L'utilisation du sévoflurane comme hypnotique par voie inhalée pour sédation en réanimation est restée pendant longtemps confidentielle et ce pour deux raisons principales : l'antériorité de l'utilisation et donc la connaissance parfaite des protocoles par voie intraveineuse (benzodiazépines ou propofol) ainsi que l'adéquation des respirateurs aux protocoles d'anesthésie et non à la sédation. L'apparition de l'Anaesthetic Conservating Device (AnaConDa ou ACD), en se substituant à l'échangeur de chaleur et d'humidité sur le circuit respiratoire a permis le développement de protocoles de sédation utilisant les gaz halogénés à de faibles doses sur des périodes beaucoup plus longues que celles définies par son Autorisation de Mise sur le Marché (AMM) en anesthésie. Du fait de ses propriétés (faible volume de distribution, cinétique rapide, protection cardio-vasculaire) le sévoflurane est préféré aux protocoles intraveineux dans certaines indications. Ainsi, le CHU de Clermont-Ferrand s’est porté promoteur d’une étude clinique étudiant l’influence de longues périodes d’administration avec le filtre AnaConDa sur le comportement cinétique du gaz et la tolérance rénale des patients traités. Nous avons développé une méthode de dosage plasmatique par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse du gaz et de son métabolite et établi un protocole d'étude des paramètres pharmacocinétiques les plus déterminants de cette administration. 12 patients ont été inclus dans l'essai clinique. Les paramètres pharmacocinétiques calculés montrent que cette administration ne semble pas modifier la cinétique du sévoflurane par rapport à une administration classique du gaz sur de plus courtes périodes. Par ailleurs, la tolérance rénale des patients inclus est bonne. Ces résultats sont à confirmer par l'étude d'un plus grand nombre de patients en prenant en compte les populations particulières de malades tels que les obèses ou les insuffisants rénaux. / No abstract available

Les antibiotiques sont actuellement parmi les médicaments les plus utilisés, mais les schémas thérapeutiques optimaux ne sont pas toujours bien définis. Le but de cette thèse était de développer des modèles pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PK/PD) décrivant les profils de concentrations des antibiotiques ainsi que leurs effets et le développement de résistances bactériennes afin d’optimiser les schémas thérapeutiques.<br/>Un modèle PK de population sur la colistine et sa prodrogue, le colistine methanesulfonate (CMS), a été développé chez les patients recevant la colistine par voie aérosol et/ou sous hémodialyse (HD). Les résultats ont montré un net avantage de la voie aérosol pour le traitement des infections pulmonaires avec une dose de 2 MUI de CMS. Pour les patients sous HD une dose de 1.5 MUI de CMS 2 fois par jour est recommandée avec une dose supplémentaire de 1.5 MUI de CMS après chaque séance de HD.<br/>L’évaluation des performances de différents modèles PK/PD via à une approche par simulation a montré l’importance d’effectuer des études suffisamment longues ainsi que d’obtenir des données microbiologiques complémentaires afin de décrire le développement de la résistance bactérienne.<br/>Un modèle PK/PD incluant taux de mutation et résistance adaptative à la colistine d’une souche bioluminescente de Pseudomonas aeruginosa a été développé à partir de données in-vitro. Une résistance rapide, importante et partiellement réversible a été décrite. Ces résultats confirment l’importance des 24 premières heures dans le traitement des infections, que la colistine seule ne peut pas complétement éliminer les mutants de Pseudomonas aeruginosa et que des associations semblent nécessaires. / Antibiotics are among the most commonly prescribed drugs, however optimal dosages are not yet well defined. The aim of this thesis was to develop pharmacokinetic (PK) and pharmacokinetic-pharmacodynamics (PK/PD) models that characterize the course of antimicrobial drug concentrations and effects over time, with an emphasis on the development of resistance. These models were applied to optimize dosing regimens of antimicrobial therapies.<br/>A population PK model for colistin and its prodrug, colistin methanesulfonate (CMS) was developed in critically ill patients receiving colistin by nebulization and/or undergoing an intermittent hemodialysis (HD). Results predicted clear benefits of using aerosol delivery of 2MIU CMS dose for the treatment of pulmonary infections. For patients with HD session dosing regimen of CMS should be 1.5 MIU twice daily with an additional dose of 1.5 MIU after each HD session.<br/>An assessment of the performances of different PK-PD models by using a simulation approach have shown the importance of longer study designs and of complementary microbiological data to predict accurately bacterial resistance development.<br/> A semi-mechanistic PK/PD model that incorporates mutation rate and adaptive resistance development of a bioluminescent strain of Pseudomonas aeruginosa against colistin was developed based on in-vitro data. A high, quick and partially reversible resistance was described. These results confirm that the first 24 h of treatment are critical in the management of infections, that colistin alone cannot eradicate completely the mutants of Pseudomonas aeruginosa that were selected during the experiments and that combination therapies seem necessary.

Une étape critique au cours du développement de médicaments est la mesure ou la prédiction des concentrations du médicament dans un tissu cible, qui peuvent ensuite être liées à des mesures de leur efficacité ou leur toxicité. Les concentrations de médicaments ne pouvant être mesurées dans le cerveau humain, ils doivent être simulés ou prédits en utilisant des approches alternatives de modélisation. L'objectif de cette thèse est de développer in silico des approches de prédiction combinant à la fois des données précliniques in vitro et in vivo dans un modèle physiologique structuré, avec une stratégie translationnelle afin de permettre la simulation de concentrations totales et libres des médicaments dans le cerveau humain. Des modèles pharmacocinétiques physiologiques (PBPK) ont été développés dans cette thèse et évalués pour des médicaments de référence déjà sur le marché, et pour un médicament en cours de développement clinique dans l'industrie pharmaceutique. Ces modèles ont été développés à partir de stratégies de type « Bottom-up » sur la base de données in vitro pour la prédiction de la distribution des médicaments dans le cerveau et comparées à des méthodes de type «top-down » en utilisant des données in vivo. Cette thèse est une thèse sur article construite à partir de 5 articles scientifiques qui sont soit publiés soit en cours de soumission. Le premier article est une revue de la littérature publiée dans le Journal de l'AAPS. Cette revue discute les modèles PBPK disponibles actuellement et a permis d’élaborer des hypothèses de travail dans cette thèse afin de proposer des améliorations de ces modèles. Le deuxième article un article de recherche original publié dans Molecular Pharmaceutics. Cet article vise à démontrer l'élaboration d'une approche cohérente de modélisation pharmacocinétique chez le rat qui peut s’adapter en fonction de la quantité et de la qualité des données obtenues in vivo au cours du développement des médicaments. Un arbre de décision a été construit pour faciliter le paramétrage et la structure appropriée du modèle en fonction des données disponibles. Le troisième article est un article de recherche original publié dans Journal of Pharmaceutical Sciences. Cette étude porte sur le développement d'un modèle PBPK pour la prédiction de la pénétration cérébrale des médicaments, dans lequel son transfert à travers la BHE a été traité de façon mécanistique en séparant les paramètres régissant la quantité (perméabilité) à travers la BHE de sa liaison dans le tissu cérébral. Une stratégie de type vitro - vivo en fonction de la perméabilité des médicaments à travers les monocouches cellulaires in vitro a été proposé afin d'extrapoler la composante de transport actif du composé à l’aide de facteurs d’extrapolation (RAF). Deux autres articles sont en cours d’écriture ou soumis. Ces articles viennent compléter les approches de PBPK pour les médicaments du SNC décrites dans les deux autres articles originaux. Une dernière partie de la thèse constitue la discussion qui met très clairement en évidence l'importance du choix d’une approche de modélisation appropriée ou mieux encore la combinaison des approches fondées sur les connaissances physiologiques, les données expérimentales et les applications prévues dans le développement du médicament. L'avantage du paramétrage mécanistique dans ces modèles PBPK est qu’il améliore leur prédictivité et la simulation de différences inter-espèces. Cette thèse a considérablement contribué à démontrer la nécessité d’associer des données in vitro à des données in vivo dans la structuration des modèles PBPK qui se révèlent alors comme des outils précieux pour la prédiction de la pharmacocinétique cérébrale chez l'homme. / A critical step during drug development is the measurement or the prediction of drug concentrations in the target tissue, which can then be linked to measures of drug efficacy or toxicity. Drug concentrations cannot be directly measured in the human brain, and must be simulated or predicted using alternative modeling approaches. The objective of this thesis is to develop in silico approaches to predict BBB penetration of drugs, combining in vitro and in vivo preclinical data in a physiologically structured model, with a translational strategy to allow the simulation of total and free drug concentrations in the human brain. Physiologically based pharmacokinetic (PBPK) models were developed and evaluated for reference molecules already on the market, as well as for a drug currently under clinical development within the pharmaceutical industry. These models were developed based on both ‘bottom-up’ (model parameter values predicted from in vitro data) and ‘top-down’ (model parameters estimated from in vivo data) strategies. This thesis is comprised of 5 scientific papers which are either published or submitted to peer-reviewed journals. The first article is a review of the literature, published in the AAPS journal. This review discusses the currently published PBPK models available for the mechanistic prediction of BBB penetration of drugs, and proposes a strategy for in vitro-in vivo (IVIVE) extrapolation. The second article is an original research article published in Molecular Pharmaceutics. This article aims to show the development of a coherent pharmacokinetic modeling approach in the rat which can be adapted based on the quantity and quality of data obtained in vivo during the development of new drugs. A decision tree was constructed to enable the appropriate parameterization and model structure based on the available data. The third article is an original research article published in Journal of Pharmaceutical Sciences. This article was based on the development of a PBPK model for the mechanistic prediction of BBB penetration of drugs, in which the active and passive components of permeability were considered separately, as well as the intra-brain tissue binding parameters. An in vitro-in vivo strategy was proposed to extrapolate the active transport component using a relative activity factor (RAF) to account for in vitro-in vivo differences in transporter activity and/or abundance. Two additional articles are either submitted or under preparation. These articles extend the PBPK approaches described in the previous two published original research articles. The final part of this thesis consists of a discussion which emphasizes clearly the importance of the appropriate choice of modeling approach, or even better, a combination of approaches based on physiological knowledge, experimental data and knowledge gathered during the course of drug development. The advantage of mechanistic parameterization of PBPK models is the improved ability for inter-species extrapolation for the subsequent simulation of free or total drug concentrations within the human brain. This thesis has considerably contributed to this rapidly evolving field of CNS drug research and development, showing the importance of combining in vitro and in vivo data within a physiologically based model structure, thus providing a valuable tool for the quantitative prediction of the penetration of drugs in the human brain.

Les pharmacocinétiques de deux inhibiteurs de protéase, le lopinavir et l'atazanavir et celle d'un inhibiteur non nucléosidique de la transcriptase inverse, la névirapine, ont été étudiées chez l'enfant par une approche de population. Cette approche nous a permis d'étudier les différentes sources de variabilité pharmacocinétique de chaque molécule antirétrovirale. La prise en compte des relations concentration-effet précédemment établies chez l'adulte, nous a permis, concernant l'atazanavir et la névirapine, de ré-évaluer les recommandations posologiques chez l'enfant en termes d'efficacité et de toxicité. L'étude réalisée sur le lopinavir/ritonavir nous a conduits à comparer en termes de pharmacocinétique, d'efficacité et de tolérance, le changement de rythme d'administration de deux prises à une unique prise par jour. Les résultats obtenus ont mis en évidence dans les trois études une augmentation de la clairance et du volume de distribution apparents en fonction du poids. Pour l'atazanavir, il a été montré que la co-administration de ritonavir ou de ténofovir résulte respectivement en une diminution ou augmentation de sa clairance apparente. Pour la névirapine, un effet de l'âge sur sa biodisponibilité a été mis en évidence, la biodisponibilité relative augmentant avec l'âge. En conclusion, le changement de rythme d'administration du lopinavir/ritonavir s'est avéré être équivalent sur le plan pharmacocinétique, mais a résulté en une baisse de la proportion de patients présentant une charge virale indétectable. Les recommandations posologiques actuelles d'atazanavir/ritonavir pourraient mener à un sur-dosage pour l'intervalle de poids 32-50 kg. Les doses de névirapine recommandées par l'Organisation Mondiale de la Santé pourraient mener à un sous-dosage pour les enfants pesant entre 3 et 10 kg. / The pharmacokinetics of two protease inhibitors, lopinavir and atazanavir and that of a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors, nevirapine, has been studied in children by a population approach. This approach allowed us to study the factors affecting the pharmacokinetic variability of each antiretroviral drug. Based on adult concentration-effect relationships, we evaluated the recommended dosage of atazanavir and nevirapine in children in terms of efficacy and toxicity. The study of lopinavir led us to compare in terms of pharmacokinetics, efficacy and safety, a switch from the twice-daily to the once-daily lopinavir/ritonavir regimen. These three studies showed that the apparent clearance and the apparent volume of distribution increased allometrically with body weight. For atazanavir, it was shown that co-administration of ritonavir or tenofovir resulted respectively in a decrease or increase of its apparent clearance. For nevirapine, an effect of age on its bioavailability was pointed out, the relative bioavailability increased with age. In conclusion, the switch of lopinavir/ritonavir regimen was found to be to be equivalent in terms of pharmacokinetics, but resulted in a decrease in the proportion of patients with undetectable viral load. Current dosing recommendations for atazanavir/ritonavir may lead to over-dosage for the body weight range 32-50 kg. Doses of nevirapine recommended by the World Health Organization could lead to under-dosing for children weighing between 3 and 10 kg.

Le pazopanib est un inhibiteur de tyrosine kinase (ITK) multicible indiqué dans le traitement de cancers du rein métastatiques et de sarcomes des tissus mous métastatiques. Comme les autres ITK, il présente une forte variabilité pharmacocinétique (PK) interindividuelle et ses relations pharmacocinétiques-pharmacodynamiques (PK/PD) en font un candidat de choix pour un suivi thérapeutique pharmacologique, permettant de proposer une dose optimale adaptée à chaque patient. La pratique clinique s'oriente vers une utilisation des ITK en association avec d'autres médicaments anti-cancéreux afin de potentialiser l'activité anti-tumorale. Ainsi, les études de phase I en association prévoient des explorations PK permettant d'évaluer l'existence d'éventuelles interactions PK entre les médicament(s) associé(s). Les données PK issues de deux études de phase I impliquant le pazopanib en association soit avec le bevacizumab, soit avec le cisplatine, ont été analysées. L'analyse PK par méthodologie de PK de population a confirmé la forte variabilité PK interindividuelle du pazopanib et a permis d'identifier les différentes sources de variabilités : inter-, intraindividuelle et variabilité due à une interaction médicamenteuse. Le pazopanib est très fortement lié aux protéines plasmatiques (>99%). L'étude de ses concentrations libres permet d'avoir accès aux concentrations pharmacologiquement actives. Ainsi, une méthode de dialyse à l'équilibre couplée à un dosage par UPLC/MS-MS a été mise au point afin de déterminer la fraction libre plasmatique du pazopanib in vitro et ex vivo. Les relations PK/PD entre concentrations libres et survenue de toxicités par rapport aux concentrations totales ont été étudiées / Pazopanib is a multitarget tyrosine kinase inhibitor (TKI) approved for the treatment of advanced renal cell carcinoma and metastatic soft tissue sarcoma. Like most TKI, pazopanib exhibits a large inter-individual pharmacokinetic (PK) variability, with a 1:8 plasmatic exposure variation factor between individuals. Pharmacokinetic/Pharmacodynamic (PK/PD) relationships suggest that therapeutic drug monitoring would be useful for individualized dosing of this drug. In current clinical practice, TKI are often combined with other anticancer drugs in order to optimise anti-tumour activity. However, therapeutic combinations can potentially lead to drug interactions. Therefore, PK investigations are needed in order to evaluate any PK interaction between each compound. PK data from two different phase I studies evaluating pazopanib in combination either with a cytotoxic, cisplatin, or with another targeted therapy, bevacizumab, were analysed. PK analysis of both studies using a population PK approach, confirmed the high inter-individual PK variability of pazopanib and allowed us to quantify different sources of variability: inter-, intra- patient variability and variability due to drug-drug interactions. Pazopanib is very highly bound to plasma proteins (>99%). Unbound drug concentrations in plasma are thought to be a more reliable indicator of the therapeutic target. Therefore equilibrium dialysis method coupled with UPLC/MS-MS assay has been optimized for the determination of plasma unbound fraction of pazopanib in vitro and ex vivo. PK/PD relationships between unbound plasma concentrations and toxicity in comparison with total plasma concentrations were studied for pazopanib.

Pas de résumé fourni. / No summary available.

La médecine actuelle, basée sur les preuves, et la recherche de standardisation qui l’accompagne, sont-elles compatibles avec la variabilité intra- et interindividuelle de la réponse au traitement observée chez les patients ? Au travers de trois interrogations successives (1- La variabilité est-elle significative en infectiologie ; 2- Peut-on décrire et modéliser cette variabilité ; 3- Comment utiliser ces connaissances pour évaluer l’intérêt de stratégies thérapeutiques), nous montrons qu’il ne semble pas possible d’ignorer cette variabilité, que la modélisation pharmacocinétique-pharmacodynamique permet de la décrire de manière satisfaisante, et que nombre de stratégies thérapeutiques actuelles la prennent insuffisamment en compte. Ces résultats remettent en cause les pratiques actuelles de calculs des posologies, dont l’usage exclusif de covariables, et soulignent l’intérêt du suivi thérapeutique et de l’individualisation des posologies / Are Evidence-Based Medicine and its associated search for standardization compatible with the patient intra- and interindividual variability in therapeutic response? Through three successive questions (1 – Is variability significant in infectious diseases ; 2 – Is it possible to describe and model this variability ; 3 - How can we apply this information to evaluate the usefulness of therapeutic strategies), we show that it does not seem possible to ignore this variability, and that pharmacokinetic-pharmacodynamic modeling can describe it adequately. This study also shows that many current treatment strategies do not take into account this variability sufficiently. These findings challenge the relevance of current practices in drug dosage regimens calculation, including the exclusive use of covariates, and underline the interest of therapeutic drug monitoring and individualized drug therapy

Nous avons développé des nanoparticules d’une prodrogue de glucocorticoïde, la dexaméthasone palmitate (DXP) à visée thérapeutique dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Cette maladie auto-immune est caractérisée par une inflammation articulaire, une érosion osseuse et cartilagineuse et une dérégulation du système immunitaire. Parmi les traitements indiqués dans la PR, l'utilisation des glucocorticoïdes est limitée par leurs effets secondaires importants induits par leur pharmacocinétique défavorable. Afin de traiter la PR par voie intraveineuse, la formulation de nanoparticules PEGylées semble indispensable afin d’échapper au phénomène d’opsonisation et d’espérer obtenir une accumulation spécifique au niveau des articulations inflammées. Pour cela, nous avons développé des nanoparticules de DXP (DXP-NP) stabilisées par le DSPE-PEG2000.Les caractéristiques physico-chimiques des nanoparticules obtenues ont été évaluées ainsi que leur stabilité au cours du temps. La structure interne des nanoparticules définie comme amorphe ainsi que leur très fort taux de charge prouvent ainsi l’impact du DSPE-PEG2000 dans l’organisation moléculaire des DXP-NP. In vivo, l’étude de la pharmacocinétique et de la biodistribution des DXP-NP suite à leur administration intraveineuse a démontré une circulation prolongée du système. Dans un modèle murin de polyarthrite rhumatoïde, les DXP-NP ont démontré leur accumulation spécifique dans les articulations inflammées en corrélation avec une supériorité thérapeutique significative en comparaison avec la molécule libre hydrosoluble. Des études histologiques ainsi que l’évaluation du traitement sur l’apparition d’effets indésirables complètent l’étude in vivo. / We developed nanoparticles of a glucocorticoid prodrug, dexamethasone palmitate (DXP) for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). Joint inflammation, bone and cartilage erosion and dysregulation of the immune system characterize this autoimmune disease. Among the treatments indicated in RA, the use of glucocorticoids is hampered by their side effects induced by their unfavorable pharmacokinetics. To treat RA intravenously, the formulation of PEGylated nanoparticles seems essential in order to escape from opsonization and to obtain a specific accumulation in the joints inflamed. Therefore, we developed DXP nanoparticles (DXP-NPs) stabilized by the DSPE-PEG2000.The physicochemical characteristics of the nanoparticles obtained were evaluated as well as their stability over time. The amorphous internal structure of the nanoparticles and their very high drug loading thus prove the impact of DSPE-PEG2000 in the molecular organization of DXP-NPs. In vivo, the study of the pharmacokinetics and biodistribution of DXP-NPs following intravenous administration demonstrated prolonged circulation of the system. In a mouse model of rheumatoid arthritis, DXP-NPs their demonstrated specific accumulation in inflamed joints in correlation with significant therapeutic superiority in comparison with the water-soluble free molecule. Histological studies as well as adverse events evaluation supplemented the in vivo study.

La fumée de cigarette peut endommager plusieurs organes de notre organisme, causant des maladies chroniques sévères et divers types de cancers. Elle interagit notamment avec les enzymes de métabolisme des médicaments de phase I et II, et contribue ainsi à la perturbation de la pharmacocinétique de divers médicaments chez les fumeurs. Les transporteurs membranaires sont des acteurs majeurs de l'absorption, la distribution et l'élimination de médicaments, et certains sont impliqués dans les interactions médicamenteuses. De plus, ils assurent le flux des molécules endogènes physiologiques vitales, et l'élimination de divers xénobiotiques toxiques non seulement chez les mammifères mais aussi chez les êtres unicellulaires, comme les levures. Ces transporteurs sont des cibles potentielles de la fumée de cigarette. D’où l'importance d'étudier l'interaction de la fumée de cigarette et de ses composés avec les transporteurs membranaires. Nos résultats démontrent que le condensat de fumée de cigarette (CSC) modifie l'activité fonctionnelle et/ou l'expression de plusieurs transporteurs hépatiques et rénaux in vitro dans des modèles cellulaires hépatiques et/ou non-hépatiques, notamment les OATPs (organic anion transporting polypeptide), l'OCT1 (organic cation transporter 1), la BCRP (breast cancer resistance protein) et l'OAT3 (organic anion transporter 3). Une implication remarquable du récepteur Ah (AhR) est mise en évidence dans la régulation de l'expression de certains transporteurs comme la MRP4 (multidrug resistance-associated protein), la BCRP, l'OAT2 et l'OCT1 dans des cellules HepaRG exposées au CSC. De plus, chez la levure Saccharomyces cerevisiae, le CSC inhibe l'activité d'efflux notamment des transporteurs de la rhodamine 123 et de la caféine, et induit, après trois heures, leur expression avec d'autres gènes qui sont aussi impliqués dans la résistance aux xénobiotiques comme les transporteurs de la membrane plasmique le Pdr5, le Snq2, le Pdr10, le Pdr15 et le Tpo1. Enfin, un effet inhibiteur remarquable des amines aromatiques hétérocycliques (AAH) est mis en évidence in vitro, notamment celui de Trp-P-1 et de Trp-P2 sur l'activité des transporteurs OCT1 et OCT2. De plus, les données in silico suggèrent que des descripteurs moléculaires des AAH comme l'AMW (average molecular weight), la qnmax (maximum negative charge) et le SPP (submolecular molarity parameter), sont des paramètres cruciaux de l'inhibition commune des OCT1, OCT2 et OCT3 par les AAH. Le CSC est donc un modulateur bifonctionnel, qui peut intervenir dans la régulation de l'activité et de l'expression des transporteurs membranaires hépatiques et rénaux, ainsi que ceux chez la levure. De telles interactions peuvent contribuer à l'altération de la pharmacocinétique des médicaments et des composés endogènes chez les fumeurs, d’où l'évaluation de l'exposition hépatique et rénale au CSC demeure indispensable. / Cigarette smoke can damage every part of our body, causing severe chronic diseases and various types of cancers. It also interacts with drug metabolizing enzymes of phase I and II, and thus contributes to pharmacokinetics disruption of various drugs in smokers. Membrane drug transporters are major actors involved in drugs absorption, distribution and elimination, and some are involved in drug-drug interactions. In addition, membrane drug transporters ensure the flow of vital physiological endogenous molecules, and the elimination of various toxic xenobiotics, not only in mammals but also in unicellular organisms, especially in yeasts. Therefore, this indicates the importance of studying the interaction of cigarette smoke and its contained chemicals with drug transporters. Our results demonstrate that cigarette smoke condensate (CSC) modifies the functional activity and / or expression of several hepatic and renal transporters in vitro in hepatic and / or non-hepatic cellular models, including OATPs (organic anion transporting polypeptide), OCT1 (organic cation transporter 1), BCRP (breast cancer resistance protein) and OAT3 (organic anion transporter 3). A remarkable implication of Ah receptor (AhR) was also demonstrated in MRP4 (multidrug resistance-associated protein), BCRP, OAT2 and OCT1 expression regulation in HepaRG cells exposed to CSC. In addition, in Saccharomyces cerevisiae, CSC inhibits the efflux activity of at least the rhodamine 123 and caffeine transporters, and induces, after three hours, their expression and that of others involved in xenobiotic resistance such as plasma membrane transporters Pdr5, Snq2, Pdr10, Pdr15 and Tpo1. Finally, a remarkable inhibitory effect of heterocyclic aromatic amines (HAA) is demonstrated in vitro, in particular that of Trp-P-1 and Trp-P-2 on the activity of OCT1 and OCT2. In addition, in silico data suggest that molecular descriptors of HAA such as AMW (average molecular weight), qnmax (maximum negative charge) and SPP (submolecular molarity parameter), may represent crucial parameters for common inhibition of OCT1, OCT2 and OCT3 transporters by HAA. Thus, CSC acts as bifunctional modulator, which can regulate activity and expression of hepatic and renal drug transporters as well as some membrane transporters in yeasts. Such interactions may contribute to the alteration of the pharmacokinetics of drugs and endogenous compounds in smokers, hence the evaluation of hepatic and renal exposure to CSC remains essential.

Les transporteurs membranaires jouent un rôle primordial dans la pharmacocinétique de médicaments mais aussi dans le transport de composés endogènes. La maîtrise de modèle in vitro permettant d’évaluer leur implication dans des interactions médicamenteuses, notamment au niveau hépatique, est donc primordiale. L’utilisation de ces modèles permettra aussi de déterminer l’impact potentiel de contaminants environnementaux, comme les particules diesel, sur l’expression fonctionnelle de transporteurs. Nos résultats démontrent la fiabilité de modèles hépatocytaires (hépatocytes et cellules d’hépatome HepaRG) en culture monocouche pour l’étude du transport membranaire de médicaments. Grâce à ces modèles, nous avons mis en évidence que des extraits de particules diesel (DEPe) peuvent modifier l’expression et/ou la fonction de transporteurs membranaires hépatiques, les Organic Anion Polypeptide Transporter (OATP) et les Multidrug Resistance associated Protein (MRP). Au niveau pulmonaire, les DEPe peuvent aussi augmenter l’expression du complexe LAT1/CD98hc, un complexe protéique de transport d’acides aminés souvent associé à de mauvais pronostics dans les cas de cancer du poumon. En conclusion, nos résultats mettent en évidence que les DEPe peuvent intervenir dans la régulation de l’activité et de l’expression de transporteurs membranaires tant au niveau hépatique qu’au niveau pulmonaire. / Membrane transporters play a major role in the pharmacokinetic of drugs and in the transport of endogenous compounds. The development of in vitro models for the study of their expression and activity is therefore important to consider, notably for analyzing their interactions with drugs or environmental contaminants such as diesel exhaust particles. Our results demonstrated the reliability of hepatocytic cells (hepatocytes and highly differentiated hepatoma HepaRG cells) in monolayer culture for the study of membrane transport of drugs. Using these models allowed us to demonstrate that extracts of diesel exhaust particles (DEPe) can alter the expression and / or function of major liver transporters such as organic anion transporting polypeptides (OATP) and Protein Multidrug associated Resistance (MRP). In lung cells, DEPe can increase the expression of complex LAT1 / CD98hc a protein complex, that is associated with poor prognosis in lung cancer. In conclusion, our results demonstrated that DEPe can regulate activity and expression of membrane transporters at hepatic and lung level.