L’adaptation des principes ERAS à l’anesthésie du lapin pourrait améliorer leur taux de mortalité périopératoire élevé. Le développement d’un protocole IM réversible pourrait raccourcir le réveil et diminuer les complications. Les objectifs de ce mémoire sont 1) d’investiguer la relation entre l’administration d’oxygène et la ventilation et 2) de définir les paramètres PK-PD du midazolam IV midazolam et son antagoniste flumazénil chez le lapin. Dans une étude prospective, randomisée, à l’aveugle, 25 lapins de Nouvelle-Zélande (4 mâles, 21 femelles ; 3,1–5,9 kg ; 1 an) ont été anesthésiés avec l’alfaxalone (4 mg/kg), dexmédétomidine (0,1 mg/kg) et midazolam (0,2 mg/kg) IM et randomisés à attendre 5 (n = 8) ou 10 (n = 17) minutes entre l’injection anesthésique et l’administration d’oxygène (100%) ou air médical (masque,1 L/minute). Avant (PREoxy/air5/10) et 2 minutes après l’oxygène ou l’air médical (POSToxy/air5/10), la fréquence respiratoire (fR), pH, PaCO2, PaO2 ont été investigués. L’hypoxémie (PaO2 < 88 mmHg) était présente à tous les temps PRE : PREoxy5 [71 (61–81) mmHg] ; PREoxy10 [58 (36–80) mmHg] et PREair10 [48 (32–64) mmHg]. L’hypoxémie a persisté avec l’air médical : POSTair10 [49 (33–66) mmHg]. L’administration d’oxygène a corrigé l’hypoxémie, mais était associée avec une diminution de fR (> 70% ; p = 0,016, deux groupes) et de l’hypercapnie (p = 0,016, deux groupes). fR restait inchangé avec l’air médical (p = 0,5). PaCO2 était plus élevé avec l’oxygène que l’air (p < 0,001). L’administration d’oxygène précoce a résolu l’hypoxémie reliée à l’anesthésie, mais a empiré l’hypoventilation démontrant que la stimulation respiratoire hypoxique est un facteur important contribuant à la ventilation lorsque ce protocole anesthésique est utilisé. Dans une étude prospective, randomisée, à l’aveugle et croisé, 15 lapins de Nouvelle-Zélande (7 mâles, 8 femelles; 2,73 – 4,65 kg ; 1 an) ont reçu midazolam IV (1,2 mg/kg) à T0 suivi de flumazénil IV (FLU ; 0,05 mg/kg) ou saline (SAL ; même volume) pour renverser la perte du réflexe de redressement (LORR). Le traitement (FLU/SAL) était injecté 30 secondes après LORR. L’échantillonnage sanguin artériel était analysé avec la technique de chromatographie liquide/spectrométrie de masse. Le temps pour le retour du réflexe de redressement (ReRR) était analysé. Demi-vie, clairance plasmatique and volume de distribution du FLU étaient 26,3 min [95%CI : 23,3–29,3], 18,74 mL/min/kg [16,47–21,00] et 0,63 L/kg [0,55–0,71], respectivement. ReRR était 25 fois plus rapide pour FLU (23 [8–44] secondes) versus SAL (576 [130–1141] secondes ; p<0.001, 95%CI [425–914 secondes]). Le retour de la sédation (LORR) était présent dans les deux groupes (4/13 FLU ; 7/13 SAL) à 1540 [858–2328] secondes. Le flumazénil a rapidement antagonisé la sédation du midazolam. Cependant, le potentiel de resédation après l’utilisation du flumazénil nécessite une surveillance accrue durant la période de réveil. / Adapting ERAS guideline principles to rabbit anesthesia could improve their risk of perioperative mortality which remains elevated. The development of a reversible IM protocol could hasten recovery and decrease complications. The objectives of this thesis were 1) to investigate the relationship between oxygen administration and ventilation, 2) to define PK-PD parameters of IV midazolam and its antagonist flumazenil in rabbits. In a prospective, randomized, blinded study, 25 New Zealand White rabbits (4 males, 21 females; 3.1–5.9 kg; 1 year old) were anesthetized with IM alfaxalone (4 mg/kg), dexmedetomidine (0.1 mg/kg) and midazolam (0.2 mg/kg) and randomized to a 5 (n = 8) or 10 (n = 17) minutes waiting period between drug injection and oxygen (100%) or medical air administration (facemask, 1 L/minute). Immediately before (PREoxy/air5/10) and 2 minutes after oxygen or medical air (POSToxy/air5/10), respiratory rate (fR), pH, PaCO2, PaO2 were investigated. Hypoxemia (PaO2 < 88 mmHg) was observed at all PRE times. PREoxy5 [71 (61–81) mmHg]; PREoxy10 [58 (36–80) mmHg] and PREair10 [48 (32–64) mmHg]. Hypoxemia persisted when breathing air: POSTair10 [49 (33–66) mmHg]. Oxygen administration corrected hypoxemia but was associated with decreased fR (> 70%; p = 0.016, both groups) and hypercapnia (p = 0.016, both groups). fR was unchanged breathing air (p = 0.5). PaCO2 was higher when breathing oxygen than air (p < 0.001). Early oxygen administration resolved anesthesia-induced hypoxemia, but worsened hypoventilation indicating that hypoxic respiratory drive is an important contributor to ventilation using the studied drug combination. In a prospective, randomized, blinded, crossover study, 15 New Zealand White rabbits (7 males, 8 females; 2.73 – 4.65 kg, 1 year old) received IV midazolam (1.2 mg/kg) followed by IV flumazenil (FLU; 0.05 mg/kg) or saline control (SAL; equal volume) to reverse loss of righting reflex (LORR). Midazolam was injected (T0). Treatment (FLU/SAL) injected 30 seconds after LORR. Arterial blood samples were collected and analyzed using liquid chromatography/mass spectrometry. Time to return of righting reflex (ReRR) compared between groups. FLU terminal half-life, plasma clearance and volume of distribution were 26.3 min [95%CI: 23.3–29.3], 18.74 mL/min/kg [16.47–21.00] and 0.63 L/kg [0.55–0.71], respectively. ReRR was 25 times faster in FLU (23 [8–44] seconds) versus SAL (576 [130–1141] seconds; p<0.001, 95%CI [425–914 seconds]). Return of sedation (LORR) occurred in both groups (4/13 in FLU; 7/13 in SAL) at 1540 [858–2328] seconds. Flumazenil quickly and reliably reversed sedation from midazolam injection. However, the potential resedation after flumazenil administration warrants careful monitoring in the recovery period.

La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) est l’une des principales causes de la perte de vision chez les personnes âgées. Dans la DMLA de forme sèche, le stress oxydatif, l’inflammation et la dysfonction lipidique causent la perte des cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien (RPE) qui sont essentielles au maintien des photorécepteurs. Nous avons précédemment démontré qu’un ligand sélectif du CD36 permet de préserver la fonction rétinienne dans un modèle murin de la DMLA. Cependant, l’effet des ligands synthétiques du CD36 dans la protection du RPE n’a jamais été vérifié. L’objectif de cette étude était de caractériser l’effet cytoprotecteur du ligand du CD36 MPE-001 sur le RPE contre le stress oxydatif. Le stress oxydatif a été induit chez la lignée humaine hTERT RPE-1 par le NaIO3. Il a été observé que le MPE-001 diminue la production de superoxydes mitochondriaux et l’apoptose des cellules du RPE sans toutefois affecter le système antioxydant au niveau transcriptionnel. Des essais par immunobuvardage et par immunocytochimie ont montré que le NaIO3 perturbe le flux autophagique, alors que le MPE-001 le rétablit. L’effet protecteur du MPE-001 était complètement aboli par les inhibiteurs de l’autophagie wortmannin et bafilomycine A1. En conclusion, nous avons démontré pour la première fois qu’un ligand du CD36 protège les cellules du RPE contre le stress oxydatif de façon autophagie-dépendante. Nous proposons la modulation du stress oxydatif chez le RPE par l’activation du CD36 comme stratégie potentielle pour traiter la DMLA de forme sèche. / Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of irreversible blindness in the elderly population. The retinal pigment epithelium (RPE) is a monolayer of epithelial cells that are critical in maintaining retinal neurons. Oxidative stress, inflammation and defects in lipid clearance are thought to cause damages to the RPE and the eventual loss of photoreceptors in the dry form of AMD. CD36 is a scavenger receptor that plays an important role in inflammation and lipid homeostasis. We have previously shown that stimulation of CD36 by a selective ligand preserves photoreceptor function in high fat high cholesterol diet-fed Apoe-/- mice, a mouse model of AMD. The effect of CD36 ligands on RPE cells protection from oxidative insults, however, had yet to be investigated. In this study, we aimed to study the cytoprotective effect of the CD36 ligand MPE-001 in RPE cells exposed to oxidative stress. Oxidative stress was induced in the human RPE cell line hTERT RPE-1 using NaIO3. MPE-001 was observed to decrease NaIO3-induced mitochondrial superoxide production and apoptosis, with no transcriptional effect on antioxidant enzymes. Immunoblotting and immunostaining showed that NaIO3 disrupts autophagic flux while MPE-001 co-treatment restores it. The protective effect of MPE-001 was completely abolished by the autophagy inhibitors wortmannin and bafilomycin A1. In conclusion, we report for the first time that a CD36 ligand confers protection to RPE cells under oxidative stress through the improvement of autophagic process. We therefore propose modulation of oxidative stress by CD36 ligands as a potential strategy to treat dry AMD.

Mon projet de doctorat a pour objet l'étude des facteurs pouvant influencer le métabolisme des médicaments et la variabilité interindividuelle dans la réponse aux médicaments. Mon projet cible plus précisément les Cytochromes P450 (CYP450), le système enzymatique majeur impliqué dans la biotransformation des médicaments. Mes travaux de recherche évaluent l'impact d’une condition pathologique, le diabète de type 2 (DT2), sur l'activité métabolique des CYP450s. Mes études comprennent un volet de métabolisme systémique chez le patient et un volet de métabolisme in vitro. Dans cette thèse, les résultats de mes recherches sont rapportés sous forme de présentation par articles. Le volet in vivo consistait en une étude de pharmacocinétique qui visait à évaluer l’impact du diabète sur l’activité métabolique de différentes isoformes des CYP450s en utilisant un cocktail de substrats-marqueurs. Des patients avec le DT2 et des sujets non diabétiques ont reçu une dose orale de notre cocktail VM/JT de substrats-marqueurs composé de caféine (CYP1A2), bupropion (CYP2B6), tolbutamide (CYP2C9), oméprazole (CYP2C19), dextrométhorphane (CYP2D6) et midazolam (CYP3A4/5) suivi d'une administration de chlorzoxazone (CYP2E1). Le protocole pour cette étude est détaillé dans l’article disponible à la section 2.1; manuscrit 1. Les concentrations plasmatiques et urinaires des médicaments marqueurs et de leurs métabolites spécifiques ont été quantifiées par LC-MS/MS suivant la méthode publiée dont l’article est disponible à l’annexe 1. Cette étude m’a permis de montrer que les patients avec le DT2 présenteraient une clairance systémique réduite via les isoformes CYP2B6, CYP2C19 et CYP3A. L’article présentant ces résultats se trouve à la section 2.1; manuscrit 2. Au cours de cette étude clinique, nous avons aussi évalué l’utilisation du 4-hydroxycholestérol comme biomarqueur endogène de l’activité du CYP3A dans une population avec le DT2 (objectif secondaire). Les conclusions démontrant la validité de ce biomarqueur sont disponibles dans l’article qui se trouve à la section 2.2; manuscrit 3. Le volet in vitro de mes travaux a permis d’évaluer au niveau du duodénum l’influence du DT2 sur l’expression de plusieurs CYP450s et transporteurs, ainsi que sur l’activité des CYP2B6, CYP2C9, CYP2J2 et CYP3A. Aucun impact significatif du DT2 n’a été mesuré sur l’expression d’ARNm des CYP450s et transporteurs testés exprimés dans des biopsies duodénales. Les niveaux d’activité mesurés à l’aide d’incubations avec des substrats-marqueurs des CYP450s dans des fractions S9 de biopsies duodénales étaient semblables chez des sujets avec le DT2 et des non diabétiques. L’article sur les résultats de ce volet in vitro est disponible à la section 2.3; manuscrit 4. Ces résultats suggèrent que les effets du diabète sur le métabolisme des substrat-marqueurs observés dans l’étude clinique peuvent s’expliquer par une modulation au niveau hépatique ou dans différentes sections de l’intestin. En accord avec ces résultats chez l’humain, notre groupe avait déjà rapporté que l’effet du diabète sur les CYP450s était isoforme et tissu spécifique chez la souris (annexe 2). L'objectif de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la variabilité dans la réponse aux médicaments observés chez les patients diabétiques, lesquels nécessitent fréquemment une polypharmacie. Les résultats de ces travaux permettront éventuellement d’optimiser la pharmacothérapie chez ces patients. / My PhD project evaluates factors that can influence drug metabolism and interindividual variability in drug response. More precisely, my thesis focuses on the major drug metabolizing enzymes, the cytochromes P450 (CYP450). My researches evaluated the impact of a pathological condition, namely type 2 diabetes (T2D), on CYP450 metabolic activities in two parts. First, the effect of diabetes on systemic metabolism was evaluated in patients. Then, in vitro experiments enabled us to measure the impact of T2D on organ-specific or metabolism. In this thesis, my research results are presented in 4 scientific papers. The in vivo part of my PhD research consisted of a pharmacokinetic study assessing metabolic activity of different isoforms of the CYP450s using a cocktail of probe drugs in T2D patients and non-diabetic subjects. All participants of both study groups received a dose of our oral VM/JT probe drugs cocktail consisting of caffeine (CYP1A2), bupropion (CYP2B6), tolbutamide (CYP2C9), omeprazole (CYP2C19), dextromethorphan (CYP2D6) and midazolam (CYP3A4/5) followed by a dose of chlorzoxazone (CYP2E1), alone. Study procedures are detailed in the protocol article (manuscrit 1) presented in section 2.1. Plasma and urine concentrations for all probe drugs and specific metabolites were quantified using a published LC-MS/MS method that is available in annexe 1. This study showed that patients with T2D exhibited reduced systemic clearances for the isoforms CYP2B6, CYP2C19 and CYP3A. Results of this pharmacokinetic research are presented in manuscrit 2 of section 2.1. As a secondary objective, this in vivo part of my PhD project enabled us to verify the validity of 4-hydroxycholesterol as an endogenous biomarker of CYP3A activity in a population with T2D. Conclusions showing its validity as an endogenous biomarker in such population are presented in section 2.2 (manuscrit 3). The in vitro part of my doctoral project evaluated in the intestines the influence of T2D on the mRNA expression of numerous CYP450 isozymes and drug transporters, as well as on metabolic activity of CYP2B6, CYP2C9, CYP2J2 and CYP3A. Using duodenal biopsies, no significant impact of T2D was detected on the mRNA expression levels of all tested CYP450s and transporters. Activity levels measured following incubations of probe-substrates in S9 fractions of duodenal biopsies obtained from patients with T2D and non-diabetic patients were similar. Results from this in vitro study are reported in section 2.3 (manuscrit 4) of this thesis. These results obtained in human subjects are in agreement with our previously published results showing isoform- and tissue-specific effects of T2D on CYP450s in mice (annexe 2). Overall, the central theme of this thesis is to better understand the underlying mechanisms of drug response variability observed in diabetic patients, whom often require polypharmacy, in order to eventually optimize drug therapy in those patients.

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Les neutrophiles peuvent synthétiser et relâcher l’angiopoïétine 1 (Ang1), un facteur de croissance cytosolique impliqué dans l’angiogenèse, capable d’induire plusieurs activités pro-inflammatoires chez les neutrophiles. Ces derniers induisent la synthèse et la relâche de neutrophil extracellular traps (NETs), des filaments d’ADN nucléaires décondensés transportant des protéines telles que l’élastase, la myélopéroxydase (MPO), la protéinase (PR3) et la calprotectine (S100A8/S100A9) qui contribuent à la réponse immunitaire innée afin de combattre les pathogènes (i.e. bactéries). Les NETs ont des effets pro-inflammatoires, pro-thrombotiques, jouant un rôle dans la dysfonction endothéliale, et ont récemment été retrouvés dans l’insuffisance cardiaque (IC) et le diabète de type 2 (T2DM). Le but de cette étude est de déterminer la synthèse et la relâche d’Ang1 chez des patients T2DM et insuffisants cardiaques avec fraction d’éjection préservée (HFpEF) (stables ou en décompensation aigue (ADHFpEF)) avec ou sans T2DM en comparant à des volontaires sains (VS) comme groupe témoin. Nos résultats démontrent qu’en absence de traitement (PBS) et avec un traitement avec LPS, les niveaux de NETs augmentent chez les patients ADHFpEF + T2DM comparé aux VS. Nous observons également que le LPS, le PMA ou A23187 augmentent la synthèse de l’Ang1 (de 150 à 250%) chez des VS et cet effet est amplifié chez les patients T2DM et IC. L’Ang1 est relâchée à 100% par les neutrophiles de tous les groupes à l’étude et ne se lient pas sur les NETs, comparé à la calprotectine. Notre étude suggère que les patients en insuffisance cardiaque aigue (ADHFpEF + T2DM) synthétisent et relâchent plus de NETs et que l’exocytose de l’Ang1 est indépendante de la synthèse et la relâche de NETs. / Neutrophils can induce the synthesis and release of angiopoietin 1 (Ang1), a cytosolic growth factor involved in angiogenesis capable of inducing several neutrophil-driven pro-inflammatory activities. Neutrophils also synthesize and release neutrophil extracellular traps (NETs) composed of decondensed nuclear DNA filaments carrying proteins such as neutrophil elastase (NE), myeloperoxidase (MPO), proteinase 3 (PR3) and calprotectin (S100A8/S100A9) which contribute to the innate immune response to combat pathogens (e.g., bacteria). NETs are also implicated in various pathological conditions through pro-inflammatory, pro-thrombotic properties, leading to endothelial dysfunction, and have recently been found in heart failure (HF) and type 2 diabetes (T2DM). The purpose of this study is to determine the synthesis and release of Ang1 in patients with T2DM and HF with preserved ejection fraction (HFpEF) (stable or acute decompensated (ADHFpEF)) with or without T2DM, compared to healthy volunteers (HV) as control group. Our results show that in absence of agonist (PBS) and after LPS treatment, NETs levels are increased in ADHFpEF + T2DM patients compared to HV. We also observed that LPS, PMA or A23187 treatments increase the synthesis of Ang1 (from 150 to 250%) in HV and this effect is amplified in T2DM and HF patients. Ang1 is completely released (100%) by neutrophils isolated from all cohorts and does not bind to NETs compared to calprotectin. Our study suggests that severely ill patients with decompensated heart failure (ADHFpEF + T2DM) synthesize and release more NETs and that Ang1 exocytosis is independent from NETs synthesis.