Les microparticules (Mps) sont des vésicules libérées lors de l'activation cellulaire et de l'apoptose. Des taux élevés de Mps et des altérations vasculaires induites par les Mps ont été décrites dans différentes maladies à composante inflammatoire. A ce jour, la participation et le rôle de Mps dans la maladie de Crohn (MC) ne sont pas encore élucidées. L'objectif de cette thèse a été d'étudier si les Mps issues de patients atteints de MC (MCMPs) jouent un rôle dans la régulation de la fonction endothéliale et de la réactivité vasculaire dans cette maladie. En particulier a été évaluée une corrélation entre leur rôle et l'état de la maladie. Deuxièmement, nous avons évalué les effets de MCMPs dans la phase active et inactive sur différents tissus y compris le côlon un des principaux tissus cibles impliqués dans la maladie. Nous avons montré que les patients atteints de MC présentent un taux augmenté de Mps circulantes par rapport aux sujets sains et que les MCMPs sont capable d'induire une dysfonction endothéliale et une hyperéactivité vasculaire dans l'aorte de souris par une altération de l'équilibre entre la production de NO, les métabolites de COX-2 et les ROS. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous rapportons que les MCMPs jouent un rôle dans la production de NO et le stress oxydant dans différents tissus, notamment le côlon et pourraient être liées à des voies de signalisation concernant les cytokines inflammatoires impliquées dans la MC. L'ensemble des résultats suggère que les MCMPs peuvent être considérés comme des marqueurs de la fonction endothéliale, blessure et inflammation permettant d'envisager les Mps comme cibles pharmacologiques de cette maladie.

La dissolution est considérée comme une des méthodes clés durant le développement d'une forme pharmaceutique et pour le suivi de la qualité après mise sur le marché. En phase de développement précoce l'étude de la vitesse de dissolution est utilisée dans la sélection des formulations avant les études toxicologiques et les premiers tests sur l'homme. En phases de développement avancées la dissolution est réalisée principalement pour comparer de nouveaux prototypes, optimiser le procédé de fabrication, s'assurer la reproductibilité de lot à lot et évaluer le suivi de stabilité. Bien que la dissolution in vitro soit une méthode précisement décrite et largement utilisée dans l'industrie pharmaceutique, plusieurs défis existent encore dans ce domaine d'application. En particulier en ce qui concerne l'identification et la compréhension des différents paramètres critiques qui contrôlent la libération du principe actif (PA) pure et à partir de sa forme pharmaceutique. Avec l'établissement de corrélations in vitro/in vivo (IVIVC) la dissolution se place alors comme un indicateur sensible et fiable des performances in vivo. Ce travail se concentre sur l'utilisation optimum des méthodes de dissolution existantes et explore quelques alternatives simples pour poser les fondations des approches de "Quality by Design" (QbD) et des corrélations in vitro/in vivo (IVIVC). La dissolution appliquée au PA et à différentes formes pharmaceutiques (libération immédiate et retardée) et ceci à différentes phases du développement ainsi que pour les génériques a été explorée. Les résultats obtenus ont permis la sélection de méthodes de dissolution de control qualité simples et peu couteuses qui idéalement peuvent aussi servir de test de substitution pour la prédiction de la performance in vivo. Les perspectives futures et le rôle central de la dissolution sont présentés et discutés.

Nous nous sommes intéressés à l'activité antipaludique du bleu de méthylène (BM), qui fut la première molécule de synthèse utilisée dans le traitement des accès palustres. Nous avons montré que le BM est actif sur des souches cultivées de Plasmodium falciparum d'origines géographiques et de chloroquino-sensibilités différentes (CI50<10nM). Il est aussi actif sur le cycle sanguin de Plasmodium murin (DE50<15mg/Kg), mais pas sur la phase hépatique. Les stades érythrocytaires les plus sensibles sont les stades jeunes. Les associations avec les traitements classiques sont de type : antagoniste avec amodiaquine ; antagonisme-additif avec atovaquone, doxycycline, pyrimethamine ; additive-pas d'interaction avec artemether, chloroquine, mefloquine, primaquine et synergique avec la quinine. Nous avons montré par spectrométrie UV, CCM et spectrométrie de masse, qu'il n'y a pas de liaison entre le BM et l'hème. Nous avons également mis au point une nouvelle technique pour mesurer la transformation de l'hème par le glutathion et mesurer ainsi l'activité des drogues sur cette transformation.

Notre laboratoire, Laboratory of Biochemical Pharmacology (LOBP), dirigé par Dr R.F. Schinazi, est spécialisé dans la recherche sur les nucléosides analogues et plus particulièrement les inhibiteurs de la transcriptase inverse. Au sein de ce laboratoire, l'équipe de pharmacologie a pour rôle d'étudier le métabolisme des molécules en développement ainsi que des molécules déjà commercialisées dans des cellules humaines en culture. Les résultats obtenus guident les chimistes vers une synthèse de composés plus actif et moins toxiques. Pour les molécules les plus avancées, comme l'amdoxovir TM , les études réalisées au laboratoire relèvent du stade II d'essai clinique. Le rôle de l'équipe analytique est de réaliser toutes les mesures liées aux essais cliniques et cellulaires. Pour cela, nous avons choisi d'utiliser des instruments permettant des mesures spécifiques avec une sensibilité suffisante pour mesurer des quantités de l'ordre du ppb. Notre choix s'est donc porté sur la chromatographie haute performance en phase liquide couplée à un spectromètre de masse de type triple quadrupôle. Puisque seuls les métabolites phosphorylés des nucléosides analogues sont actifs dans les cellules, il fut nécessaire de développer une méthode pour analyser ces composés polaires. Cette méthode, présentée dans le premier chapitre, permet l'analyse simultanée de la plupart des métabolites de nucléosides analogues commercialisés, ceux de l'amdoxovir et des nucléotides naturels présents dans les cellules. Les limites de détections sont telles que de très faibles niveaux de triphosphates ont pu être quantifiés dans les macrophages. Ces résultats sont présentés à la fin du second chapitre. Dans le deuxième chapitre, nous avons voulu approfondir nos connaissances sur le métabolisme de l'amdoxovir dans les lymphocytes. Pour cela, nous avons testé l'amdoxovir en présence de nucléosides susceptible d'inhiber sa phosphorylation. Puis nous avons établit l'absence d'interaction directe entre l'amdoxovir et trois autres nucléosides analogues commercialisés. Finalement, des études plus poussées sur les nucléotides naturels donnent une indication pour expliquer les effets synergiques entre l'amdoxovir et la zidovudine. Dans le dernier chapitre, nous présentons le développement et la validation d'une méthodologie permettant de mesurer simultanément les niveaux d'amdoxovir, de son métabolite principal et de la zidovudine dans des échantillons de plasma humain. Cette méthode a été appliquée à une étude clinique dont les résultats sont brièvement décrits.

The aryl hydrocarbon receptor (AHR) is a ligand-activated signaling molecule which controls tumor growth and metastasis, T cell differentiation, and liver development. Expression levels of this receptor protein are sensitive to the cellular p23 protein levels in immortalized cancer cell lines. As little as 30% reduction of the p23 cellular content can suppress the AHR function. Here we reported that down-regulation of the p23 protein content in normal, untransformed human bronchial/tracheal epithelial cells to 48% of its content also suppresses the AHR protein levels to 54% of its content. This p23-mediated suppression of AHR is responsible for the repression of (1) the ligand-dependent induction of the cyp1a1 gene transcription; (2) the benzo[a]pyrene- or cigarette smoke condensate-induced CYP1A1 enzyme activity, and (3) the benzo[a]pyrene and cigarette smoke condensate-mediated production of reactive oxygen species. Reduction of the p23 content does not alter expression of oxidative stress genes or production of PGE2. Down-regulation of p23 suppresses the AHR protein levels in two other untransformed cell types, namely human breast MCF-10A and mouse immune regulatory Tr1 cells. Collectively, down-regulation of p23 suppresses the AHR protein levels in normal and untransformed cells and can in principle protect our lung epithelial cells from AHR-dependent oxidative damage caused by exposure to agents from environment and cigarette smoking. The AHR is expressed in triple-negative and non-triple-negative breast cancer cells. It affects breast cancer growth and crosstalk with the estrogen receptor signaling. Normally the AHR is degraded shortly after ligand activation via the action of 26S proteasome. Here we report that the piperazinylpyrimidine compound Q18 triggers AHR protein degradation which is mediated through chaperone-mediated autophagy in triple-negative breast cancer cells (MDA-MB-468 and MDA-MB-231). This lysosomal degradation of AHR exhibits the following characteristics: (1) not observed in non-triple-negative breast cancer cells (MCF-7, T47D, and MDA-MB-361); (2) inhibited by progesterone receptor B but not estrogen receptor alpha; (3) reversed by chloroquine but not MG132; (4) required LAMP2A; (5) triggered by 6 amino-nicotinamide and starvation and (6) involved AHR-LAMP2A interaction mediated by 6 amino-nicotinamide and starvation. The NEKFF sequence localized at amino acid 558 of human AHR is a KFERQ-like motif of chaperone-mediated autophagy, essential for the LAMP2A-mediated AHR protein degradation.

Aujourd'hui, l'encapsulation de protéines dans le but de chercher une action prolongée reste un défi dans le domaine de microencapsulation. Ce sujet de recherche attire beaucoup l'attention des chercheurs depuis des décennies en raison des avantages que l'encapsulation de protéines pourrait apporter au confort du patient et à l'efficacité du traitement thérapeutique. L'encapsulation de protéines dans des systèmes polymériques comme par exemple des microparticules de PLGA (polylactique- glycolique-acide) est une des approches permettant d'atteindre ce objectif. Nombreuses méthodes d'encapsulation ont été décrites mais le point négative généralement observé dans ces méthodes est l'utilisation des solvants organiques volatiles, considérés toxiques pour la santé humaine et l'environnement. Le but de ce travail était d'élaborer de nouveaux procédés de préparation de particules de PLGA en vue de l'encapsulation de protéine. Des solvants miscibles avec l'eau, non-volatiles et peu-toxiques (glycofurol, ,isosorbide dimethyl ether) ont été choisis pour l'utilisation dans des procédés présentés dans ce travail. Le CO2 pressurisé, possédant des propriétés physicochimiques fortement modulables, a été utilisé pour le développement de ces nouveaux procédés. Différents procédés ont été développés en basant soit sur le phénomène de séparation de phase, soit sur la méthode d'émulsification/extraction. Des particules sphériques de taille variant de 0.3 à 30 μm ont été générés avec le rendement d'encapsulation satisfaisant (65-80%). Les détails de la formulation sont présentés et le mécanisme de formation de particules est discuté. La méthodologie de plan d'expérience a été utilisée pour évaluer l'influence des paramètres opératoires et pour prédire le rendement d'encapsulation dans le domaine expérimental choisi.

Le diabète est une pathologie dont l'incidence est en constante augmentation ces dix dernières années. Le traitement de base actuel repose sur l'insulinothérapie pour la régulation de la glycémie, et sur plusieurs molécules de référence du système cardiovasculaire pour ses complications. Pourtant la pathologie est toujours en progression et une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans son développement est nécessaire afin d'améliorer la prise en charge des patients diabétiques. C'est dans ce contexte que se place notre étude, où nous avons clarifié le rôle du récepteur de type 2 à l'angiotensine II ( AT2R ) dans le développement et les complications liées à la pathologie diabétique. En effet, le système rénine-angiotensine occupe une place centrale dans la physiopathologie du diabète et n'est aujourd'hui ciblé que par des antagonistes du récepteur de type 1 à l'angiotensine II ( AT2R ) ou des inhibiteurs de l'enzyme de conversion. Nous montrons ici à l'aide de deux modèles de diabète ( de type 1 et de type 2 ) et d'un modèle de souris déficientes en AT2R qu'il possède de façon intéressante deux rôles opposés dans cette pathologie : un rôle protecteur dans l'induction et le développement du diabète, et un rôle perturbateur au niveau vasculaire. En effet il prévient l'augmentation de la glycémie mais renforce la dysfonction endothéliale et le remodelage vasculaire associés au diabète. Ces résultats ouvrent sur de nombreuses perspectives thérapeutiques quant à la modulation pharmacologique d'AT2R dans le diabète.

Deux différents types de vecteurs, les nanocapsules lipidiques (LNC) et les systèmes multimodulaires (MMS) ont été développés pour l'administration par voie systémique de deux types d'acides nucléiques, l'ADN et les petits ARN à interférence (siRNA). Ces vecteurs sont formulés à base de complexes d'acides nucléiques et de lipides cationiques (lipoplexes) qui ont été soit encapsulés au coeur des LNC, soit recouverts de stabilisateurs stériques afin de former des MMS. Une partie du travail a consisté à développer des vecteurs de siRNA et à les caractériser par des méthodes physico-chimiques. En fonction du lipide cationique utilisé, jusqu'à 65% de siRNA ont pu être encapsulés dans les LNC, en présentant des caractéristiques appropriées pour une administration par voie systémique. La seconde partie a consisté à approfondir la caractérisation des vecteurs d'ADN et à analyser leur profil de distribution en utilisant de l'imagerie par fluorescence in vivo. Chez la souris saine, les vecteurs d'ADN ont présenté des profils de biodistribution spécifiques à leur composition. Sur deux modèles tumoraux (gliome sous-cutané et mélanome), les vecteurs ayant un temps de circulation prolongé ont également montré une co-localisation intéressante avec les cellules tumorales. Afin de mettre en évidence l'efficacité de ces vecteurs, un plasmide codant pour la tymidine kinase du virus herpes simplex (HSV-tk) a été encapsulé et administré. Puis un traitement par le ganciclovir (GCV) basé sur l'approche par gène suicide a été effectué. Les premiers résultats sont concluants, montrant une baisse de croissance tumorale après quelques jours de traitement aussi bien dans le modèle de gliome que dans celui du mélanome. Ces résultats indiquent que ces outils sont prometteurs pour une variété d'applications en thérapie génique.

L'objectif de cette étude a été de formuler et caractériser des émulsions simples huile/eau d'intérêt pharmaceutique stabilisées par de la β-lactoglobuline (β-lg), de la gomme arabique (GA), de la gomme xanthane (GX) et des mélanges β-lg:GA et β-lg:GX. Les concentrations massiques totales des dispersions de biopolymères étaient de 1 % et ont été augmentées à 2,5 % si les émulsions formulées n'étaient pas stables. Le mélange β-lg:GA a été réalisé à pH 4,2 afin de permettre la formation de complexes par interactions électrostatiques attractives entre la β-lg et la GA. Deux ratios β-lg:GA ont été étudiés : 2:1 et 1:2. Enfin, le mélange β-lg:GX a été effectué à pH 7, où les deux biopolymères étant chargés négativement ne se complexent pas et à un ratio de 1:1. Une étude de stabilité des émulsions a été menée sur 6 mois. Les stabilités obtenues ont pu être classées par ordre croissant : GA 2,5 % < β-lg:GA 2,5 % < β-lg 2,5 % < GX 1 % = β-lg:GX 1 %. Plusieurs mécanismes de stabilisation ont été mis en évidence grâce à l'étude des propriétés interfaciales des biopolymères, à l'étude des propriétés rhéologiques des émulsions et à des observations au microscope confocal à balayage laser des émulsions après marquage des biopolymères à la fluorescence. La β-lg et la GA sont toutes deux capables de s'adsorber à l'interface des globules huileux alors que la GX augmente la viscosité de la phase continue. L'association β-lg:GA conduit à la formation d'une double couche interfaciale stabilisante. Enfin, l'association β-lg:GX combine les mécanismes de stabilisation de la protéine, par adsorption interfaciale et de la gomme, par augmentation de la viscosité de la phase continue.

L'angiogenèse, la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, joue un rôle crucial dans la croissance des tumeurs malignes et le développement des métastases. Elle est médiée notamment par le facteur de croissance vasculaire endothélial (VEGF), cible thérapeutique de nouveaux médicaments anti-angiogéniques comme l'aflibercept (Zaltrap , développé conjointement par Regeneron et Sanofi). Il s'agit d'une protéine de fusion comportant des domaines des récepteurs VEGFR-1VEGFR-2 et un fragment Fc des IgG1. Il bloque le VEGF A, le VEGF-B ainsi que le facteur de croissance placentaire (PIGF) et donc l'angiogenèse. Du fait de cette liaison, les propriétés pharmacocinétique (PK)/pharmacodynamique (PD) de ce nouveau médicament deviennent plus complexes. Dans cette thèse, nous avons étudié le mécanisme d'action de l'aflibercept en développant des modèles PK/PD de population. Nous avons tout d'abord construit le modèle PK conjoint de l'aflibercept libre etchez les volontaires sains grâce aux données riches. Nous avons ensuite appliqué avec succès ce modèle aux données chez les patients atteints de cancer et étudié également l'influence de facteurs physiopathologiques sur leur PK. Ce modèle a permis de simuler les différents schémas d'administration et de supporter le choix de dose thérapeutique. Afin de mieux évaluer l'efficacité de l'aflibercept, nous avons par la suite construit un modèle PD caractérisant l'inhibition de la croissance tumorale sous l'effet combiné de l'afliberceptdu FOLFIRI (5-fluorouracile, la leucovorine et l'irinotécan) chez les patients atteints du cancer colorectal métastatique. L'incertitude liée à l'estimation des paramètres dans des modèles complexes peut être biaiséeparfois n'est pas obtenue. Nous avons donc étudié par simulation l'incertitude des paramètres obtenue par différentes méthodes de bootstrap permettant de rééchantillonner deux niveaux de variabilité (inter- sujet et résiduelle) dans les modèles non linéaires à effets mixtes (MNLEM). Ainsi, nous avons montré que le bootstrap ne fournit de meilleures estimations de l'incertitude des paramètres que dans les MNLEM avec une forte non linéarité par rapport à l'approche asymptotique. Le bootstrap par paires fonctionne aussi bien que le bootstrap non paramétrique des effets aléatoires et des résidus. Cependant, ils peuvent être confrontés à des problèmes pratiques, par exemple des distributions asymétriques dans les estimations des paramètres et des protocoles déséquilibrés où la stratification pourrait être insuffisante.