La variabilité des concentrations plasmatiques mesurées lors d’une anesthésie générale avec le propofol est directement reliée à une variabilité inter-animale, sa pharmacocinétique. L’objectif de cette étude est de caractériser la pharmacocinétique du propofol et de rechercher les effets des caractéristiques démographiques sur la variation des paramètres pharmacocinétiques. Les chiens (n=44) ayant participé à cette étude ont été anesthésiés au propofol à 6 mois (n=29), 12 (n=21) mois et/ou 24 mois (n=35). L’anesthésie a été induite avec du propofol (en moyenne 5 mg) et maintenue avec une perfusion (débit initial de 360 mg/kg/h). Des ajustements de perfusion ainsi que des bolus supplémentaires seront administrés si le comportement de l’animal l’exige. Une randomisation stratifiée des sexes aux deux groupes de prémédication, le premier recevant de l’acépropmazine (0,05 mg/kg en I.M.) et le deuxième une association d’acépromazine (0.05 mg/kg IM) et de butorphanol (0.1mg/kg IM). Des échantillons sanguins ont été prélevés de t=0 jusqu'à t=300 minutes ou plus. Au total 1339 prélèvements ont été analysés. Un modèle mamillaire à 3 compartiments décrit de manière adéquate nos données. Les valeurs moyennes de CLt V1, CL2, V2, CL3 and V3 sont respectivement égales à 0.65 L/min (SD=0.24), 2.6 L (SD=2.04), 2.24 L/min (1.43), 9.6 L (SD=7.49), 0.42 L/min (SD=0.199), 46.4 L (SD=40.6). Les paramètres pharmacocinétiques obtenus ont révélé une grande variabilité interindividuelle, en particulier CL2, V1, V2 et V3 .Le poids est une co-variable significative pour CLt et V2. L’âge est une co-variable significative pour CL3 et V3. L’ajout de la parenté pour V2 et V3 au modèle a amélioré la qualité de l’ajustement du modèle. Les paramètres V1 et CL2 sont indépendants des facteurs physiologiques étudiés. / The variability of plasma concentrations measured during general anesthesia with propofol is directly related to inter-animal variability of its pharmacokinetics. The objective of this study was to characterize the pharmacokinetics of propofol and to investigate the effects of demographic variables on the pharmacokinetic parameters. Dogs (n = 44) that participated in this study were anesthetized with propofol at 6 months (n = 29), 12 (n = 21) and/or 24 months (n = 35). Anesthesia was induced with propofol (average dose of 5 mg) and maintained with an infusion (initial rate of 360 mg/kg/h). Infusion adjustment and bolus doses were performed if required by the behavior of the animal . A stratified randomization of both sexes on two premedications groups [acepropmazine (0.05 mg /kg I.M) or Acepropmazine (0.05 mg /kg I.M) and butorphanol (0.1 mg /kg IM)]. Blood samples were collected from t = 0 to t = 300 minutes or more. A total of 1339 samples were analyzed. A 3-compartment mamillary model showed good predictive performances. The average values of CLt V1, CL2, V2, CL3 and V3 were 0.65 L/min (SD=0.24), 2.6 L (SD=2.04), 2.24 L/min (1.43), 9.6 L (SD=7.49), 0.42 L/min (SD=0.199), 46.4 L (SD=40.6) respectively. The pharmacokinetic parameters obtained showed a large inter-individual variability, in particular CL2, V1, V2 and V3. Adding to the model the covariates weight to CLt and V2, age to CL3 and V3, and kinship to V2 and V3 to the model to improved the performance and the quality of adjustment. Therefore, V1 and CL2 are constant parameters in this population.

Thèse numérisée 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

Afin d’adresser la variabilité interindividuelle observée dans la réponse pharmacocinétique à de nombreux médicaments, nous avons créé un panel de génotypage personnalisée en utilisant des méthodes de conception et d’élaboration d’essais uniques. Celles-ci ont pour but premier de capturer les variations génétiques présentent dans les gènes clés impliqués dans les processus d'absorption, de distribution, de métabolisme et d’excrétion (ADME) de nombreux agents thérapeutiques. Bien que ces gènes et voies de signalement sont impliqués dans plusieurs mécanismes pharmacocinétiques qui sont bien connues, il y a eu jusqu’à présent peu d'efforts envers l’évaluation simultanée d’un grand nombre de ces gènes moyennant un seul outil expérimental. La recherche pharmacogénomique peut être réalisée en utilisant deux approches: 1) les marqueurs fonctionnels peuvent être utilisés pour présélectionner ou stratifier les populations de patients en se basant sur des états métaboliques connus; 2) les marqueurs Tag peuvent être utilisés pour découvrir de nouvelles corrélations génotype-phénotype. Présentement, il existe un besoin pour un outil de recherche qui englobe un grand nombre de gènes ADME et variantes et dont le contenu est applicable à ces deux modèles d'étude. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé un panel d’essais de génotypage de 3,000 marqueurs génétiques ADME qui peuvent satisfaire ce besoin. Dans le cadre de ce projet, les gènes et marqueurs associés avec la famille ADME ont été sélectionnés en collaboration avec plusieurs groupes du milieu universitaire et de l'industrie pharmaceutique. Pendant trois phases de développement de cet essai de génotypage, le taux de conversion pour 3,000 marqueurs a été amélioré de 83% à 97,4% grâce à l'incorporation de nouvelles stratégies ayant pour but de surmonter les zones d'interférence génomiques comprenant entre autres les régions homologues et les polymorphismes sous-jacent les régions d’intérêt. La précision du panel de génotypage a été validée par l’évaluation de plus de 200 échantillons pour lesquelles les génotypes sont connus pour lesquels nous avons obtenu une concordance > 98%. De plus, une comparaison croisée entre nos données provenant de cet essai et des données obtenues par différentes plateformes technologiques déjà disponibles sur le marché a révélé une concordance globale de > 99,5%. L'efficacité de notre stratégie de conception ont été démontrées par l'utilisation réussie de cet essai dans le cadre de plusieurs projets de recherche où plus de 1,000 échantillons ont été testés. Nous avons entre autre évalué avec succès 150 échantillons hépatiques qui ont été largement caractérisés pour plusieurs phénotypes. Dans ces échantillons, nous avons pu valider 13 gènes ADME avec cis-eQTL précédemment rapportés et de découvrir et de 13 autres gènes ADME avec cis eQTLs qui n'avaient pas été observés en utilisant des méthodes standard. Enfin, à l'appui de ce travail, un outil logiciel a été développé, Opitimus Primer, pour aider pour aider au développement du test. Le logiciel a également été utilisé pour aider à l'enrichissement de cibles génomiques pour d'expériences séquençage. Le contenu ainsi que la conception, l’optimisation et la validation de notre panel le distingue largement de l’ensemble des essais commerciaux couramment disponibles sur le marché qui comprennent soit des marqueurs fonctionnels pour seulement un petit nombre de gènes, ou alors n’offre pas une couverture adéquate pour les gènes connus d’ADME. Nous pouvons ainsi conclure que l’essai que nous avons développé est et continuera certainement d’être un outil d’une grande utilité pour les futures études et essais cliniques dans le domaine de la pharmacocinétique, qui bénéficieraient de l'évaluation d'une longue liste complète de gènes d’ADME. / In order to better assess the inter-individual variability observed in a patient’s pharmacokinetic response to many medications, we have created a custom genotyping panel that uses unique assay designs to analyze variation present in key genes involved in the absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME) of many therapeutic agents. These genes and pathways involved in most pharmacokinetic mechanisms are well known. However, as yet, there has been little effort to develop tools that can interrogate a large number of variations in most known drug metabolizing genes simultaneously within a single experimental tool. Pharmacogenomic research has historically been conducted using two approaches: targeted studies that screen a small number of specific functional markers to identify known metabolic status phenotypes, and genome-wide studies that identify novel genetic correlations with drug response phenotypes. Thus, a gap currently exists for a targeted ADME research tool that can evaluate a large number of key ADME genes and variants in a format that can be applicable to both types of study designs. As part of this thesis, we have developed a 3000 SNP broad based ADME genotyping panel that can address this need. Genes and markers for the genotyping panel were selected in collaboration with many groups from both academia and the pharmaceutical industry in an effort to capture all pertinent genes and metabolic pathways that have been implicated in drug metabolism. The final assay design was composed of over 3000 markers in 181 genes. Over three phases of iterative development, the assay conversion rate for the 3000 markers was improved from 83.0% to 97.4% through the incorporation of novel design strategies to overcome areas of genomic interference such as regions of homology and underlying polymorphisms. Accuracy of the assay was validated by screening more than 200 samples of known genotype with a concordance of 99%. Additionally, data from the assay has also been compared to data from different technological platforms and has an overall concordance of 99.5%. The effectiveness of the design strategy was demonstrated in the successful utilization of the assay in the screening of over 1000 samples which identified several novel pharmacogenetic associations between ADME variations and adverse drug reactions in children. Another goal of this thesis was to demonstrate what added benefit/utility the 3000 SNP ADME panel would have when compared to currently available genotyping assays. Using 150 extensively investigated liver samples, the broad based assay was not only able to detect and validate 13 previously reported cis eQTLs in ADME genes but further identified an additional 13 novel ADME cis eQTLs that had never been observed before, doubling the number previously identified using standard methods on the same samples. Finally, in support of this work, a number of bioinformatic tools had to be developed to help expedite this research. These tools have been further refined and are currently being used to assist with enrichment of genomic targets for next generation sequencing experiments. In conclusion, this work has led to a better understanding of ADME genetics and the nuances of assaying ADME genes. The content and designs of the developed assay sets it apart from currently available commercial assays that contain only functional markers in a small number of genes or do not have adequate coverage across ADME genes. The assay has the ability to play a significant role in pharmacogenomic studies to identify known and novel pharmacogenomic biomarkers. These will lead to improved biomarkers that will help better stratify pharmaceutical clinical trial populations or assist physicians to select better, more personalized, efficacious and safer therapies for their patients.

Les modifications physiopathologiques induites par l'obésité sont susceptibles de modifier la pharmacocinétique d'un grand nombre de médicaments. Toutes les étapes peuvent-être touchées : modification des compartiments de l'organisme, de la fonction rénale et de l'expression des protéines du métabolisme. L'intensité des variations induites reste difficile à anticiper en l'absence d'études spécifiques, ce qui pose également la question du choix du meilleur estimateur de poids dans l'expression du schéma posologique du médicament chez le sujet obèse. Nous avons évalué l'impact de différents descripteurs de poids sur les variabilités inter-individuelles de trois médicaments couramment utilisés en diabétologie, dans la douleur et en cancérologie. Une modélisation a été faite en pharmacocinétique de population (Monolix®) avec une évaluation des descripteurs de poids (poids de masse maigre, poids idéal, poids total, surface corporelle...). Pour la metformine (n=105 patients), molécule fortement hydrophile, CL/F et V/F augmentent avec le poids. Le poids de masse maigre est le meilleur descripteur de poids pour les deux paramètres et permet d'abaisser de manière importante la variabilité inter-individuelle. Dans le cas de la morphine (n=31), aucun descripteur n'est corrélé à CL/F ou V/F dans une population de sujets atteints d'obésité morbide. L'analyse de l'imatinib (n=54), de lipophilie plus importante, et de son métabolite actif montre que le poids idéal est la covariable la plus performante. Son impact n'explique cependant qu'une part minime de la variabilité de CL/F et ne remet pas en cause le principe d'une dose fixe. Les résultats confirment l'intérêt des méthodes de pharmacocinétique de population dans l'évaluation des covariables morphologiques, et indiquent qu'il n'existe pas de descripteur de poids universel. Ces résultats doivent nous encourager à évaluer systématiquement l'impact de l'obésité avec des modèles de population. Dans certains cas, des études de confirmation comparant différents schémas devraient-être mises en place.

La mise en évidence de la variabilité pharmacocinétique et/ou pharmacodynamique permet l'optimisation de l'utilisation des cytotoxiques. L'association des thérapies ciblées à la chimiothérapie conventionnelle peut apporter des avantages supplémentaires en termes de bénéfice thérapeutique, mais aussi peut provoquer des interactions médicamenteuses et augmenter les variabilités interindividuelles. Les interactions médicamenteuses sont maintenant connues pour avoir un impact significatif sur l'élimination des médicaments.Le premier volet de ces travaux consiste à mesurer les concentrations sanguines de deux molécules (le lapatinib et la vinorelbine) chez les patientes et à les utiliser pour la modélisation pharmacocinétique. Cette modélisation a clairement montré l'influence du poids et du nombre des plaquettes sur la pharmacocinétique de la vinorelbine permettant ainsi de diminuer les variabilités pharmacocinétiques. Elle a également mis en évidence l'influence du lapatinib sur la pharmacocinétique de la vinorelbine. Cependant, compte tenu de l'absence de groupe témoin, nous n'avons pas réussi à obtenir une significativité statistique pour ces résultats. En parallèle, aucune influence de la vinorelbine sur le comportement pharmacocinétique du lapatinib n'a été mise en évidence.Le second volet concerne la modélisation de la réponse et de la tolérance des patientes pour cette association médicamenteuse (modélisation pharmacodynamique). La neutropénie est la toxicité dose-limitante et comme le lapatinib n'est pas connu pour être myélotoxique, nous avons modélisé cette toxicité par rapport au comportement pharmacocinétique de la vinorelbine. Là encore, nous avons observé une très forte tendance quant à l'influence du lapatinib sur la myélotoxicité de la vinorelbine. Concernant l'efficacité de cette association, la modélisation de l'évolution de la croissance tumorale a mis en évidence une synergie d'action entre ces deux molécules. A notre connaissance c'est la première fois qu'une telle modélisation tant du point de vue de la tolérance que de celui de la réponse, est réalisée lors d'une association de chimiothérapie classique et d'une thérapeutique ciblée.La modélisation PK-PD de population des médicaments anticancéreux peut apporter une aide précieuse aux cliniciens dans ce domaine. Elle peut également être essentielle dans la prise de décision clinique précoce.

Personnaliser les traitements anticancéreux sur base moléculaire consiste à optimiser la thérapie en fonction des profils d'expression de gènes des cellules saines et tumorales du patient. Les différences au niveau moléculaire entre tissus normaux et cancéreux sont exploitées afin de maximiser l'efficacité du traitement et minimiser sa toxicité. Cette thèse propose une approche pluridisciplinaire expérimentale et mathématique ayant pur but la détermination de stratégies anticancéreuses optimales sur base moléculaire. Cette approche est, tout d'abord, mise en œuvre pour la personnalisation de la chronothérapeutique des cancers, puis pour l'optimisation de la thérapie anticancéreuse dans le cas d'une mutation de l'oncogène SRC. La plupart des fonctions physiologiques chez les mammifères présentent une rythmicité circadienne, c'est-à-dire de période environ égale à 24 h. C'est par exemple le cas de l'alternance activité-repos, de la température corporelle, et de la concentration intracellulaire d'enzymes du métabolisme. Ces rythmes ont pour conséquence une variation de la toxicité et de l'efficacité d'un grand nombre de médicaments anticancéreux selon leur heure circadienne d'administration. De récentes études soulignent la nécessité d'adapter les schémas d'injection chronomodulés au profil moléculaire du patient. La première partie de cette thèse propose une approche combinée expérimentale et modélisatrice pour personnaliser sur base moléculaire la chronothérapie. La première étape a consisté en une preuve de concept impliquant des expérimentations in vitro sur cultures de cellules humaines et des travaux de modélisation in silico. Nous nous sommes focalisés sur l'étude de l'irinotecan (CPT11), un médicament anticancéreux actuellement utilisé en clinique dans le traitement des cancers colorectaux, et présentant des rythmes de chronotoxicité et de chronoefficacité chez la souris et chez l'homme. Sa pharmacocinétique (PK) et pharmacodynamie (PD) moléculaires ont été étudiées dans la lignée de cellules d'adénocarcinome colorectal humain Caco-2. Un modèle mathématique de la PK-PD moléculaire du CPT11, à base d'équations différentielles ordinaires, a été conçu. Il a guidé l'expérimentation qui a été réalisée dans le but de d'évaluer les paramètres du modèle. L'utilisation de procédures d'optimisation, appliquées au modèle calibré aux données biologiques, a permis la conception de schéma d'exposition au CPT11 théoriquement optimaux dans le cas particulier des cellules Caco-2. Le CPT11 s'est accumulé dans les cellules Caco-2 où il a été biotransformé en son métabolite actif le SN38, sous l'action des carboxylestérases (CES). La pré-incubation des cellules avec du verapamil, un inhibiteur non spécifique des transporteurs ABC (ATP-Binding Cassette) a permis la mise en évidence du rôle de ces pompes d'efflux ABC dans le transport du CPT11. Après synchronisation des cellules par choc sérique, qui définit le temps circadien (CT) 0, des rythmes circadiens d'une période de 26 h 50 (SD 63 min) ont été mis en évidence pour l'expression de trois gènes de l'horloge circadienne: REV-ERBα, PER2, et BMAL1; et six gènes de la pharmacologie du CPT11: la cible du médicament la topoisomerase 1 (TOP1), l'enzyme d'activation CES2, l'enzyme de désactivation UGT1A1, et les quatre transporteurs ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCG2. Au contraire, l'expression protéique et l'activité de la TOP1 sont restées constantes. Enfin, la quantité de TOP1 liée à l'ADN en présence de CPT11, un marqueur de la PD du médicament, a été plus importante pour une exposition à CT14 (47±5.2% de la quantité totale de TOP1), que pour une exposition à CT28 (35.5±1.8%). Les paramètres du modèle mathématique de la PK-PD du CPT11 ont ensuite été estimés par une approche de bootstrap, en utilisant des résultats expérimentaux obtenus sur les cellules Caco-2, combinés aux données de la littérature. Ensuite, des algorithmes d'optimisation ont été utilisés pour concevoir les schémas d'exposition théoriquement optimaux des cellules Caco-2 à l'irinotecan. Les cellules synchronisées par un choc sérique ont été considérées comme les cellules saines et les cellules non-synchronisées ont joué le rôle de cellules cancéreuses puisque l'organisation circadienne est souvent perturbée dans les tissus tumoraux. La stratégie thérapeutique optimale a été définie comme celle qui maximise l'efficacité sur les cellules cancéreuses, sous une contrainte de toxicité maximale sur les cellules saines. Les schémas d'administration considérés ont pris la forme d'une exposition à une concentration donnée de CPT11, débutant à un CT particulier, sur une durée comprise entre 0 et 27 h. Les simulations numériques prédisent que toute dose de CPT11 devrait être optimalement administrée sur une durée de 3h40 à 7h10, débutant entre CT2h10 et CT2h30, un intervalle de temps correspondant à 1h30 à 1h50 avant le minimum des rythmes de bioactivation du CPT11 par les CES. Une interprétation clinique peut être établie en ramenant à 24 h ces résultats pour les cellules Caco-2 qui présentent une période de 27 h. Ainsi, une administration optimale du CPT11 chez le patient cancéreux résulterait en une présence du médicament dans le sang pendant 3h30 à 6h30, débutant de 1h30 à 1h40 avant le minimum des rythmes d'activité des CES chez le patient. La deuxième étape de nos travaux a consisté à adapter l'approche mise en œuvre pour optimiser l'exposition des cellules Caco-2 au CPT11, pour l'optimisation de l'administration du médicament chez la souris. Des études récentes mettent en évidence trois classes de chronotoxicité à l'irinotecan chez la souris. La classe 1, les souris de la lignée B6D2F1 femelles, présentent la pire tolérabilité au CPT11 après une administration à ZT3, et la meilleure pour une administration à ZT15, où ZT est le temps de Zeitgeber, ZT0 définissant le début de la phase de lumière. La classe 2, les souris B6D2F1 mâles, montrent une pire heure d'administration à ZT23 et une meilleure à ZT11. Enfin, la classe 3, les B6CBAF1 femelles présentent la pire tolérabilité pour une injection à ZT7, et la meilleure pour ZT15. Nous avons entrepris une approche pluridisciplinaire in vivo et in silico dont le but est la caractérisation moléculaire des trois classes de chronotoxicité, ainsi que la conception de schémas optimaux d'administration pour chacune d'elles. Le modèle mathématique mis au point pour une population de cellules en culture a été adapté pour la construction d'un modèle "corps entier" à base physiologique de la PK-PD de l'irinotecan. Un ensemble de paramètres a été estimé pour la classe 2, en utilisant deux sortes de résultats expérimentaux: d'une part, les concentrations sanguines et tissulaires (foie, colon, moelle osseuse, tumeur) du CPT11 administré aux pire et meilleure heures circadiennes de tolérabilité, et d'autre part, les variations circadiennes des protéines de la pharmacologie du médicament dans le foie et l'intestin. Le modèle ainsi calibré reproduit de façon satisfaisante les données biologiques. Cette étude est en cours pour les classes 1 et 3. Une fois les ensembles de paramètres validés pour chacune des trois classes, ils seront comparés entre eux pour mettre en évidence de possibles différences moléculaires. L'étape suivante consiste en l'application d'algorithmes d'optimisation sur le modèle corps entier pour définir des schémas d'administration chronomodulés optimaux pour chaque classe. La deuxième partie de cette thèse s'intéresse à l'étude de la tyrosine kinase SRC, dont l'expression est dérégulée dans de nombreux cancers. Des études récentes montrent un contrôle de SRC sur la voie mitochondriale de l'apoptose dans des fibroblastes de souris NIH-3T3 transfectés avec l'oncogène v-src, cette régulation étant inexistante dans les cellules parentales. L'oncogène SRC active la voie RAS / RAK / MEK1/2 / ERK1/2 qui augmente la vitesse de phosphorylation de la protéine pro-apoptotique BIK, menant ainsi à sa dégradation par le protéasome. La faible expression de BIK résultant de ce mécanisme rendrait ainsi les cellules v-src résistantes à la plupart des stress apoptotiques. Notre étude a consisté à déterminer, par une approche combinée mathématique et expérimentale, les stratégies thérapeutiques optimales lorsque les cellules NIH-3T3 parentales jouent le rôle de cellules saines, et les fibroblastes transformés celui de cellules cancéreuses. Pour cela, nous avons, tout d'abord, construit un modèle mathématique de la cinétique de BIK en conditions non-apoptotiques. L'estimation des paramètres de ce modèle, en utilisant des données expérimentales existantes, confirme que la phosphorylation de BIK sous le contrôle de SRC est inactive dans les cellules normales. L'étude exprimentale de l'évolution de BIK après le signal apoptotique que constitue une exposition à la staurosporine, démontre une relocalisation de BIK aux mitochondries, la concentration totale de la protéine restant constante durant le stress. Nous avons ensuite conçu un modèle mathématique de la voie mitochondriale de l'apoptose mettant en jeu les protéines anti-apoptotiques de type Bcl2, les protéines effectrices de type BAX, les protéines BH3-only activatrices et les BH3-only sensibilisatrices. Un ensemble de paramètres a été déterminé pour les cellules NIH-3T3 parentales, et celles transformées v-src, en comparant le modèle aux données expérimentales. Le modèle reproduit le fait expérimentalement démontré que la préincubation des cellules v-src avec un inhibiteur de la tyrosine kinase SRC, avant l'exposition à la staurosporine, annihile la résistance des fibroblastes transformés au stress apoptotique. Le modèle prédit que l'administration de l'ABT-737, un inhibiteur de protéines anti-apoptotiques, avant l'exposition à la staurosporine, ne devrait pas être entreprise dans notre systéme biologique, ce qui a été expérimentalement validé. Enfin, le modèle a été utilisé dans des procédures d'optimisation pour déterminer la stratégie thérapeutique théoriquement optimale, lorsque les cellules normales et transformées sont exposées aux mêmes médicaments. Les combinaisons médicamenteuses considérées consiste en une exposition à la staurosporine, précédée d'une exposition à des répresseurs ou activateurs d'expression des protéines de la famille Bcl2. La stratégie optimale est définie comme celle qui maximise le pourcentage de cellules apoptotiques dans les fibroblastes v-src, sous la contrainte que celui dans les cellules normales reste au-dessous d'un seuil de tolérabilité. Les simulations numériques nous permettent de conclure à une combinaison médicamenteuse optimale constituée d'une exposition à la staurosporine, précédée d'une exposition à un répresseur de l'expression de BAX (de manière à diminuer sa concentration en-dessous du seuil apoptotique dans les cellules normales, mais pas dans les cellules cancéreuses), combinée à un répresseur de BCL2 ou un inhibiteur de tyrosines kinases SRC. Cette stratégie optimale aboutit à moins d'1% de cellules apoptotiques dans les cellules saines et plus de 98% dans les cellules cancéreuses.

Le FcRn est le récepteur responsable du recyclage des IgG ainsi que de leur transcytose. Ainsi cette protéine a un rôle majeur dans la pharmacocinétique des anticorps thérapeutiques. Nous nous sommes intéressés à différents aspects de l'expression du FcRn. Premièrement nous avons évalué l'influence sur la pharmacocinétique du cétuximab de 2 polymorphismes génétiques influençant l'expression du FcRn. Nous avons montré qu'un Variable Number Tandem Repeat influence la distribution du cétuximab. Nous avons établi que le gène est rarement soumis à des variations de son nombre de copies. Par ailleurs, nous avons montré par une approche de RT-PCR en multiplex l'absence du transcrit FcRn dans les plaquettes humaines. Enfin, l'analyse du niveau de transcrits de FcRn dans un modèle d'activation cellulaire indique qu'il existe une régulation: ce niveau diminue lorsque des monocytes sont différenciés en cellules dendritiques immatures ainsi que lors de l'évolution en cellules dendritiques matures. Les résultats de cette thèse démontrent l'importance de l'étude de l'expression du FcRn dans la variabilité pharmacocinétique des anticorps thérapeutiques. / The FcRn is the receptor responsible for the recycling of IgG and their transcytosis. Thus, this protein has a major role in the pharmacokinetics of therapeutic antibodies. We focused on different aspects of FcRn expression. First, we evaluated the influence on the pharmacokinetics of cetuximab of 2 genetic polymorphisms influencing FcRn expression. We showed that a Variable Number Tandem Repeat influences the distribution of the cetuximab. We determined that the gene is rarely affected by Copy Number Variations. Furthermore, we showed by an RT-PCR approach that the FcRn transcript is absent in human platelets. Finally, the analysis of FcRn transcript level in a model of cellular activation indicates that a regulation occurs : the level decreases when monocytes differenciate into immature dendritic cells as well as during evolution into mature dendritic cells. Results of this thesis demonstrate the importance of the study of FcRn expression in pharmokinetic variability of therapeutic antibodies.

Pour exercer leur effet princeps, les médicaments doivent atteindre des concentrations nécessaires et suffisantes à leur site d'action tout en évitant la survenue d'effets indésirables. Les antibiotiques sont utilisés pour le traitement d'infection cérébroméningées dont la cible bactériologique se situe dans le liquide céphalorachidien (LCR) ou le liquide extracellulaire cérébral (LEC) un site d'action cérébral qui constitue aussi une cible pour des effets secondaires. La distribution de médicament dans le cerveau et le LCR est limitée par la présence des barrières hémato-encéphalique (BHE) et hématoliquidienne (BHL). De plus, des mécanismes d'efflux diminuent les concentrations tissulaires des médicaments. Pour optimiser l'usage des antibiotiques et diminuer les effets indésirables, il est important d'obtenir des informations pharmacocinétiques tissulaires. Le recueil de LEC par microdialyse cérébrale et le prélèvement de LCR permettent chez des patients de réanimation la comparaison des concentrations libres de médicament. Ce travail constitue une étude de la distribution dans le plasma, le LCR et le LEC de deux antibiotiques : le céfotaxime et le métronidazole. Des patients (après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire) ont été traités par céfotaxime et métronidazole pour une pneumopathie. Quatre études pharmacocinétiques ont été réalisées à l'équilibre par microdialyse cérébrale (n=11) pour le recueil du LEC ou par prélèvement de LCR (n=9) par une dérivation ventriculaire externe. Les résultats ont montré que le métronidazole diffusait totalement dans les deux milieux alors que la diffusion du céfotaxime était limitée, probablement en raison de phénomènes d'efflux. / To exert their effect while avoiding adverse events, drugs must reach sufficient concentrations in their site of action. Antibiotics are used for treating infection that bacterial target is in the cerebrospinal fluid (CSF) or brain extracellular fluid (ECF) which is also a target for adverse events. Drug distribution in the brain and CSF may be limited by the presence of the blood-brain barrier (BBB) and blood-CSF barrier (BCSFB). In addition, efflux mechanisms may decrease tissue concentrations of drugs.To optimize the use of antibiotics and reduce adverse events, it is important to obtain tissue pharmacokinetics. Collecting ECF samples via brain microdialysis and CSF samples via external ventricular drain in critically ill patients allow comparison of free drug concentrations. This work is a study of the distribution in plasma, CSF and ECF of two antibiotics, cefotaxime and metronidazole.Patients (after a head injury or stroke) were treated with cefotaxime and metronidazole for pneumonia. Four pharmacokinetic studies were performed at equilibrium by brain microdialysis (n = 11) for collecting ECF or CSF samples (n = 9) by an external ventricular drain. The results showed that metronidazole distributes extensively in both ECF and CSF while the diffusion of cefotaxime was limited, probably due to efflux transporters.

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