Biliary excretion is an important elimination route for many drugs and metabolites. For such compounds, it is important to know the extent of excretion and drug exposure in the bile, e.g., for the risk assessment of drug interactions, liver toxicity and the effects of genetic variants. In this thesis, duodenal aspiration of bile was performed in healthy volunteers and complemented with experiments in an in vivo model in pigs to increase the understanding of the intestinal and hepatobiliary disposition of two direct thrombin inhibitors. The compounds investigated, ximelagatran and AZD0837, are both prodrugs that require bioactivation to exert their pharmacological effect. Upon co-administration with erythromycin and ketoconazole, respectively, altered plasma exposure to ximelagatran and AZD0837 and their respective metabolites has been observed. The main objective of this thesis was to characterize the biliary excretion of the compounds, and investigate whether this elimination route explains the observed drug-drug interactions. High plasma-to-bile AUC ratios were observed, in particular for ximelagatran, its active metabolite melagatran, and AR-H067637, the active metabolite of AZD0837. These high ratios indicate the involvement of active transporters in the biliary excretion of the compounds, which is important since transporters constitute possible sites for drug interactions. The effects of erythromycin and ketoconazole on the plasma exposure of the prodrugs and metabolites were confirmed in both the pig and the clinical studies. The changes seen in plasma for ximelagatran and its metabolites were partly explained by reduced biliary clearance. Inhibited CYP3A4 metabolism likely caused the elevated plasma levels of AZD0837, whereas reduced biliary clearance was seen for AR-H067637 suggesting an effect on its excretion into bile. In summary, the studies led to mechanistic insights in the hepatobiliary disposition of ximelagatran and AZD0837, and demonstrate the value of combined clinical and animal studies for the investigation of the biliary drug excretion.

Since the introduction of programmable Graphics Processing Units (GPUs) and procedural shaders, hardware vendors have each developed their own individual real-time shading language standard. None of these shading languages is fully platform independent. Although this real-time programmable shader technology could be developed into 3D application on a single system, this platform dependent limitation keeps the shader technology away from 3D Internet applications. The primary purpose of this dissertation is to design a framework for translating different shader formats to platform independent shaders and embed them into the eXtensible 3D (X3D) scene for 3D web applications. This framework includes a back-end core shader converter, which translates shaders among different shading languages with a middle XML layer. Also included is a shader library containing a basic set of shaders that developers can load and add shaders to. This framework will then be applied to some applications in Biomolecular Visualization.

In a world with limited resources and serious environmental, social and economical impacts, a more sustainable life style is everyday more important. Therefore, the general objective of this work is to develop a methodological procedure for eco-efficiency and sustainability assessment of industrial processes with multi-scale technology at design level. The methodology developed follows the ISO 14040 series for environmental LCA standard. To integrate the three pillars of sustainability the analytical hierarchical process was used. The results are represented in a triple bottom line framework. The methodology was applied to the case study "production of perfume-containing microcapsules" and different scenarios were assessed and compared. Several sustainability indicators were chosen to analyze the impacts. The results showed that this methodology can be used as a decision making tool for sustainability reporting. It can be applied to any process choosing in each case the corresponding set of inventory data and sustainability impact indicators. / En un mundo con recursos limitados y graves impactos ambientales, sociales y económicos, un estilo de vida más sostenible es cada día más importante. Debido a esto, el objetivo general de este trabajo es desarrollar un procedimiento metodológico para evaluar eco-eficiencia y sostenibilidad de procesos industriales con tecnología multi-escala a nivel de diseño. La metodología desarrollada sigue la serie ISO 14040 para el medio ambiente. Se utilizó el proceso analítico jerárquico para integrar los tres pilares de sostenibilidad. Los resultados se presentan en un balance triple. La metodología se aplicó al caso de estudio "producción de micro-cápsulas que contienen perfume" y se analizaron y compararon diferentes escenarios. Se seleccionaron diversos indicadores de sostenibilidad para analizar los impactos. Los resultados demostraron que esta metodología puede ser utilizada como herramienta de toma de decisiones y que puede aplicarse a cualquier proceso seleccionando, en cada caso, los datos del inventario y los indicadores.

Cette thèse s'intéresse à la commande et l'observation d'une classe de systèmes linéaires à commutations (SLC). La classe considérée regroupe les systèmes pouvant être représentés par un modèle Hamiltonien à ports. Récemment, plusieurs travaux ont utilisé la théorie des systèmes dynamiques hybrides pour traiter les problèmes de stabilité, de commandabilité et d'observabilité des systèmes linéaires à commutations. Cependant, certains verrous scientifiques demeurent et nécessitent d'être levés tels que la synthèse d'observateurs pour des SLC présentant des modes de fonctionnement inobservables ou la commande hybride de systèmes possédant un nombre réduit d'entrées de commutations et un nombre élevé de variables d'état à contrôler. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse d'observateurs s'appuyant sur la modélisation moyenne et la modélisation hybride de SLC ayant une topologie Hamiltonienne à ports particulière. Ce formalisme possède les outils nécessaires pour établir des preuves de stabilité des erreurs d'observation. Dans un premier temps, nous proposons un observateur non linéaire reposant sur le modèle moyen de la classe des SLC considérée. Ensuite, nous traitons le problème de synthèse d'un observateur hybride où nous proposons un observateur commuté prenant en compte les modes de fonctionnement inobservables. Le problème de la commande des SLC est abordé par la suite. Au départ, la théorie de Lyapunov est utilisée pour proposer deux lois de commandes : La première est synthétisée à partir du modèle moyen et la deuxième exploite le modèle hybride. Une commande optimale hybride est élaborée en utilisant le principe du maximum de Pontryagin et une approche utilisant la recherche d'arcs singuliers. Finalement, une commande prédictive hybride est établie à partir d'un modèle discrétisé du système. Des résultats de simulation et une mise en œuvre expérimentale sur un convertisseur DC-DC SEPIC sont donnés pour montrer l'efficacité des méthodes proposées. L'étude d'un tel circuit est motivée par sa topologie particulière qui contient à la fois un mode de fonctionnement observable et un mode de fonctionnement inobservable. En outre, il possède une seule entrée de commutations et quatre variables d'état ce qui lui vaut la réputation être difficile à commander.

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Les pyréthrinoïdes et les organophosphorés sont des pesticides très utilisés, à l’origine d’une imprégnation forte de la population, exposée à ces contaminants principalement via l’alimentation. De plus en plus d’études scientifiques suggèrent des liens entre l’exposition à ces composés et des maladies chroniques ou des troubles du développement de l’enfant. Paradoxalement, leur devenir biologique chez l’homme est mal connu. Certaines études suggèrent que ces insecticides sont susceptibles d’intéragir avec les transporteurs membranaires ABC et SLC, protéines localisées au niveau d’interfaces hémato-tissulaires qui prennent en charge de nombreux substrats endogènes, médicaments et contaminants de l’environnement. L’objectif de notre étude a été de caractériser les effets d’insecticides des familles des pyréthrinoïdes et des organophosphorés sur l’activité de nombreux transporteurs ABC et SLC prenant en charge des médicaments (P-gp, BCRP, MRPs, OATP-1B1,-2B1,-1B3, OCT1-3, OAT1, OAT3, MATE1 et MATE2K) par une approche in vitro. Nous nous sommes également attachés à caractériser par des expérimentations in vitro et in silico, les mécanismes des interactions et les éléments structuraux des pesticides à l’origine de ces effets. Nous avons montré que de nombreux organophosphorés et pyréthrinoïdes étaient capables d’inhiber des transporteurs d’efflux (MRP, BCRP, P-gp) et d’influx (OATP1B1, OAT3, MATE1, OCT1-2) et de stimuler l’activité de certains OATPs. Les pesticides testés inhibaient très fortement l’activité des transporteurs de cations (OCT1 et OCT2) et ont pu bloquer le transport de catécholamines médiés par ces protéines. Une approche qSAR a permis de définir des paramètres physicochimiques associés aux effets modulateurs des pesticides et une approche d’amarrage moléculaire (docking) a mise en évidence les sites de liaisons de la P-gp impliquées dans ces interactions. Les conséquences des modulations de l’activité des transporteurs, en termes d’effets toxiques et d’interactions médicamenteuses, restent à définir pour les populations exposées à de fortes doses de pesticides. Toutefois, la contribution des interactions observées aux effets toxiques de ces insecticides est peu probable car nécessitant des concentrations nettement supérieures à celles atteintes dans le cadre d’une exposition environnementale de la population générale. / The general population is chronically exposed to pyrethroids and organophosphorus insecticides, mainly through alimentation. Several epidemiological studies have found an association between non-occupational exposure to these pesticides and chronic diseases and developmental disorders. Paradoxically, their biological fate in humans is poorly understood. Some studies suggest that these insecticides could interact with ABC and SLC membrane transporters. These membrane proteins, located at blood-tissue interfaces (liver, kidney, intestine ...), handle many endogenous substrates, drugs and pollutants. The objective of our study was to characterize, using an in vitro approach, the effects of pyrethroid and organophosphorus insecticides on the activity of numerous ABC and SLC human drug-transporters (P-gp, BCRP, MRPs, OATP-1B1, -2B1, -1B3, OCT1-3, OAT1, OAT3, MATE1 and MATE2K). We have also tried to analyze the mechanisms of interactions and the structural requirements for insecticides-mediated modulation of drug transporters activities using in vitro and in silico approach. We have shown that many organophosphorus and pyrethroids are able to inhibit ABC (MRP, BCRP, P-gp) and SLC (OATP1B1, OAT3, MATE1, OCT1-2) transporters and can stimulate the activity of some OATPs. Moreover, the tested pesticides inhibited very strongly the activity of OCT1 and OCT2 and blocked catecholamine transport mediated by these transporters. A qSAR approach allowed to define physicochemical parameters associated with the modulating effects of pesticides and a molecular docking approach revealed the P-gp binding sites involved in these interactions. The consequences of transporter activitie modulation, in terms of toxic effects and drug interactions, remain to be defined for populations exposed to high doses of pesticides, occurring notably in response to poisoning. However the alterations of these transporter activities by insecticides are unlikely to contribute to organophosphorus or pyrethroids toxicities of chronic low-dose exposure.

Les chapes autonivelantes sont souvent composées de ciment alumineux et de sulfate de calcium pour assurer une prise rapide. Le ciment alumineux est généralement à base de monocalcium aluminate (CA). Récemment, un nouveau ciment alumineux riche en mayénite (C12A7) a été conçu pour optimiser l’application des chapes par l’augmentation de la quantité d’ettringite formée. Le développement de l’hydratation au jeune âge (pendant les premières 24 heures) de ce type de produit est pourtant très peu connu. L’objectif principal de cette étude est d’évaluer l’interaction entre l’hydratation au jeune âge et le séchage naturel à travers un modèle de couplage. Ce modèle est appliqué à l’étude d’une pâte pure ettringitique composée de ciment riche en C12A7 et de plâtre alpha. Tout d’abord, un modèle cinétique d’hydratation, initialement développé en système dilué, a été proposé pour étudier l’hydratation d’une pâte pure ettringitique en condition endogène. Il permet de décrire l’évolution en fonction du temps de la porosité, de la teneur en eau, des quantités de phases (réactifs et hydrates). Un modèle de distribution de rayon de pores a été aussi proposé. Ce modèle permet d’obtenir la courbe de pression capillaire au jeune âge nécessaire pour la modélisation des transferts hydriques. Ensuite, une modélisation complète des transferts hydriques a été présentée. Elle a montré que l’hypothèse d’une pression de gaz constante conduit à une surestimation de perte de masse pour des matériaux à faible perméabilité. Pourtant, pour le cas des ciments alumineux, cette hypothèse peut être retenue pour simplifier le couplage avec le modèle cinétique d’hydratation. Enfin, une modélisation des couplages entre l’hydratation et la dessiccation a été développée. L’originalité de ce modèle porte sur l’intégration de la courbe isotherme issue du modèle de distribution poreuse dans la modélisation des transferts hydriques via une fonction Matlab. Le modèle a été capable de reproduire la cinétique de perte de masse d’un échantillon de pâte pure ettringite réactive soumis au séchage précoce. La nécessité de la prise en compte de l’évolution de température a été mise en évidence. De plus, le modèle a prévu un arrêt précoce de l’hydratation à la surface séchante après 10 heures d’hydratation. L’effet de la dessiccation atteint une profondeur de 5 mm sur un échantillon de 3 cm d’épaisseur. / Self-leveling flooring compounds (SLC) are often composed of calcium aluminate cements (CAC) and calcium sulfate to ensure rapid setting. The mineral composition of calcium aluminate cements is usually designed around monocalcium aluminate (CA). Recently, a new cement with the main compound of mayenite (C12A7) has been designed to optimize the application of SLC by increasing the amount of ettringite in the hydration product. However, there is a lack of knowledge related to early-age hydration (during the first 24 hours) of this type of product. The main objective of this study is to evaluate the interaction between early-age hydration and natural drying through a coupling model. This model is applied to the study of an ettringite binder composed of cement rich in C12A7 and plaster First, a kinetic model of hydration, initially developed in a diluted system, has been proposed to study the hydration of an ettringite paste under endogenous conditions. It allows to describe the evolution as a function of time of the porosity, the water content, and the quantities of phases (reactants and hydrates). A model of pore size distribution has also been proposed. This model allows us to obtain the capillary pressure curve at early-age, which is necessary for the modeling of moisture transport. Then, a complete modeling of water transfers was presented. It has shown that the assumption of constant gas pressure leads to an overestimation of mass loss for weakly permeable materials. However, for the case of CAC, this hypothesis can be retained to simplify the coupling with the kinetic model of hydration. Finally, a modeling of the coupling between hydration and desiccation has been developed. The originality of this model concerns the integration of the isothermal curve resulting from the pore size distribution model in the modeling of water transfers via a Matlab function. The model was able to reproduce the kinetics of mass loss of a sample of ettringite binder subjected to early drying. The role of temperature was also elucidated. In addition, the model predicted an early stop of hydration on the drying surface after 10 hours of hydration. The effect of desiccation reaches a depth of 5 mm on a sample with a thickness of 3 cm.

Drug transport across cells and cell membranes in the human body is crucial for the pharmacological effect of drugs. Active transport governed by transport proteins plays an important role in this process. A vast number of transport proteins with a wide tissue distribution have been identified during the last 15 years. Several important examples of their role in drug disposition and drug-drug interactions have been described to date. Investigation of drug-drug interactions at the transport protein level are therefore of increasing interest to the academic, industrial and regulatory research communities. The gene expression of transport proteins involved in drug transport was investigated in the jejunum, liver, kidney and colon to better understand their influence on the ADMET properties of drugs. In addition, the gene and protein expression of transport proteins in cell lines, widely used for predictions of drug transport and metabolism, was examined. The substrate and inhibitor heterogeneity of many transport proteins makes it difficult to foresee whether the transport proteins will cause drug-drug interactions. Therefore, in vitro assays for OCT1 and OATP1B1, among the highest expressed transport proteins in human liver, were developed to allow investigation of the inhibitory patterns of these proteins. These assays were used to investigate two data sets, consisting of 191 and 135 registered drugs and drug-like molecules for the inhibition of OCT1 and OATP1B1, respectively. Numerous new inhibitors of the transport proteins were identified in the data sets and the properties governing inhibition were determined. Further, antidepressant drugs and statins displayed strong inhibition of OCT1 and OATP1B1, respectively. The inhibition data was used to develop predictive in silico models for each of the two transport proteins. The highly polymorphic nature of some transport proteins has been shown to affect drug response and may lead to an increased risk of drug-drug interactions, and therefore, the OCT1 in vitro assay was used to study the effect of common genetic variants of OCT1 on drug inhibition and drug-drug interactions. The results indicated that OCT1 variants with reduced function were more susceptible to inhibition. Further, a drug-drug interaction of potential clinical significance in the genetic OCT1 variant M420del was proposed. In summary, gene expression of transport proteins was investigated in human tissues and cell lines. In vitro assays for two of the highest expressed liver transport proteins were used to identify previously unknown SLC transport protein inhibitors and to develop predictive in silico models, which may detect previously known drug-drug interactions and enable new ones to be identified at the transport protein level. In addition, the effect of genetic variation on inhibition of the OCT1 was investigated.

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