This work focused on the design of functional capsules made of chemically modified polysaccharides. The layer-by-layer capsules have attracted great interest due to their Indeed, as an advanced multifunctionality which can be advantageously used for pharmaceutical and biomedical applications. Polysaccharides, which are generally biocompatible and biodegradable, are very attractive materials for the construction of bio-related multilayer systems. Considering the intrinsic antibacterial properties of chitosan (CHI), this polysaccharide was selected and quaternized to prepare in physiological conditions contact-killing capsules by combination with hyaluronic acid (HA). The relationship between the antibacterial activity of the quaternized chitosan derivatives (QCHI) and that of QCHI-based capsules was investigated. Then, in order to encapsulate small hydrophobic drugs within the wall of capsules, alkylated derivatives of HA were used as the negatively charged partner of QCHI for the capsules formation. The encapsulation of the hydrophobic dye, nile red (NR), in the hydrophobic shell of capsules was determined. At last, to release the payload under mild conditions was studied by synthesizing rapidly degradable capsules composed of hydrolysable cationic dextran derivatives and HA. The degradation of the layer-by-layer assemblies, both multilayer films and microcapsules is discussed.

Depuis quelques années, les chercheurs et les professionnels de la santé ont souligné l'importance d'un phénomène, soit la consommation de médicaments à des fins non médicales. Ce phénomène est observable sur Internet, notamment dans les forums de discussion qui permettent à des usagers de mettre en commun leurs expériences de consommation. Ce mémoire a pour objet l'étude d'un forum de discussion dédié aux échanges sur la consommation de dextrométorphane (DXM) à des fins récréatives. Afin de mieux comprendre ce phénomène, nous avons analysé les différentes formes de contribution au forum, les thématiques abordées dans les échanges, les différentes formes d'usage du forum de discussion et l'importance qu'accordent les usagers aux risques liés à cette pratique. Sur le plan méthodologique, nous avons adopté une démarche de recherche qualitative basée sur une analyse de contenu d'un fil de discussion ayant pour objet les récits d'expérience sous l'effet du DXM. Nos observations montrent que l'usage du forum de discussion permet surtout à un groupe d'individus de se réunir dans un endroit virtuel pour échanger et socialiser sur leurs différentes expériences sous l'effet du DXM et pour conseiller et orienter les usagers dans leurs pratiques. Ainsi, nous avons constaté que les principaux thèmes des échanges permettaient de sensibiliser les membres de la communauté aux risques et que les usagers n'hésitaient pas à déconseiller certaines pratiques lorsqu'elles étaient jugées risquées. Ces échanges en ligne favoriseraient ainsi l'encadrement des pratiques de consommation. Les résultats de ce mémoire permettent de mieux comprendre la relation entre Internet, les usagers et le rapport qu'ils entretiennent avec les informations qui y circulent. Ce mémoire permet également de mieux saisir l'importance que prend le phénomène de la consommation de médicaments à des fins non médicales dans la société actuelle et de penser à des pistes de solutions favorisant la sensibilisation des usagers aux risques associés à cette pratique. Enfin, cette recherche a permis d'explorer les questions méthodologiques concernant l'accessibilité à une multitude d'informations, publiées anonymement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : consommation de médicaments hors cadre médical, forum de discussion, TIC, risque, usage, thème des échanges.

La tuberculose (TB) est un problème de santé mondiale majeur à l’origine de 10.4 millions de nouveaux cas et 1.8 millions de morts en 2015 selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Cette maladie est causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis (Mtb) qui infecte principalement les poumons et se transmet par l'inhalation d’aérosols contaminés.Le traitement de TB nécessite la prise quotidienne d’antibiotiques pendant 6 mois, dont une mauvaise utilisation peut être à l’origine de l’apparition de souches Mtb multi-résistantes.La nouvelle stratégie de l’OMS, “End TB”, vise à réduire de 90% l’incidence de TB d'ici 2035. Pour y parvenir, il est important de définir de nouvelles approches pour réduire la durée et la toxicité des traitements et améliorer leur efficacité vis-à-vis des bactéries actives et latentes.L’approche abordée lors de ma thèse vise à utiliser des nanoparticules (NP) pour développer de nouvelles thérapies anti-TB. La bibliographie sur le sujet montre que cela pourrait être une stratégie prometteuse. Nous avons par conséquent étudié quatre applications potentielles des NP:1-Vectorisation des médicaments pour les administrer au niveau pulmonaire. L’éthionamide (ETH) est un antibiotique utilisé pour le traitement de TB avec des effets secondaires indésirables. L’ETH est une «pro-drogue» qui nécessite une activation par une monooxygenase bactérienne, dont l’efficacité peut être elle-même augmentée par des molécules chimiques appelées “booster”. Nous avons étudié l’effet de l’ETH et de booster co-encapsulés dans des NP de poly-β-cyclodextrine (pCD) pour le traitement de TB. Nous avons d’abord évalué leur efficacité in vitro sur la croissance extracellulaire et intracellulaire (dans les macrophages) de Mtb grâce à l'utilisation d'un système automatisé de microscopie confocale à haut contenu. Dans les deux essais, nous avons constaté que les médicaments conservaient leur activité après encapsulation et que les NP n'étaient pas cytotoxiques. L’efficacité de ces NP a ensuite été étudiée in vivo chez des souris infectées avec Mtb. La suspension de NP a été délivrée sous forme d’aérosols directement dans les poumons par voie endotrachéale à l’aide d’un Microsprayer Aerosolizer. Une réduction significative de la charge bactérienne dans les poumons de 3 log a été observée après 6 administrations de doses inférieures à celles thérapeutiques.2-Amélioration de la solubilité et biodisponibilité des antibiotiques. La Clofazimine (CLZ) est un antibiotique utilisé dans le traitement de la lèpre et pourrait être, au regard de son efficacité in vitro sur les souches de Mtb multi-résistantes, un candidat potentiel pour celui de TB. La CLZ est extrêmement lipophile, gênant ainsi sa solubilité. Dans notre étude, son encapsulation dans des particules de silice nanoporeuses a stabilisé l'état amorphe de la CLZ et a augmenté radicalement sa solubilité. Après encapsulation ou solubilisation dans le DMSO, la CLZ a d’autre part montré une activité antibactérienne similaire sur Mtb.3-Stabilisation des antibiotiques. La Vancomycine (VAN) est utilisée pour des applications cliniques comme alternative de la pénicilline dans le traitement de Staphylococcus aureus et pourrait être utilisée pour celui de TB. Alors que la VAN présente une faible stabilité dans les milieux biologiques, nous avons montré que l'encapsulation de cet antibiotique à l'intérieur de NP à base de PLGA a amélioré son efficacité tant sur les bactéries Mtb extracellulaires qu’intracellulaires.4-Activité antimycobacterial Intrinsèque de NP. Différentes NP (60 pCD, 1 NanoMOF et 1 NP en argent) ont été évaluées in vitro. Aucune n'a présenté d'activité antituberculeuse intrinsèque prometteuse.En conclusion et au regard des options thérapeutiques limitées pour combattre les souches résistantes et de la rareté de solutions innovantes dans le pipeline de découverte de médicament, ces travaux ont montré que les NP pouvaient constituer une approche anti-TB originale. / Tuberculosis (TB) is a major problem of global health, responsible for 10.4 million new cases and 1.8 million deaths in 2015 according to the World Health Organization (WHO). This disease is caused by inhalation of small aerosol droplets containing Mycobacterium tuberculosis (Mtb), and lungs are usually the major site of infection.TB can usually be treated with a daily six months course of standard, or first-line, anti-TB drugs. If first-line drugs are misused, the onset of multidrug-resistant Mtb can occur.The new WHO global public health strategy “End TB” aims at the reduction of TB incidence 90% by 2035. To reach these ambitious targets, new approaches are urgently needed to get a faster, less harmful and more-efficient treatment for active and latent TB.My thesis focused on the use of nanoparticles (NPs) to develop new anti-TB therapies. Our review of the literature showed that it could be a promising approach. Here, we investigated four potential uses of the NPs.1- Nanocarrier for pulmonary delivery of drugs. Ethionamide (ETH) is a second line antibiotic with high toxicity and several adverse side effects. ETH is a prodrug that requires bioactivation by a bacterial monooxygenase, which can be enhanced by chemical molecules named “boosters”. We investigated the simultaneous delivery of ETH and boosters coencapsulated in biodegradable poly-β-cyclodextrin (pCD) based NPs by the pulmonary route for the treatment of TB. First, we evaluated the in vitro efficacy of the designed formulations on Mtb extracellular growth and intracellular growth inside macrophages using an automated confocal high-content microscopy system. And we found for both assays that the drugs maintained their activity after encapsulation and the pCD were not cytotoxic. Given these promising results, their efficacy was then tested in vivo. The NPs suspension, administered directly into mouse lungs by endotracheal way using a Microsprayer® aerosolizer, was proved to be well-tolerated and led to a 3-log decrease of the pulmonary mycobacterial load after 6 administrations and using lower doses than the therapeutic ones.2- Enhancement of the solubility and the bioavailability of antibiotics. Clofazimine (CLZ) is an antibiotic usually used in a combination therapy for the treatment of leprosy and could be a potential candidate for the treatment of TB because of its in vitro efficacy on resistant Mtb strains. CLZ is extremely lipophilic and has important solubility problem. In our study, its encapsulation in nanoporous silica particles stabilized the amorphous state of CLZ and dramatically increased the drug solubility. On the other hand, CLZ encapsulated in nanoporous silica particles or efficiently dissolved in DMSO showed a similar antibacterial activity on Mtb, validating the assessment of solubility of CLZ by encapsulation.3- Improvement of the antibiotic stabilization. Vancomycin (VAN) is used for clinical applications for nearly 50 years as a penicillin alternative to treat penicillinase-producing strains of Staphylococcus aureus. VAN can be used for TB treatment as a repurpose. While VAN presented low stability in biological media at 37°C, we showed that the encapsulation of this antibiotic inside PLGA-based NPs enhanced its efficacy both on extracellular and intracellular bacteria.4- Intrinsic antimycobacterial activity of NPs. Different NPs (60 pCD, 1 NanoMOF, and 1 silver NP) were tested in vitro but none presented promising intrinsic antitubercular activity. However some pCD were slightly active in vitro on extracellular Mtb but cytotoxic.In conclusion, these works demonstrated that nanoparticles can provide a novel anti-TB approach regarding the limited therapeutic options to fight drug-resistant Mtb and the scarcity of novel antituberculosis drugs in the drug discovery pipeline.

L'objectif de cette thèse est de proposer une approche hiérarchique pour la reconnaissance de la prise de médicaments chez les personnes âgées. En effet, l'activité globale de la prise de médicaments se compose de plusieurs activités à différents niveaux de complexité.La reconnaissance est donc faite de bas en haut, de l'activité élémentaire à l'activité simple et ensuite à l'activité complexe. De plus, un modèle simple de calibration, utilisant une caméra stéréo, est proposé pour estimer la profondeur des objets, et ainsi mieux traiter l'occultation des objets. Par conséquence, la reconnaissance de la prise de médicaments est plus précise.Premièrement, la méthode de soustraction du fond est utilisée pour détecter les objets mobiles, dans un environnement intérieur. La segmentation des régions de peau, et des flacons se fait ensuite en utilisant l'information de couleur par seuillage.Deuxièmement, en observant que le déplacement des régions de peau dans deux trames consécutives est petit, nous utilisons la distance minimale de déplacement pour suivre les régions de peau. Les régions des mains sont détectées en exploitant l'intensité de contours.Nous détectons la bouche par la méthode AdaBoost et le suivi de bouche se fait en utilisant le filtre de Kalman et le ratio des couleurs R/G. Le filtre de Kalman est aussi utilisé pour le traitement d'occultation entre les régions d'intérêt main-visage, main-main.Finalement, pour la reconnaissance de la prise de médicaments, une approche hiérarchique est proposée, en commençant par les activités élémentaires. Sur la base du chevauchement entre les régions d'intérêt, nous détectons les activités élémentaires. En exploitant la séquence des activités élémentaires, nous détectons les activités simples, celles-ci sont en suite utilisées pour reconnaître des activités complexes, correspondant à la prise de médicaments. La profondeur des objets occultés est estimée afin de vérifier l'état de contact entre ces objets, et reconnaître plus précisément les activités.L'expérience montre que notre approche est plus robuste et souple que les travaux précédents sur le sujet. Elle permet de reconnaître des scénarios différents de prise de médicaments et peut être appliqué pour reconnaître d'autres activités complexes en général. / The objective of this thesis is to propose a hierarchical approach for recognition of themedication intake for elderly people. By analyzing the complex activity of the medicationintake we show that it consists of several activities, from low of high levels. So recognition ismade from top to bottom, from primary activity to simple activity and then complex activity.In addition, a simple calibration model, using a stereo camera is proposed to estimatethe depth of objects, for better handling of object occlusions. Consequently, the recognitionof the medication intake is more accurate.First of all, a background subtraction method is used to detect moving objects in theindoor environment. The segmentation of skin regions, and medication bottles is made usingcolor information, by thresholding.Secondly, by observing that the displacement of skin regions in two consecutive frames issmall, we use the minimum distance of displacement to track the skin regions. The regionsof hands are detected by exploiting the intensity contours. We detect the mouth by theAdaBoost method and the tracking of mouth is done using the Kalman filter and the ratioof colors R/G. The Kalman filter is also used for handling occlusions of regions of interest,between hand-face, and hand-hand.Finally, for the recognition of the medication intake, a hierarchical approach is proposed,based on primary activities. By detecting the overlap between the regions of interest, weidentify the primary activities. By exploiting the sequence of primary activities, we recognizesimple activities, that are inputs for recognizing complex activities, which correspond tomedication intake. The depth of occluded objects is estimated at the end to check thecontact state between these objects, to recognize more precisely the activities.Experience showed that our approach is more robust and flexible than prior works inthe literature on this subject. It allows to recognize different scenarios of medication intakeand can be applied to recognize other complex activities in general.

L'asthme est un problème de Santé publique au niveau mondial. Il touche environ 10% des enfants et des adultes en France, avec des conséquences socio-économiques importantes. L'asthme est une maladie respiratoire chronique obstructive complexe, caractérisée par une hétérogénéité phénotypique et une expression clinique variable au cours du temps. Les essais contrôlés randomisés restent la référence pour évaluer l'efficacité et la sécurité des médicaments. Néanmoins, les études pharmaco-épidémiologiques, nécessaires pour compléter les résultats des essais contrôlés randomisés, restent encore limitées dans l'asthme. Cette thèse en pharmaco-épidémiologie, s'appuyant sur deux cohortes françaises complémentaires, avait pour objectif d’améliorer la compréhension de la qualité de la prise en charge thérapeutique de l'asthme en population. Les objectifs spécifiques étaient d'étudier: 1) les bénéfices à long terme des corticoïdes inhalés dans l'asthme, 2) le ratio « traitements de fond/traitements des pathologies respiratoires obstructives », défini à partir des données médico-administratives, et ses fluctuations au cours du temps chez les sujets âgés, et 3) la polymédication dans l'asthme du sujet âgé.L'efficacité à court terme des corticoïdes inhalés a largement été démontrée mais leurs bénéfices à long terme ont rarement été étudiés. Nous avons estimé les effets à long terme des corticoïdes inhalés sur 245 adultes asthmatiques participant à l'étude EGEA. L'application d'une méthode par score de propension pour prendre en compte le biais d'indication n’a pas permis de mettre en évidence un bénéfice à long terme des corticoïdes inhalés utilisés au long cours sur la santé respiratoire. Un bénéfice potentiel de l’exposition aux corticoïdes inhalés au long cours a toutefois été observé sur l’évolution de la fonction respiratoire. Plusieurs indicateurs de qualité de prise en charge de l’asthme, basés principalement sur des bases de données administratives américaines, ont été proposés dans l'enfance et à l'âge adulte. Cependant, la pertinence de tels indicateurs n'a pas été spécifiquement étudiée dans des populations plus âgées et leurs fluctuations au cours du temps n'ont jamais été caractérisées. Notre étude menée auprès de 4328 femmes asthmatiques âgées de l'étude Asthma-E3N a montré que le ratio « traitements de fond/traitements des pathologies respiratoires obstructives », défini à partir des bases de données médico-administratives, est un indicateur pertinent pour identifier les sujets âgés à risque de mauvais contrôle de la maladie. De plus, l’étude de la variation à long terme du ratio a permis d’identifier des groupes de femmes asthmatiques présentant un risque élevé d’asthme non contrôlé à terme. La population âgée souffre fréquemment de multimorbidité, conduisant à la polymédication et potentiellement à une réponse altérée au traitement. L’impact des comorbidités et de leurs traitements reste inconnu. Nous avons appliqué une méthode intégrative à partir des bases de données de remboursements des médicaments chez les femmes asthmatiques de l'étude Asthma-E3N. Le « Pharmacome » a confirmé la polymédication dans cette population et a mis en évidence les liens entre les médicaments. En appliquant une méthode de classification sur les classes thérapeutiques des médicaments utilisés, nous avons identifié trois profils de femmes asthmatiques présentant un niveau de risque différent de mauvais contrôle de la maladie.En conclusion, les données médico-administratives représentent une source pertinente pour identifier les patients à haut risque de mauvais pronostic d’asthme au niveau populationnel. Notre travail en pharmaco-épidémiologie apporte une nouvelle approche sur l’évaluation de la prise en charge thérapeutique de l’asthme et sur l’interrelation entre les médicaments de l’asthme et les autres médicaments, proxies de comorbidités. Nos résultats sont d’une importance particulière, en raison du fardeau mondial de l’asthme........ / : Asthma is a worldwide non-communicable disease affecting around 10% of children and adults in France, with substantial socio-economic impacts. This is a complex chronic respiratory disease characterized by phenotypic heterogeneity and fluctuations of clinical expression over time. Randomized controlled trials (RCT) remain the gold standard to assess medication efficacy and safety. Nevertheless, pharmacoepidemiological studies have a helpful design to complement RCT findings, but are still limited in asthma. This thesis in pharmacoepidemiology, relying on two complementary French cohorts, aimed to add information on the assessment of the quality of asthma therapeutic management in real life. Specific aims were to investigate: i) the long-term benefits of inhaled corticosteroids in asthma, ii) the controller-to-total asthma medication ratio and its fluctuations over time in the elderly, and iii) the polymedication in elderly asthma.The short-term efficacy of inhaled corticosteroids on asthma has been largely established, but their long-term benefits have rarely been assessed. We estimated the long-term effects of inhaled corticosteroids on 245 adults with persistent asthma who participated to the EGEA study. Applying a propensity score method to take into account the indication bias did not offer evidence of a statistical significant long-term benefit of ICS used regularly or continuously over twelve years on respiratory health. However, a trend for benefits of long-term ICS exposure was observed on lung function evolution. Asthma therapeutic management in the elderly relies on studies performed in younger populations, postulating that its efficacy is similar in this specific population. Some quality of care markers, mainly based on US drug administrative databases, have been proposed in childhood and adulthood with asthma. However, the relevance of such asthma medication ratios has been poorly addressed in older populations, and its fluctuations over time have never been characterized. Our study, conducted among 4,328 elderly women with ever asthma from the Asthma-E3N study and using drug administrative databases, showed that the controller-to-total asthma medication ratio is also relevant in the elderly and identified specific patterns of fluctuations of the ratio significantly associated with the subsequent risk for poor asthma-related outcomes. The elderly population frequently suffers from multimorbidity, leading to polymedication and potential altered response to treatment. To which extent asthma-related comorbidities and their treatments impact on asthma phenotypes and medications remains unknown. Therefore, we applied an integrative method on a drug administrative database to characterize the medication network in elderly women with asthma from the Asthma-E3N study. The medication network (“Pharmacome”) in elderly asthma confirmed the complexity of therapeutic management in this population and highlighted links between medications. Applying a clustering method on drug use among participants with asthma, we identified three clusters of individuals characterized by their profiles of treatment use, which showed different risk levels for subsequent poor asthma characteristics (uncontrolled asthma, asthma attacks/exacerbations, impaired health-related quality of life).In conclusion, our findings are both of public health and clinical interests. Claims data are relevant to identify patients at high risk for poor asthma prognosis at the population level. Our work in pharmacoepidemiology, relying on health administrative databases, provides new insights into the assessment of asthma therapeutic management and the inter-relationship between asthma medications and medications for comorbid conditions......

Après les médicaments génériques, copies de médicaments d’origine chimique, c’est désormais le marché des médicaments biologiques qui s’ouvre à la concurrence de « copies » avec les bio-similaires. De nombreuses incertitudes demeurent concernant l’essor de ce marché aujourd’hui émergent et la capacité des bio-similaires à entrer en compétition avec les autres bio-médicaments innovants.Comme dans le cas des génériques, l’objectif avec les bio-similaires est d’assurer un accès optimal et équitable des patients à des traitements aussi efficaces et sûrs d’utilisation que leurs médicaments de référence, mais à des coûts sensiblement moindres. Suite à l’analyse des premières expériences avec ces produits dans l’Union européenne et au Japon, des limites des politiques mises en place pour encourager leur utilisation et des écueils au développement de ce marché, nous proposons des recommandations pour la construction d’une politique des bio-similaires ambitieuse et cohérente en France. / After generics, which are copies of chemical medicines, "copies" of already patented biologics (biosimilars) are entering the biologics market and competing with their originators. Many uncertainties remain regarding the development of this newly emerging market, and the ability of biosimilars to compete with other innovative biologics. As in the case of generics, the objective with biosimilars is to ensure optimal and equitable patient access to treatment as effective and safe to use as their originators, but at significantly lower costs. Following the analysis of the first experiences with these products in the European Union and Japan, we have noted the limits of existing policies to encourage their use as well as noting pitfalls in the development of this market. To remedy these problems, we make recommendations for the construction of an ambitious and coherent policy for biosimilars in France.

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Certains médicaments agissant sur le système nerveux central ont comme particularité d'entraîner parfois des troubles de l'abus et de la dépendance. Ces effets indésirables sont étudiés avant la mise sur le marché du médicament, lors des essais cliniques et non cliniques. Cependant, l'abus est un phénomène plurifactoriel, influencé par des facteurs liés à la substance, individuels et environnementaux. Ces déterminants ne peuvent pas être pris en compte avant la mise sur le marché du médicament et rendent essentielle la surveillance de l'abus de médicaments après la mise sur le marché, par l'intermédiaire notamment d'études pharmacoépidémiologiques. Une surveillance efficace de l'abus de médicament implique de comprendre les déterminants de l'abus et ses mécanismes sous-jacents. L'objectif de ce travail de thèse est donc d'analyser des déterminants de l'abus en utilisant des approches pharmacoépidémiologiques. Le premier travail a été d'établir un état des lieux des systèmes de surveillance de l'abus de médicaments en France et à l'étranger (publication n°1). Nous avons par la suite utilisé une enquête en population auprès des patients fréquentant des centres de soins spécialisés pour les usagers de drogues, afin d'étudier l'impact de la mise sur le marché de génériques de la Buprénorphine Haut Dosage (BHD) sur l'abus de BHD (publication n°2). Cette étude nous a permis d'analyser l'influence de la formulation sur l'abus de médicaments. L'exploration de la localisation géographique comme déterminant de l'abus n'a jamais été réalisée en France. / Some central nervous system medications sometimes lead to abuse or dependence. These adverse effects are assessed using premarketing studies such as clinical trials and non clinical studies. However, abuse is influenced by many factors, substance-related, individual and environmental. These factors could not be taken into account in premarketing studies. Thus, postmarketing surveillance of prescription drug abuse, using in particular pharmacoepidemiologic studies is essential. An efficient postmarketing surveillance requires the comprehension of abuse-related factors and underlying mechanisms. The purpose of this work was to analyse prescription drug abuse factors using pharmacoepidemiological approaches. The first part of this work was an overview of postmarketing surveillance systems dedicated to prescription drug abuse in France and in foreign countries (publication n°1). Then, we used a survey in population of patients seen in care centres dedicated to drug users in order to assess the impact of buprenorphine maintenance generic introduction on buprenorphine maintenance abuse (publication n°2). This study allows to observe the influence of the formulation on prescription drug abuse. The factors related to geographic area have never been explored in France, at our knowledge. Therefore, we studied geographic variations of prescription opioid abuse in three regions of southern France, Provence-Alpes-Côte d'Azur-Corse, Rhône-Alpes and Midi-Pyrénées using a pharmacoepidemiologic approach based on prescription drug reimbursement database, the doctor shopping method (publication n°3).

La Multidrug resistance Protein 1 (MRP1) est impliquée dans le phénotype de résistance multiple aux médicaments (MDR) des cellules cancéreuses. Les substrats physiologiques de MRP1 comprennent notamment le glutathion (GSH). Certains médicaments anti-cancéreux tels que la doxorubicine sont co-transportés avec le glutathion. Pour contourner le phénotype MDR induit par MRP1, nous proposons une nouvelle stratégie thérapeutique basée sur la sensibilité collatérale (SC) des cellules résistantes surexprimant MRP1. Certains composés, comme le vérapamil, provoquent la mort sélective des cellules résistantes (les cellules témoins ne sont pas affectées) en stimulant l'efflux du glutathion médié par MRP1. La déplétion intracellulaire très rapide et très forte du glutathion induit probablement un stress oxydatif déclenchant la mort cellulaire. Nous avons identifié de nouveaux agents de sensibilité collatérale puissants in vitro et nous avons montré l'effet du meilleur composé sur la réduction de la croissance des tumeurs chimiorésistantes chez la souris. Nous avons étudié le mécanisme moléculaire d'action des agents de SC et identifié un résidu, localisé dans une région inattendue, impliqué dans la stimulation de l'efflux de glutathion induit par ces molécules / Multidrug resistance Protein 1 (MRP1) is involved in the multidrug resistance (MDR) phenotype of cancer cells. Physiological substrates of MRP1 include glutathione (GSH) and drugs such as doxorubicin are co-transported with glutathione. To circumvent the MDR phenotype induced by MRP1, we propose a new therapeutic strategy based on collateral sensitivity (CS) of resistant cell expressing MRP1, its overexpression becoming the Achilles heel of the cell. Some compounds, like verapamil, act as MRP1 modulators. They trigger selective death of resistant cells (control cells are not affected) by stimulating MRP1-mediated glutathione efflux. The fast and huge intracellular depletion of glutathione probably induces an oxidative stress triggering cell death. We identified new potent collateral sensitivity agents in vitro and we checked the effect of the strongest compound on reducing resistant tumor growth in nude mice. We studied the molecular mechanism of action of CS agents and identified an unexpected residue involved in the stimulation of glutathione efflux induced by these molecules

Chez l’homme, de nombreux médicaments ne sont toxiques que chez un petit nombre de patients traités. Divers facteurs de susceptibilité, génétiques et autres (doses quotidiennes, stress inflammatoire, réaction immune, maladie hépatique,…), favoriseraient la survenue de ces toxicités de type idiosyncratique, non prévisibles par des études chez l’animal. Leur prédiction et la caractérisation des mécanismes impliqués représentent donc un challenge majeur. Dans ce travail, nous avons étudié in vitro l’influence d’un stress inflammatoire sur le potentiel cytotoxique, cholestatique et stéatosique de trois médicaments connus par leurs effets de type idiosyncratique au niveau du foie, le diclofenac (DCF), la trovafloxacine (TVX) et l’amiodarone (AMD) en utilisant comme modèles expérimentaux les cellules humaines HepaRG différenciées, métaboliquement compétentes, et pour comparaison les cellules HepaRG non différenciées, les cellules HepG2, les hépatocytes humains primaires ainsi qu’un autre modèle cellulaire eucaryote la levure Saccharomyces cerevisiae. Nos résultats montrent que les cellules HepaRG différenciées sont moins sensibles au DCF que les cellules métaboliquement non compétentes et que cette toxicité implique la voie intrinsèque de l’apoptose, associée à la génération de ROS et d’un stress du réticulum endoplasmique. Elle est aggravée par le TNF-α via la voie apoptotique extrinsèque. La toxicité de DCF est aussi augmentée lors d’un co-traitement avec TVX et encore plus en présence de TNF-α. En revanche, cette cytokine ne potentialise pas les effets cholestatiques des 2 molécules, caractérisés notamment par une dilatation des canalicules biliaires et une inhibition de l’activité de certains transporteurs d’acides biliaires (BSEP, NTCP). Un stress inflammatoire induit par le lipopolysaccharide bactérien aggrave aussi les effets cytotoxiques et stéatosiques de l’AMD via une production de ROS, une inhibition de l’oxydation des acides gras et une accumulation des triglycérides, aboutissant à un contexte de stéatohépatite. De plus, une aggravation de la toxicité de DCF a également été observée dans Saccharomyces cerevisiae portant une mutation au niveau de certains transporteurs de la phase III, tel que Pdr5, et surtout après co-traitement avec la N-acétyl-cystéine via une voie qui pourrait être dépendante des perturbations des ponts di-sulfure au niveau de certaines protéines clés (transporteurs, protéines de signalisation ou facteurs de transcription, ...). Au total, tous ces résultats suggèrent que des facteurs environnementaux tel qu’un stress inflammatoire, et génétiques peuvent moduler la réponse toxique à des médicaments non seulement en induisant des stress oxydants et du réticulum endoplasmique mais aussi en modifiant leur métabolisme et donc les interactions entre médicaments, et certaines voies de signalisation essentielles. / In human, many drugs are toxic for only rare patients. Genetic and various other factors (daily doses, inflammatory stress, immune reaction, liver diseases) are thought to favor such idiosyncratic toxicity that is not predictable in animals. Its prediction and mechanisms involved are very challenging. In this work, we have investigated in vitro the influence of an inflammatory stress on cytotoxic, cholestatic and steatotic effects of 3 drugs which are known to cause idiosyncratic hepatotoxicity, i.e. diclofenac (DCF), trovafloxacin (TVX) and amiodarone (AMD), using as experimental models, metabolically competent differentiated HepaRG cells, and for comparison, undifferentiated HepaRG cells, HepG2 cells, primary human hepatocytes as well as a non hepatic eukaryotic cell, the yeast Saccharomyces cerevisiae. Our results show that differentiated HepaRG cells were less sensitive than their undifferentiated counterparts and that toxicity involved intrinsic apoptosis., associated with ROS generation and endoplasmic reticulum stress and was aggravated with TNF-α via extrinsic apoptosis.. DCF toxicity was augmented by co-treatment with TVX and further by co-addition of TNF-α. By contrast, this cytokine did not potentiate cholestatic effects of either drug, typified by dilatation of bile canaliculi and inhibition of some bile acids transporters (BSEP, NTCP). An inflammatory stress induced by the bacterial lipopolysaccharide aggravated cytotoxicity and steatosis induced by AMD, via ROS generation, fatty acid oxidation and triglycerides accumulation leading to a steatohepatitis-like state. Moreover, DCF toxicity was also augmented in S. cerevisiae containing mutations of transporters of phase III, such as Pdr5, and especially after co-treatment with N-acetyl cysteine, via a pathway that is probably dependent on alterations of di-sulfure bounds in critical proteins (transporters, signaling proteins, transcription factors). Together, all the results suggest that environmental factors, such as inflammatory stress or genetic factors can modulate the toxic response to drugs by inducing oxidative and endoplasmic reticulum stress as well as by modifying metabolism, drug-drug interactions and key signaling pathways.