Les héparines regroupant les héparines standards (HNF), les héparines de bas poids moléculaire(HBPM), et le fondaparinux, sont des médicaments anticoagulants. Ils potentialisent l’antithrombine (AT) : un inhibiteur physiologique de la coagulation. Leur utilisation en thérapeutique est associée à un risque hémorragique majeur. Actuellement, le sulfate de protamine est le seul antidote disponible vis-à-vis des HNF. Il est partiellement efficace vis-à-vis des HBPM, et n’a aucun effet contre le fondaparinux, qui n’a pas d’antidote jusqu’à présent. C’est dans ce contexte que nous proposons des AT modifiées inactives, mais capables de se lier aux molécules d’héparines. Ces AT déplaceraient les molécules d’héparines de l’AT plasmatique, et neutraliseraient leur effet anticoagulant. Pour produire de telles AT, nous avons choisi une approche recombinante et une approche chimique. Dans la première approche, nous avons exprimé le variant AT-N135Q-Pro394. Ce variant possède une activité anti-Xa ou anti-IIa inférieure à 0,02% en présence de dérivés hépariniques, et une affinité à l’héparine 3 fois meilleure, comparée à l’AT plasmatique. En revanche, dans l’approche chimique, nous avons modifié l’AT plasmatique par la 2,3-butanedione (AT-BD), un réactif chimique de caractérisation des arginines. Contrairement au variant, cette AT-BD a une perte d’activité anticoagulante modérée, puis une affinité à l’héparine 20 fois meilleure, comparée à l’AT plasmatique. Malgré ces différences de propriétés biochimiques, ces 2 AT modifiées neutralisent d’une façon similaire les héparines in vitro et sur un modèle murin. Par ailleurs, à l’inverse du sulfate de protamine, nos antidotes n’ont pas d’activité anticoagulante propre sur un test de céphaline activée. Ainsi, ce travail de thèse a permis non seulement de proposer les premiers et les seuls antidotes spécifiques au fondaparinux décrits, mais aussi des antidotes alternatifs pour tous les anticoagulants hépariniques. / Unfractionnated heparin (UFH), low molecular weight heparins (LMWH), and fondaparinux are used therapeutically as anticoagulants. They potentiate antithrombin (AT): a physiological inhibitor of coagulation. Their therapeutic use is associated with a major risk of bleeding. Currently, protamine sulfate is the only antidote available for UFH. It is partially effective for LMWH, and has no effect against fondaparinux, which has no antidote. So, we propose modified inactive AT, but able to bind heparin molecules as antidote of these heparins. These molecules would compete with plasmatic AT for binding to heparins, and neutralize their anticoagulant effect. To produce that AT, we realized a genetic approach and a chemical approach. In the first approach, we expressed the variant AT-N135Q-Pro394 that had an anti-Xa or anti-IIa activity below 0.02% in the presence of heparins, and heparin affinity three times higher, compared to the plasmatic AT. In the chemical approach, we modified the plasmatic AT by 2,3-butanedione (AT-BD), a chemical reagent for arginin’s characterization. The AT-BD had a moderate loss of anticoagulant activity, and a heparin affinity 20 times higher, compared to the plasmatic AT. Despite these differences in biochemical properties, these two modified AT neutralize similarly heparins in vitro and in a mouse model. Moreover, unlike protamine sulfate, our antidotes had not an intrinsic anticoagulant effect in activated partial thromboplastin test. Thus, this PhD-work offers the first and the only specific antidote described to fondaparinux, and it can be used too alternatively for all anticoagulant heparins.

Proteoglycans containing Heparan Sulfate (HS), a sulfated glycosaminoglycan (GAG), play a major role in the cell signaling process, interacting with many different proteins. HS is over expressed on the surface of many cancer cells. Enzymatic cleavage of HS-GAGs by heparanase causes release of angiogenic growth factors leading to tumor cell migration. Heparanase is also over-expressed in tumors with significant correlation between metastatic potential and heparanase activity. Proteoglycans and their associated enzymes are thus significant drug targets of high biological relevance. A functional consequence of strong PPC-HS binding has been shown in proof-of-concept studies confirming inhibition of the model pentasaccharide, Fondaparinux, by bacterial Heparinase. Such metalloshielding by PPCs may also protect HS from enzymatic cleavage by the mammalian heparanase; preventing growth factors from binding to HS and/or preventing release of bound growth factors and thus inhibiting the metastatic response in the cancer cells. HS-GAGs are also receptors for cellular accumulation of cationic Polynuclear Platinum Complexes (PPCs) through high-affinity binding to the highly anionic HS. PPCs competitively inhibit uptake of TAMRA-R9, a fluorescent nona-arginine derivative, in CHO cells. The previously reported series of Pt(II) complexes were investigated as DNA binders, initiating the apoptotic cascade. The result of PPC-DNA binding produces long range inter and intra-strand cross-links, that produce structural and conformational changes. Hydrogen bonding between phosphate oxygens and square planar Pt(II) nitrogen results in bidentate complexes by either backbone tracking or groove spanning of DNA. This complex forms a clamp like structure, called a phosphate clamp, similar to that of the arginine fork. Understanding this clamp allows us to investigate the structurally similar sulfate binding between metal complexes and target HSPG. HSPGs may allow significant research into both a novel cellular internalization of principal metals and “metalloshielding” of heparin by these compounds. Previous studies have shown that a wide range of metal ions have high affinity to heparin. The trend of metal/heparin affinity is believed to be dependent on parameters consisting of the metal’s overall size, spatial orientation of the ligands attached to each metal, the net charge and oxidation state of these metals, and number of binding sites. Studies have shown relative affinities of sulfate and carboxylate groups for the metal ions. These metal cations play an important role in the affinity, specificity, and stability of many protein/heparin interactions. The study of simple coordination compounds, like Pt, Mn, V, Ru and Co, will allow preliminary results which will extend into the PPCs mode of binding. This thesis focuses on the concept of metalloglycomics and reviews the interactions of various metal complexes with heparin. The covalent and non-covalent interactions of metal complexes with heparin resulting in strong bonding are explained through spectroscopy and calorimetry. The cleavage inhibition of heparanase by metal complexes is also described. Sulfate cluster anchoring shields the sulfates from loss as seen in mass spectrometry. The study of metalloglycomics offers potential understanding into the relevance of metal-heparin interactions and possibilities into the development of new compounds as therapeutic agents.

Le fondaparinux (Arixtra®), anticoagulant de la classe des pentasaccharides de synthèse, est le premier inhibiteur d'origine synthétique, spécifique et indirect du facteur Xa de la coagulation. Il résulte de la synthèse chimique de l'unité pentasaccharidique des héparines, capable de se lier à l'antithrombine, une protéine endogène, inhibitrice de la coagulation. Cependant, son utilisation reste limitée par son administration uniquement possible par voie parentérale.L'objectif de ce travail de thèse est de développer une forme orale du fondaparinux en l'associant à un dérivé squalénique. Le squalène, terpénoïde naturel précurseur de la synthèse du cholestérol, possède une très bonne absorption orale (supérieure à 60 %). Dans ce contexte, deux stratégies d'association ont été développées: la première consistant à associer par liaison covalente le fondaparinux à un dérivé squalénique selon le concept de la « squalénisation » et la deuxième à associer par interactions non covalentes le fondaparinux à un dérivé squalénique cationique.Les travaux expérimentaux ont montré que la première stratégie était délicate à mettre en œuvre en raison d'une part de la difficulté à synthétiser un bioconjugué fondaparinux-squalène et d'autre part de la perte de l'activité anticoagulante du fondaparinux. En raison de ces obstacles, le concept de la « squalénisation » n'est pas adapté à ce type de molécule active. En revanche, la deuxième stratégie s'est montrée très prometteuse. Elle a consisté à formuler des nanoparticules par association non covalente du fondaparinux, chargé négativement, à un dérivé squalénique cationique. Cette approche a permis de mettre en évidence l’excellente capacité d'auto-assemblage en milieu aqueux de ces deux composés, liée à l’établissement de deux types d’interactions, électrostatiques et hydrophobes (entre les molécules de squalène). L'absorption orale du fondaparinux a été considérablement augmentée grâce à ce nouveau système nanoparticulaire. Cette nouvelle approche à base de squalène a ainsi montré son efficacité dans l'amélioration de l'administration orale du fondaparinux et pourrait représenter un système thérapeutique potentiel dans le traitement des maladies thromboemboliques. / Since its introduction in the market in 2002, fondaparinux (Arixtra®) is a drug of choice in the anticoagulant therapy. Its structure corresponds to the heparin pentasaccharide sequence that mediates its interaction with the natural plasma inhibitor of coagulation, antithrombin. However, like heparin, its application is limited due its unique administration by parenteral route. The aim of this project is to develop an efficient oral delivery system for fondaparinux by association with a squalene derivative. Squalene, a natural precursor of cholesterol in sterol biosynthesis, is well-known for its excellent oral absorption (i.e. more than 60 %). In this context, two strategies were investigated. The first consisted in achieving a covalent coupling between fondaparinux and a squalene derivative according to the concept of “squalenoylation”. The second was to associate fondaparinux to a cationic squalenoyl derivative by non-covalent association.Experimental work showed that the first strategy was delicate to implement due to the difficulty to synthesize a fondaparinux-squalene bioconjugate and, the loss of the anticoagulant properties of fondaparinux. Because of these obstacles, the concept of "squalenoylation" was not suitable for this type of active molecule. In contrast, the second strategy has been very promising. It consisted in the formulation of a nanoparticulate delivery system by ion-pairing of fondaparinux and a cationic squalenoyl derivative. This approach permitted to highlight the self-assembly of these two compounds in water as monodisperse nanoparticles thanks to electrostatic and hydrophobic interactions. Furthermore, the oral absorption of fondaparinux was significantly increased with this new nanoparticulate system. This new squalene-based approach has shown its effectiveness in improving the oral administration of fondaparinux and could be a potential delivery system in the treatment of thromboembolic diseases.

La sévérité potentielle de la thrombose veineuse superficielle (TVS) des membres inférieurs a récemment été documentée par des études réalisées en soins secondaires et tertiaires. Son épidémiologie reste cependant inconnue en soins primaires. Le premier objectif de ce travail était de mesurer la prévalence de la TVS en soins primaires, ainsi que le taux d'évènements thromboemboliques concomitants au moment du diagnostic. Pour y répondre, un réseau de recherche collaborative entre médecins généralistes et médecins vasculaires de la région stéphanoise a été mis en place. Une étude transversale descriptive a été réalisée au sein de ce réseau pendant un an. La prévalence annuelle de la TVS a été mesurée à 0,64 pour mille habitants. Au moment du diagnostic, 24,6% des TVS étaient associées à une thrombose veineuse profonde symptomatique et 4,7% à une embolie pulmonaire symptomatique. Une seconde étude a recherché une variation saisonnière de la fréquence de la TVS en analysant les données individuelles de trois études aux designs différents ; l'étude STENOX, l'étude POST et l'étude STEPH. Une variation significative n'a été retrouvée que dans l'étude POST, et les peak-to-low ratios étaient inférieurs à 1,2 dans les trois études. Ainsi, si une variation existe, celle-ci parait être de faible envergure, sans conséquence sur la pratique et la recherche / The potential severity of superficial vein thrombosis (SVT) of the lower limbs has recently been shown by studies perfomed in secondary and tertiary care. The epidemiology of SVT remains unknown in primary care. The first objective of this study was to measure the prevalence of SVT in primary care, and the rate of concomitant thromboembolic events at diagnosis. A collaborative research network between general practitioners and vascular physicians from Saint-Etienne has been set up. A cross-sectional study has been conducted within this network during one year. The annual prevalence of SVT was measured to 0.64 per thousand inhabitants. At diagnosis, 24.6% of SVT were associated with symptomatic deep vein thrombosis and 4.7% with symptomatic pulmonary embolism. A second study was looking for a seasonal variation of SVT frequency by analyzing individual data from three studies with different designs; the STENOX study, the POST study and the STEPH study. A significant variation was found only in the POST study, and peak-to-low ratios were below 1.2 in the three studies. Thus, if other more powerful and exhaustive studies could find a seasonal variation, that variation would probably be of low magnitude and without clinical significance

Les héparines regroupant les héparines standards (HNF), les héparines de bas poids moléculaire(HBPM), et le fondaparinux, sont des médicaments anticoagulants. Ils potentialisent l'antithrombine (AT) : un inhibiteur physiologique de la coagulation. Leur utilisation en thérapeutique est associée à un risque hémorragique majeur. Actuellement, le sulfate de protamine est le seul antidote disponible vis-à-vis des HNF. Il est partiellement efficace vis-à-vis des HBPM, et n'a aucun effet contre le fondaparinux, qui n'a pas d'antidote jusqu'à présent. C'est dans ce contexte que nous proposons des AT modifiées inactives, mais capables de se lier aux molécules d'héparines. Ces AT déplaceraient les molécules d'héparines de l'AT plasmatique, et neutraliseraient leur effet anticoagulant. Pour produire de telles AT, nous avons choisi une approche recombinante et une approche chimique. Dans la première approche, nous avons exprimé le variant AT-N135Q-Pro394. Ce variant possède une activité anti-Xa ou anti-IIa inférieure à 0,02% en présence de dérivés hépariniques, et une affinité à l'héparine 3 fois meilleure, comparée à l'AT plasmatique. En revanche, dans l'approche chimique, nous avons modifié l'AT plasmatique par la 2,3-butanedione (AT-BD), un réactif chimique de caractérisation des arginines. Contrairement au variant, cette AT-BD a une perte d'activité anticoagulante modérée, puis une affinité à l'héparine 20 fois meilleure, comparée à l'AT plasmatique. Malgré ces différences de propriétés biochimiques, ces 2 AT modifiées neutralisent d'une façon similaire les héparines in vitro et sur un modèle murin. Par ailleurs, à l'inverse du sulfate de protamine, nos antidotes n'ont pas d'activité anticoagulante propre sur un test de céphaline activée. Ainsi, ce travail de thèse a permis non seulement de proposer les premiers et les seuls antidotes spécifiques au fondaparinux décrits, mais aussi des antidotes alternatifs pour tous les anticoagulants hépariniques.

Introduction: Hip fracture surgery is the particular problem of very old patinets (>75 years), with high risk of VTE (up to 80%). It is essential to provide VTE prophylaxis. Patients advanced age and their polymorbidity contribute to the thrombophilic status. Objectives and methods: The aim of the study was to determine the changes of coagulation within the 28 post-operative days in 41 patients over 75 years who underwent hip fracture surgery. Another object was to determine acute phase response and an endothelial activation. The third task was to determine how affected is a key component of hemostasis, FXa activity by its specific inhibitor fondaparinux and enoxaparin, which inhibits FXa and thrombin in a 4:1 ratio and if there is bleeding complication in such a risk group patiens after antithrombotics long-term administration. Patients were randomly divided into two anticoagulant groups: fondaparinux (n = 23) and enoxaparin (n = 18). Results: Thrombophilia is demonstrated by a reactive increase of the most of these parameters preoperatively and reveals the effect of the initial trauma. A surgery further aggravates this reaction. This inflammatory and secondary prothrombogenic condition persisted until postoperative day 28. Both antithrombotics effectively inhibit thrombin generation without...

Introduction: Hip fracture surgery is the particular problem of very old patinets (>75 years), with high risk of VTE (up to 80%). It is essential to provide VTE prophylaxis. Patients advanced age and their polymorbidity contribute to the thrombophilic status. Objectives and methods: The aim of the study was to determine the changes of coagulation within the 28 post-operative days in 41 patients over 75 years who underwent hip fracture surgery. Another object was to determine acute phase response and an endothelial activation. The third task was to determine how affected is a key component of hemostasis, FXa activity by its specific inhibitor fondaparinux and enoxaparin, which inhibits FXa and thrombin in a 4:1 ratio and if there is bleeding complication in such a risk group patiens after antithrombotics long-term administration. Patients were randomly divided into two anticoagulant groups: fondaparinux (n = 23) and enoxaparin (n = 18). Results: Thrombophilia is demonstrated by a reactive increase of the most of these parameters preoperatively and reveals the effect of the initial trauma. A surgery further aggravates this reaction. This inflammatory and secondary prothrombogenic condition persisted until postoperative day 28. Both antithrombotics effectively inhibit thrombin generation without...

Le fondaparinux (Arixtra®), anticoagulant de la classe des pentasaccharides de synthèse, est le premier inhibiteur d'origine synthétique, spécifique et indirect du facteur Xa de la coagulation. Il résulte de la synthèse chimique de l'unité pentasaccharidique des héparines, capable de se lier à l'antithrombine, une protéine endogène, inhibitrice de la coagulation. Cependant, son utilisation reste limitée par son administration uniquement possible par voie parentérale.L'objectif de ce travail de thèse est de développer une forme orale du fondaparinux en l'associant à un dérivé squalénique. Le squalène, terpénoïde naturel précurseur de la synthèse du cholestérol, possède une très bonne absorption orale (supérieure à 60 %). Dans ce contexte, deux stratégies d'association ont été développées: la première consistant à associer par liaison covalente le fondaparinux à un dérivé squalénique selon le concept de la " squalénisation " et la deuxième à associer par interactions non covalentes le fondaparinux à un dérivé squalénique cationique.Les travaux expérimentaux ont montré que la première stratégie était délicate à mettre en œuvre en raison d'une part de la difficulté à synthétiser un bioconjugué fondaparinux-squalène et d'autre part de la perte de l'activité anticoagulante du fondaparinux. En raison de ces obstacles, le concept de la " squalénisation " n'est pas adapté à ce type de molécule active. En revanche, la deuxième stratégie s'est montrée très prometteuse. Elle a consisté à formuler des nanoparticules par association non covalente du fondaparinux, chargé négativement, à un dérivé squalénique cationique. Cette approche a permis de mettre en évidence l'excellente capacité d'auto-assemblage en milieu aqueux de ces deux composés, liée à l'établissement de deux types d'interactions, électrostatiques et hydrophobes (entre les molécules de squalène). L'absorption orale du fondaparinux a été considérablement augmentée grâce à ce nouveau système nanoparticulaire. Cette nouvelle approche à base de squalène a ainsi montré son efficacité dans l'amélioration de l'administration orale du fondaparinux et pourrait représenter un système thérapeutique potentiel dans le traitement des maladies thromboemboliques.

Cette thèse met en évidence l'importance des transporteurs lipidiques et leurs implications pharmaceutiques dans la délivrance de principes actifs de nature différente, par voie orale et/ou par voie cutanée. L'introduction générale de cette thèse donne un aperçu des différents types é en mettant l'accent sur les nanoparticules lipidiques solides ( SLN ) et les nanocapsules lipidiques ( LNC ). Dans la première partie, les SLN chargées avec le propionate de clobétasol ( CP ), ont été développées et formulées en un hydrogel pour une long terme corticothérapie topique. Les études du transport ex vivo ont indiqué que le CP maintenu par la peau était plus élevé pour les SLN gel par rapport au produit commercial. La deuxième partie met l'accent sur les nanocapsules lipidiques ( LNC ). Chapitre 1 de cette partie vise à obtenir des LNC chargées d'un principe actif hydrophile le pentasaccharide, fondaparinux ( F ) à partir de deux microémulsions ( ME ) selon un brevet qui a été déposé. Les résultats obtenus par les LNC préparés de la ME1 contenant les tensio-actifs non ioniques ( Imwitor/Span ) ont été les meilleurs ( 59.87 nm, 48.62 % taux d'encapsulation ). Le chapitre 2 vise à encapsuler le F par la stratégie de l'intéraction cationique pour réaliser une association efficace élevée ( 80-100%). L'impact de cette formulation sur la pharmacocinétique du médicament après administration orale chez le rat a montré une amélioration de la biodisponibilité de F d'une mode dépendante de la dose. Les LNC cationiques chargées en F ont démontré une potentialité thérapeutique intéressante pour l'administration d'un pentasaccharide dérivé de l'héparine par voie orale comme une première preuve de concept comme une solution alternative à l'administration de F.

Medical devices, such as catheters and heart valves, are an important part of patient care. However, blood-contacting devices can activate the blood coagulation cascade to produce factor (f) Xa, the clotting enzyme that induces thrombin generation. By activating platelets and converting soluble fibrinogen to fibrin, thrombin leads to blood clot formation. Blood clots that form on medical devices create problems because they may foul the device and/or serve as a nidus for infection. In addition, clots can break off from the device, travel through the circulation and lodge in distant organs; a process known as embolization. This is particularly problematic with central venous catheters because clots that form on them can break off and lodge in pulmonary arteries, thereby producing a pulmonary embolism. Similarly, clots that form on heart valves can break off and lodge in cerebral arteries, thereby producing a stroke. Therefore, anticoagulants, blood thinning drugs, are frequently used to prevent clotting on medical devices. Conventional anticoagulants, such as heparin and warfarin, target multiple clotting factors. Heparin binds to antithrombin in plasma and accelerates the rate at which it inhibits fXa, thrombin and many other clotting enzymes. Warfarin, which is a vitamin K antagonist, attenuates thrombin generation by interfering with the synthesis of the vitamin K-dependent clotting factors, which include fX and prothrombin, the precursor of thrombin. In contrast to heparin and warfarin, more recent anticoagulants inhibit only a single clotting enzyme. For example, fondaparinux, a synthetic heparin fragment, only inhibits fXa and dabigatran, an oral thrombin inhibitor, only targets thrombin. Although effective for many indications, fondaparinux was less effective than heparin for preventing clotting on catheters in patients undergoing heart interventions and dabigatran was less effective than warfarin for preventing strokes in patients with mechanical heart valves. The failure of these new anticoagulants highlights the need for a better understanding into the drivers of clotting on medical devices. Therefore, the overall purpose of this thesis is to gain this understanding so that more rational approaches to its prevention can be identified. In the classical model of blood coagulation, clotting is triggered via two distinct pathways; the tissue factor (TF) pathway or extrinsic pathway and the contact pathway or intrinsic pathway; pathways which are initiated by fVIIa and fXIIa, respectively. The mechanism by which medical devices initiate clotting is uncertain. Platelet and complement activation and microparticle formation have been implicated, which would drive clotting via the TF pathway. Alternatively, medical devices can bind and activate fXII, thereby initiating the contact pathway. We hypothesized that medical devices trigger clotting via the contact pathway and induce the local generation of fXa and thrombin in concentrations that exceed the capacity of fondaparinux and dabigatran to inhibit them. To test this hypothesis, we used catheters as a prototypical medical device and we used a combination of in vitro and rabbit models. Several lines of evidence indicate that catheters initiate clotting via the contact pathway. First, catheter segments shortened the clotting time of human plasma, and this activity was attenuated in fXII- or fXI-deficient plasma, which are key components of the contact pathway, but not in fVII-deficient plasma, which is the critical component of the extrinsic pathway. Second, corn trypsin inhibitor (CTI), a potent and specific inhibitor of fXIIa, attenuates catheter thrombosis. Third, selective knockdown of fXII or fXI with antisense oligonucleotides attenuated catheter-induced thrombosis in rabbits, whereas knockdown of fVII had no effect. Therefore, these results revealed the importance of the contact pathway in device-associated thrombosis, and identified CTI or fXII or fXI knockdown as novel strategies for preventing this problem. Focusing on fXIIa as the root cause of medical device associated clotting, we coated catheters with CTI using a polyethylene glycol (PEG) spacer. In addition to unmodified catheters, other controls included catheters coated with albumin via a PEG spacer or catheters coated with PEG alone. Compared with unmodified catheters or with the other controls, CTI-coated catheters attenuated clotting in buffer or plasma systems and were resistant to occlusion in rabbits. These findings support the concept that catheter-induced clotting is driven via the contact pathway and identify CTI coating as a viable strategy for its prevention. We next set out to test the hypothesis that fondaparinux and dabigatran, which inhibit fXa and thrombin, respectively, are less effective than heparin, which inhibits multiple clotting enzymes. Fondaparinux and dabigatran were less effective than heparin at preventing catheter induced clotting and thrombin generation, respectively. Likewise, in a rabbit model of catheter thrombosis, fondaparinux was less effective than heparin and dabigatran was only effective when administered at doses that yielded plasma dabigatran levels similar to those found at peak in human given the drug; at trough levels, dabigatran was no better than placebo. Finally, we also showed synergy between heparin and either fondaparinux or dabigatran. Thus, when co-administered to rabbits in doses that on their own had no effect, the combination of fondaparinux or dabigatran plus heparin extended the time to catheter thrombosis. These findings support the hypothesis that when catheters trigger clotting via the contact pathway, fXa and thrombin are generated in concentrations that overwhelm the capacity of fondaparinux or dabigatran to inhibit them. Furthermore, the synergy between heparin and fondaparinux or dabigatran has clinical implications because it explains why supplemental heparin attenuated the risk of catheter thrombosis in patients treated with fondaparinux who underwent cardiac procedures and it identifies the potential role of supplemental heparin in dabigatran-treated patients who require such interventions. In summary, we have shown that catheters trigger clotting via the contact pathway and have identified CTI coating or fXII or fXI knockdown as viable strategies for prevention of this problem. In addition, for prevention of catheter thrombosis, we also have shown that heparin, which inhibits multiple coagulation enzymes, is more effective than fondaparinux or dabigatran, which only inhibit fXa or thrombin, respectively; findings consistent with the clinical observations. Moreover, the synergy that we observed between fondaparinux or dabigatran and heparin identifies supplemental heparin as strategy for preventing catheter thrombosis in patients receiving these drugs. Taken together, these studies provide insight into the mechanisms of catheter thrombosis and potential strategies for its prevention. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)