a été mené suivant différentes étapes :Premièrement, un modèle semi-mécanistique décrivant le mode d’action de la molécule a été établi chez la souris.Une stratégie d’extrapolation inter-espèces des caractéristiques PK utilisant la modélisation PBPK a été effectuée afin d’anticiper les profils temps-concentration chez l’homme.Des stratégies d’extrapolation de la partie PD basées sur différentes hypothèses ont été proposées pour prédire une efficacité chez l’homme et des doses à tester lors de l’étude clinique.Les prédictions obtenues ont ainsi été comparées aux résultats cliniques issus de la première étude réalisée chez l’homme confirmant le caractère utile de telles approches et la supériorité des stratégies bâties à l’aide de concepts semi-mécanistiques par rapport aux approches plus empiriques.Ce projet souligne donc le grand intérêt d’élaborer des approches translationnelles inter-espèces durant le développement du médicament et pourrait favoriser leur utilisation afin d’accélérer le développement de nouvelles entités, diminuant ainsi les risques d’échecs ainsi que les coûts financiers / Improvement of drug development is a very challenging question and even more in the field of oncology wherein the need for new medicines is crucial. In addition, the rate of approval for anticancer drugs after entry in phase I clinical trial was reported as one of the lowest of all therapeutic areas. Thereby, this process has to be improved, and the use of new approaches fulfilling the gap between preclinical and clinical settings by anticipating human pharmacokinetics and efficacy could be an interesting solution.The work is focused on the building of strategies based on mathematical modeling of in vivo and in vitro preclinical data to anticipate the behavior of a new bcl-2 inhibitor developed by Servier laboratories in human to support clinical development. This project was elaborated following different steps:Firstly, a semi-mechanistic relationship was established in mice to describe the mechanism of action of the compound.PK extrapolation strategy using PBPK modeling was performed to anticipate human concentration-time profiles.PD extrapolation strategies based on different assumptions were proposed to predict human efficacy and doses to be tested in clinical trial.Predictions obtained were consequently compared to clinical results from a First in Human study confirming the usefulness of such approaches and the superiority of mechanism-based strategies compared to more empirical approaches.Therefore, this project highlights the large interest of elaborating interspecies translational approaches during drug development and could promote their use to accelerate new entities development, decreasing the risks of failure and financial costs.