Un biopolymère anionique de semi-synthèse, le carboxyméthyl amidon (CMA) sous forme réticulée ou non, a récemment été introduit par le groupe de recherche sur les biomatériaux du Pr Mateescu de l'Université du Québec à Montréal (UQAM) pour l'élaboration de comprimés monolithiques à administration orale. Toutefois, la caractérisation des propriétés des CMA et de celles des formulations à base de CMA était limitée à des valeurs de degré de substitution (DS) inférieures à 0,3, à l'élaboration d'une seule forme pharmaceutique, à la synthèse des CMA en milieu aqueux et uniquement à l'utilisation de la forme sodique des CMA. L'objectif de ce projet de recherche était de poursuivre le développement des polymères de CMA comme nouveaux excipients multifonctionnels pour des formulations pharmaceutiques solides à administration orale et à libération contrôlée. Les influences des méthodes de séchage et de faibles DS (inférieur à 0,3) sur les propriétés à l'état solide des CMA et de libération des médicaments à partir de matrices monolithiques à base de CMA ont tout d'abord été étudiées. Par la suite, les influences de l'augmentation du DS (jusqu'à 1,74) et de la forme (sodique ou acide) sur les propriétés physico-chimiques des CMA et de libération des médicaments à partir de matrices de CMA ont été par la suite étudiées. Ces études ont révélé qu'à faibles DS (0,1-0,2), les CMA sous forme sodique peuvent être préférablement utilisés comme excipient pour les libérations soutenues sans être significativement influencés par la variation du pH des milieux de dissolution. Par contre, à DS élevés (0,9-1,2), les CMA sous forme sodique peuvent être utilisés comme excipient pour les libérations retardées, puisque les libérations étaient contrôlées dans le fluide gastrique simulé (FGS) par diffusion, sur des périodes allant jusqu'à 20 h, suivi d'une érosion rapide, abaissant à moins de 3 h la libération complète du médicament dans le FIS. À la suite de ces études qui utilisaient les CMA comme excipient pour l'élaboration de comprimés monolithiques, il a été investigué si les CMA étaient des excipients intéressants pour l'élaboration d'un système gastro-rétentif d'administration de médicaments. Pour ce faire, l'influence du DS sur les propriétés physico-chimiques, de libération de médicaments et de mucoadhésion des microsphères de carboxyméthyl amidon (MS-CMA) ainsi que sur les interactions des MS-CMA avec des modèles des barrières épithéliales du TGI a été évaluée. Les résultats ont révélé que le taux de libération de la furosémide dans le milieu gastrique diminuait avec l'augmentation du DS, tandis que la libération dans le milieu intestinal était immédiate pour tous les DS évalués. La mucoadhésion des microsphères est favorisée par les DS élevés (0,6-1,0) sous des conditions acides. Les microsphères en contact avec des cellules NCI-N87 et Caco-2 ont augmenté la perméabilité transépithéliale de la furosérnide. Ces résultats démontraient que les MS-CMA avec des DS élevés (0,6-1,0) sont appropriées comme système gastro-rétentif d'administration de médicaments. L'utilisation de la lignée cellulaire NCI-N87 comme outil in vitro pour caractériser les interactions entre des formes pharmaceutiques solides et la muqueuse gastrique au pH acide de l'estomac humain constituait une première puisque la capacité de la lignée NCI-N87 à servir de modèle in vitro de la barrière épithéliale gastrique a été établie au cours de cette thèse. L'optimisation des conditions de culture des cellules, la détermination de la résistance des monocouches au gradient de pH apicale à basolatérale maximal et la quantification de coefficients de perméabilité (Papp) de trois composés montraient que la lignée cellulaire NCI-N87 peut être utilisée comme modèle in vitro pour évaluer la perméabilité gastrique des PA sous des conditions physiologiques se retrouvant dans l'estomac humain. L'ensemble des résultats obtenus au cours de cette thèse a montré que le CMA sous forme sodique, réticulé ou non, est un excipient multifonctionnel prometteur pour l'élaboration de formes pharmaceutiques solides à administration orale et à libération contrôlée. La sélection de la valeur du DS des CMA est fonction des propriétés fonctionnelles désirées pour un PA donné tandis que les propriétés physico-chimiques des CMA peuvent être ajustées afin de faciliter leur utilisation ou la production des formulations, à la seule condition que les CMA possèdent une structure amorphe ou correspondante à un patron de type-V. Ces résultats ouvrent la voie à de nombreux axes de recherche afin de poursuivre le développement du CMA comme excipient multifonctionnel et l'établissement de la lignée cellulaire NCI-N87 comme modèle de la barrière épithéliale gastrique pour prédire l'absorption gastrique in vivo des PA et les propriétés des formes solides à administration orale à l'intérieur du TGI. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Carboxyméthyl amidon, degré de substitution, propriétés physico-chimiques, libération contrôlée, comprimés monolithiques, microsphères mucoadhésives gastro-rétentives, excipient multifonctionnel, perméabilité gastrique des médicaments.

Les médicaments sont souvent écrasés pour pouvoir être pris par les personnes âgées qui ont des troubles de la déglutition ou des troubles du comportement. La Haute Autorité de Santé a publié la liste des médicaments autorisés à être écrasés. Ce travail a deux objectifs : Le 1er objectif est de déterminer l’impact des médicaments écrasés sur le goût de volontaires sains, afin de déterminer quels médicaments sont acceptables ou à déconseiller dans les aliments. Le 2ème objectif est de rechercher in vitro si certains médicaments inhibent ou au contraire stimulent la croissance microbienne et risquent d’altérer le biofilm oral. 1/ Le Test Hédonique est une étude clinique médicamenteuse de phase 1 sur volontaires sains. Seize volontaires sains ont testé les 10 médicaments les plus prescrits dans les EHPAD et identifiés comme pouvant être écrasés ou ouverts. Nous avons montré que les médicaments écrasés modifient le goût des aliments. 2/ L’analyse microbiologique : Nous avons testé in vitro si les 30 médicaments les plus prescrits en EPADH. Nous avons testé d’abord leur impact sur les souches de référence (normes AFNOR) et ensuite sur des souches orales (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans). Seulement huit des trente médicaments testés inhibent la croissance des souches microbiennes. Ces huit médicaments ont été secondairement testés au contact de biofilms monoespèces (C. albicans et S. salivarius) en formation ou préformés. Cette étude nous a montré que les médicaments écrasés ont un impact direct sur les 5 souches bactériennes et sur C. albicans. Ces médicaments ont aussi eu un impact sur l’intégrité des biofilms. / Frail elderly people are often polymedicated and they also frequently suffer from swallowing disorders (dysphagia). As a precaution, these patients are often given blended food and nursing staff is also obliged to crush their medication. The present work aimed to investigate the taste of the ten drugs and the antimicrobial properties of the 30 most prescribed drugs in nursing homes. 1/ Gustative analysis: This one-step observational study was designed like a food or wine tasting. A jury of 16 healthy volunteers was recruited among medical staff. They had to test the 10 most prescribed crushed drugs in nursing homes. We found that the taste of some drugs may be unbearable when they are crushed and mixed into food, and caregivers should avoid mixing a bad-tasting drug with the other drugs. 2/ Microbiology Study: Microbial growth inhibition of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus salivarius, Gemella haemolysans and Candida albicans was screened by the diffusion method on agar plates. Eight drugs inhibited microbial growth. They were secondly tested on C. albicans and S. salivarius biofilms grown in liquid medium. We found that crushed medications could inhibit microbial growth, biofilm formation and diminish biofilm viability.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les réponses adaptatives fonctionnelles (secondaires à des modulations de la signalisation cellulaire) peuvent contribuer à la résistance des tumeurs humaines aux traitements ciblés. Ce travail vise à caractériser les changements induits par la chimiothérapie dans le phosphokinome de cellules de cancer du côlon, et à sélectionner des combinaisons de médicaments synergiques en ciblant les kinases dont l’activation est la plus importante. Nous avons créé des scripts informatiques pour l’analyse sur le logiciel de calcul R de données provenant de tests cytotoxiques avec des matrices de combinaison de doses à deux ou trois médicaments. Nous avons profilé les changements induits par différents médicaments sur des cellules de la lignée HT29 xénogreffées dans des souris immunodéprimées. Nous avons testé le 5FU, l’oxaliplatine, l’irinotecan, le cetuximab ainsi que les combinaisons de ces médicaments. Nous avons sélectionné les kinases activées par le traitement par irinotecan, notamment AKT et MEK1, et nous avons testés in vitro et in vivo des combinaisons à deux médicaments d’inhibiteurs de ces deux kinases et l’irinotecan sur 6 lignées de cancer du côlon. Enfin nous avons testés in vitro la combinaison des trois médicaments. Nous avons observé que la combinaison d’un inhibiteurs d’AKT et de MEK ainsi que la combinaison des trois médicaments étaient caractérisées par un synergisme significatif Cette étude a démontré que la chimiothérapie induit une reprogrammation des voies de signalisation intracellulaires, et fournit le rationnel pour une évaluation du profilage de la reprogrammation du phosphokinome comme outil pour développer de nouvelles combinaisons de médicaments. / Functional (i.e. due to cellular machinery modulations) adaptive responses could also contribute to human tumor resistance to targeted drugs. We hypothesized that the activation of tumor cell kinases in response to chemotherapy treatment could render the cell depending on them, and that the inhibition of these activated kinases could achieve a synergistic effect with chemotherapy agents. We compiled R scripts for analysis of data from cytotoxic tests with dose matrix combinations of 2 or 3 drugs. We evaluated phosphokinome rewiring induced by 5FU, irinotecan, oxaliplatin and cetuximab when these drugs were used alone or in combination on mice xenografted with HT29 cell line. We observed an activation of AKT and MEK1 after irinotecan treatment, and we tested two- and three drug combinations of BKM120, an AKT inhibitor, MEK162, a MEK inhibitor, and irinotecan. We showed that BKM120 and MEK162 are synergistic, as well as the combination of the three drugs. Our study shows that chemotherapy induces a significant rewiring of intracellular signaling pathways, and that profiling phosphokinome remodeling after chemotherapy treatment is useful in order to design synergistic drug combinations.

Nos travaux ont montré que la présence d'une hypertension artérielle prévalente, mais également incidente bien que dans une moindre mesure, était associée à la présence de plus faibles performances cognitives au cours du temps chez des sujets d'âge moyen. L'association était d'autant plus importante que l'hypertension artérielle était sévère. L'effet délétère de l'hypertension artérielle était plus marqué concernant les performances vitesse que les performances mémoire. L'évolution des performances cognitives au cours du temps dépendait également du contrôle de la pression artérielle par les médicaments antihypertenseurs. Les sujets présentant une hypertension artérielle contrôlée étaient ceux qui déclinaient le moins, bien que le traitement ne leur permette pas d'atteindre un niveau de performances cognitives équivalent à celui des sujets non hypertendus. Les sujets présentant une hypertension artérielle non contrôlée et non traitée étaient ceux qui déclinaient le plus au cours du temps. Les travaux conduits dans l'étude VISAT associés aux résultats retrouvés dans notre revue de la littérature ont suggéré que les médicaments antihypertenseurs pourraient être bénéfiques dans la prévention du déclin cognitif et de la démence non seulement par le biais de la diminution des pressions artérielles mais également à travers un effet spécifique neuro-protecteur. Les inhibiteurs de l'enzyme de conversion, les antagonistes des récepteurs à l'angiotensine II ainsi que les inhibiteurs calciques seraient les médicaments potentiellement les plus bénéfiques. / Our findings showed that both prevalent and incident hypertension, although to a lesser extent, were associated with poorer cognitive performances over time in middle-aged adults. Interestingly, we found that the effect built up with increasing level of blood pressure. Moreover, hypertensive patients exhibited worse performances in information processing speed than in memory. Our results also indicated that cognitive performances over time differed according to blood pressure control status. Patients with controlled hypertension were those who had the lowest cognitive decline although successful treatment of hypertension did not totally reverse cognitive impairment. Both uncontrolled and untreated hypertensive patients had poorer cognitive performances over time compared to non-hypertensive and controlled hypertensive participants. The results we found in the VISAT study combined to those we reported in our systematic review suggested that antihypertensive drugs may be beneficial in preventing cognitive decline and dementia not only by lowering blood pressure but also through a neuroprotective effect. Angiotensin converting enzyme inhibitors, angiotensin II receptor blockers and calcium channel blockers would have the most important potential preventive effect.

La prise de conscience de l’implication des médicaments dans la genèse des accidents de la route date d’une vingtaine d’années. Les médicaments psycho-actifs peuvent altérer les capacités de conduite par leur action sur le système nerveux (par exemple, un effet sédatif le lendemain d’une prise d’hypnotique). D’autres médicaments sont susceptibles d’affecter les fonctions psychomotrices par leur action sur les fonctions physiologiques (tel que les hypoglycémies liées à un traitement antidiabétique). L’étude CESIR-A a été mise en place pour contribuer à la connaissance du lien épidémiologique entre médicaments et accidents de la route. L’étude utilise trois bases de données françaises : le Système National d’Information Inter-Régimes de l’Assurance Maladie (SNIIR-AM), les Procès Verbaux d’accidents (PV) et les Bulletins d’Analyse des Accidents Corporels de la circulation (BAAC). L’appariement de ces données a conduit à l’inclusion de 72,685 conducteurs impliqués dans un accident corporel sur la période juillet 2005-mai 2008. L’analyse a été réalisée grâce à deux méthodes: une analyse cas-témoin comparant les responsables aux non-responsables des accidents et une analyse dite en case-crossover. Les périodes d’exposition aux médicaments ont été estimées à partir des dates de délivrances de médicaments prescrits, puis remboursés par l’assurance maladie. L’étude des médicaments regroupés selon les quatre niveaux de risque sur la conduite définis par l’Agence Française de Sécurité Sanitaire des Produits de Santé (AFSSAPS) [du niveau 0 (pas de risque) au niveau 3 (risque élevé)], a montré que les utilisateurs de médicaments prescrits de niveau 2 et de niveau 3 ont un risque significativement plus élevé d’être responsables de leur accident (OR=1,31 [1,24-1,40] et OR=1,25 [1,12-1,40], respectivement). La fraction de risque attribuable à l’utilisation de ces médicaments était de 3,3% [2,7%-3,9%]. Le risque d’être responsable d’un accident était augmenté chez les utilisateurs de zolpidem (OR=1,28 [1,07-1,53]) mais pas chez les utilisateurs de zopiclone ou de benzodiazépines hypnotiques. Plus particulièrement, ce risque était augmenté chez les 139 conducteurs ayant eu plus d’un comprimé de zolpidem délivré par jour au cours des cinq mois précédant l’accident (OR=2,38 [1,61-3,52]). L’analyse case-crossover a mis en évidence un sur-risque d’accident de la route chez les utilisateurs de benzodiazépines hypnotiques seulement (OR=1,42 [1,09-1,85]). Les conducteurs exposés aux hypnotiques partagent les mêmes caractéristiques au regard du type d’accident, qui survenaient plus fréquemment sur autoroute. Dans notre base de données, 196 conducteurs ont été exposés à la buprénorphine et/ou à la méthadone, le jour de leur accident. Cette population spécifique était jeune, essentiellement masculine, avec d’importantes co-consommations, notamment d’alcool de médicaments de niveau 3. Les conducteurs exposés à la buprénorphine et/ou à la méthadone présentaient un risque accru d’être responsables de leur accident (OR= 2,19 [1,51-3,16]). Notre étude fournit des informations importantes sur la contribution des médicaments au risque d’accident de la route. D’après nos résultats, la classification de l’AFSSAPS semble appropriée concernant les médicaments de niveaux 2 et 3. Les sur-risques d’être responsable d’un accident chez les exposés au zolpidem ou aux traitements de substitution pourraient être liés, au moins en partie, au comportement à risque de ces conducteurs. L’amélioration du comportement des conducteurs représente un des défis pour la sécurité routière. L’objectif de la classification française et de la signalétique apposée sur les boîtes de médicaments est donc de fournir aux patients une information appropriée sur les effets des médicaments sur leur capacité de conduite. / In recent decades, attention has been increasingly focused on the impact of disabilities and medicinal drug use on road safety. Psychoactive medicines may impair driving abilities due to their action on the central nervous system (e.g. sedation in the morning following administration of a hypnotic), while other medicines may affect psychomotor functions by their action on physiological functions (e.g hypoglycaemic seizures related to diabetic treatment). The CESIR-A project was set up to improve the epidemiological knowledge on medicines and the risk of road traffic crashes. The study matched three French nationwide databases: the national healthcare insurance database, police reports, and the police national database of injurious crashes, leading to the inclusion of 72,685 drivers involved in an injurious road traffic crash from July 2005 to May 2008. Two methods were performed for data analysis: a case-control analysis in which cases where responsible drivers and controls non-responsible ones and a case-crossover analysis. Medicine exposures were estimated from prescription drug dispensations in the healthcare reimbursement database. The study of medicines grouped according to the four levels of driving impairment risk of the French classification system [from 0 (no risk) to 3 (high risk)], showed that users of level 2 and level 3 prescribed medicines were at higher risk of being responsible for the crash (OR=1.31 [1.24-1.40] and OR=1.25 [1.12-1.40], respectively). The fraction of road traffic crashes attributable to levels 2 and 3 medicines was 3.3% [2.7%-3.9%]. Zolpidem use was associated with an increased risk of being responsible for a road traffic crash (OR=1.28 [1.07-1.53]) whereas use of zopiclone and benzodiazepine hypnotics use was not. Responsibility risk was only increased in the 139 drivers with dispensing of more than one pill of zolpidem a day during the five months before the crash (OR=2.38 [1.61-3.52]). Case-crossover analysis showed an increased risk of crash for benzodiazepine hypnotic users only (OR=1.42 [1.09-1.85]). Hypnotic users shared similar crash characteristics, with crashes more likely to occur on highways. In our database, 196 drivers were exposed to buprenorphine and/or methadone on the day of crash. This specific population was young, essentially males, with important co-consumption of other substances, in particular alcohol and level 3 medicines. Injured drivers exposed to buprenorphine and/or methadone on the day of crash, had an increased risk of being responsible (OR=2.19 [1.51-3.16]). The case cross-over analysis did not demonstrate any association (OR=1.26 [0.93 - 1.70]). Our study provides evidence of the contribution of medicines to the risk of road traffic crashes. According to our results, the French risk classification seems relevant regarding medicines classified as levels 2 and 3 of risk for road traffic crashes. The observed increased risks of being responsible for a crash for zolpidem and substitution maintenance treatment users may be linked to risky behaviors. Improving driver behaviour is one of the challenges for road safety. Providing patients with proper information on the potential effect of medicines on their driving abilities is the main objective of drug and risk classifications such as the French one.

L'irrigation par les eaux usées est une pratique intéressante dans les régions arides et semi-arides où la ressource en eau subit une pression accrue. Cependant, cette pratique risque de contaminer les sols par des contaminants chimiques tels que les polluants organiques émergents comme les médicaments. Les mécanismes de transfert et de transformation de ces molécules sont encore peu connus. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les processus de biodégradation et de sorption des médicaments en conditions contrôlées, avec une réflexion dans le contexte de la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation. Nous avons exploité la signature chirale de l'antidépresseur venlafaxine (VEN) et de son métabolite humain majeur O-desméthyl venlafaxine (ODV) afin de discriminer le processus biologique et les processus abiotiques. Les résultats au laboratoire ont montré une corrélation entre le taux de biodégradation et le changement de fraction énantiomérique. La fraction énantiomérique de la VEN a été ensuite suivie à la sortie d'une STEP et dans une rivière recevant ce rejet, où un changement de la fraction énantiomérique a été observé, montrant l'intérêt de mieux développer cette approche pour des études de biodégradation in situ. Le processus de sorption des molécules cationiques VEN et ODV a été étudié avec deux approches, statique en batch et dynamique en colonne de lixiviation, avec une comparaison avec les molécules neutres carbamazépine et son métabolite trans-10,11-dihydro-10,11-dihydroxy carbamazepine. L'étude en batch a montré que pH et force ionique a influencé la sorption des molécules cationiques mais pas celle des molécules neutres. L'échange cationique pourrait ainsi jouer un rôle important dans la sorption des molécules cationiques. L'étude de la lixiviation a montré que les molécules neutres ont été plus mobiles que les molécules cationiques et elles sont susceptibles de contaminer l'eau souterraine dans le cas de l'irrigation par des eaux usées. / Wastewater irrigation represents great interest in arid and semi-arid regions where water demand is important. However, wastewater irrigation results in, for example, soil contamination by emerging organic pollutants such as pharmaceuticals. Transport and transformation mechanisms of these substances are still poorly understood. The objective of this thesis was to study the processes of biodegradation and sorption of pharmaceutical products in laboratory experiments, with a special reflection in the context of wastewater irrigation. Firstly, we exploited the chiral signature of the antidepressant venlafaxine (VEN) and its major human metabolite O-desmethyl venlafaxine (ODV) in order to discriminate the biological processes from other processes. Laboratory experiment showed a correlation between the biodegradation rate and the change in enantiomer fraction. The VEN was then monitored at the outlet of a WWTP and in the river receiving the discharge. A change in enantiomer fraction showed the interest for a better development of this application to investigate in situ biodegradation. Secondly, the sorption of cationic molecules VEN and ODV, as well as the neutral molecules antiepileptic carbamazepine and its human metabolite trans-10,11-dihydro-10,11-dihydroxy carbamazepine, was studied in batch and soil column leaching experiments. The pH and ionic strength conditions in batch experiment influenced the sorption of VEN and ODV, while there was little impact for neutral compounds. The cationic exchange should play an important role in the sorption process of cationic molecules. Leaching study showed that neutral compounds are much more mobile than cationic compounds; therefore they may contaminate groundwater in the case of wastewater irrigation.

La production porcine utilisant des antibiotiques, il est primordial d'évaluer son impact sur la présence d'entérobactéries résistantes aux antibiotiques. L'objectif du projet était d'évaluer l'impact d'un traitement de chlortétracycline administré à des porcs trois semaines après le sevrage sur l'abondance des entérobactéries résistantes aux antibiotiques et sur leur contenu en gènes de résistance. Pour y répondre, 600 porcelets ont été séparés en deux groupes à l'entrée en pouponnière. Un groupe a reçu une alimentation supplémentée en chlortétracycline (660 mg/kg d'aliment) pendant 21 jours, alors que l'autre groupe a reçu une alimentation sans antibiotiques. Des échantillons de fèces et des frottis du groin ont été récoltés 16, 38, 45, 98 et 143 jours après le sevrage. Les entérobactéries totales ainsi que celles résistantes à la tétracycline, au cotrimoxazole ainsi qu'au céfotaxime ont été dénombrées. Un sous-ensemble d'entérobactéries a été isolé et testé pour sa susceptibilité à 24 antibiotiques. Le génome bactérien de certains isolats a été séquencé. L'abondance des entérobactéries totales ainsi que celles résistantes au cotrimoxazole étaient plus élevée 16 jours après le sevrage (P < 0,05). Les entérobactéries résistantes au céfotaxime étaient plus abondantes chez tous les porcs en engraissement (jours 98 et 143; P < 0,05). Le profil de résistance des isolats était différent selon le milieu de sélection et le type d'échantillon. Le contenu en gènes de résistance était similaire entre les deux groupes. Les gènes tetA et tetB étaient les déterminants de la résistance à la tétracycline les plus prévalent et ont été identifiés sur des plasmides à proximité d'autres gènes de résistance. L'administration de chlortétracycline en pouponnière n'a pas eu d'impact significatif, sauf pour l'abondance des entérobactéries fécales résistantes au céfotaxime en période de finition. Il est tout de même primordial d'utiliser tous les antibiotiques judicieusement en raison du potentiel de co-sélection de résistances. / Since swine industry uses antibiotics, it is primary to assess the impact of this use on the presence of antibiotic-resistant enterobacteria. The aim of this study was to evaluate the impact of a chlortetracycline treatment given to pigs three weeks after weaning on the abundance of enterobacteria and their antibiotic resistance genes content. To achieve this goal, 600 weaners were split into two groups when arriving in nursery. One group was fed, for 21 days, a diet supplemented with chlortetracycline (660 mg/kg of feed), while the other group received an antibiotic-free diet. Samples of feces and swabs of snouts were collected 16, 38, 45, 98 and 143 days after weaning. Total enterobacteria as well as tetracycline-, co-trimoxazole- and cefotaxime-resistant enterobacteria from samples were counted. A subset of enterobacteria was isolated and tested for its susceptibility to 24 antibiotics. Some of those enterobacteria isolates were whole-genome sequenced. Abundance of total enterobacteria as well as co-trimoxazole-resistant enterobacteria was higher 16 days after weaning (P < 0.05). Cefotaxime-resistant enterobacteria were more abundant for all pigs in fattening (days 98 and 143; P < 0.05). Antibiotic resistance profiles of the isolates were different according to the selection medium used and the sample type. The content of antibiotic resistance genes was similar between both groups. tetA and tetB genes were the most prevalent determinants for tetracycline resistance and were identified on plasmids near other antibiotic resistance genes. The administration of in-feed chlortetracycline in nursery pigs did not have a significant impact, except for the abundance of fecal cefotaxime-resistant enterobacteria found in finishing phase. It is still primary to use all antibiotics wisely since there are risks for co-selection of resistance.

Le projet de maîtrise consistait à développer une base de données (BD) sur la résistance bactérienne aux antibiotiques et de l’utiliser dans les analyses bio-informatiques de deux projets de génomiques. La BD MERGEM (« Mobile Elements and Resistance Genes Enhanced for Metagenomics ») mettait l’emphase sur la bonne nomenclature des gènes et la fiabilité de l’annotation de leurs séquences, qui s’avère un réel problème dans les BD publiques en biologie. La BD MERGEM mit aussi de l’avant l’utilisation de technologies du Web sémantique et de développementWeb pour enrichir et publier son contenu. De plus, un pipeline bio-informatique d’annotations fonctionnelles fut réalisé dans le but de correctement identifier les éléments de MERGEM et leur contexte génomique dans deux projets de séquençages importants : 264 métagénomes du microbiote intestinale et 390 génomes de Pseudomonas aeruginosa. Les résultats démontrent l’utilité de développer des BD spécialisées en génomique. / The current Master’s project consist of the development of a database (DB) on bacterial antibiotic resistance and its use in bioinformatic analyses for two major genomic projects. The DB is called MERGEM (Mobile Elements and Resistance Genes Enhanced for Metagenomics) and puts a particular emphasis on a good genes nomenclature and the reliability of the annotation of their sequences, which is a real problem in biological public databases. The MERGEM database also adopts technologies of the SemanticWeb and utilizesWeb development to enrich and publish its content. Furthermore, a bioinformatic annotation pipeline was developed in order to correctly identify MERGEMs’ genes and their contexts in two important sequencing projects : one with 264 metagenomes from the human gut microbiome and another one consisting of 390 Pseudomonas aeruginosa genomes. The results of this project proves the usefulness of specialized databases in genomic studies.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le polyéthylène glycol (PEG) est un polymère reconnu comme généralement sécuritaire (GRAS) et son utilisation est très répandue dans plusieurs domaines, dont celui de la pharmaceutique. Ce polymère peut être conjugué à des protéines ou des vecteurs pharmaceutiques transportant des médicaments afin de prolonger le temps de circulation dans l'organisme. Bien que le PEG ait été considéré comme non immunogène, des études récentes montrent qu'environ 20 à 70 % de la population possèdent des anticorps capables de reconnaitre le polymère. Par un effet neutralisant, ces anticorps anti-PEG pourraient réduire l'efficacité et le temps de circulation de certains médicaments PEGylées. Ces travaux s'intéressent à comprendre les mécanismes derrière la réponse immunitaire anti-PEG des vecteurs pharmaceutiques et plus particulièrement des nanoparticules de polymère composé de PLGA-PEG. Notre hypothèse est que ces nanoparticules de polymère causent la production d'anticorps anti-PEG initier à l'aide de la cascade du complément. Lors de ces travaux, des anticorps anti-PEG étaient mesurés après sept jours, peu importe la voie d'administration des nanoparticules. L'isotype des anticorps dirigés contre le PEG mesuré est majoritairement des IgM. Les anticorps anti-PEG en circulation réduisent le temps de circulation de différentes architectures PEGylées, dont les nanoparticules et les liposomes. La présence des anticorps IgM anti-PEG altère les protéines retrouvées à la surface des nanoparticules. Des souris splénectomisées ont été utilisées dans plusieurs expériences afin d'investiguer le rôle de la rate dans la production des anticorps anti-PEG après l'administration de nanoparticules. Chez les souris qui ne possédaient pas de rate, la production des anticorps anti-PEG était abrogée lorsque les nanoparticules étaient administrées par voie intraveineuse. Par voie d'injection sous-cutanée, une petite quantité d'anticorps anti-PEG était mesurée après sept jours dans le plasma des souris splénectomisées. Ensuite, deux modèles de souris avec une cascade du complément abrogé (CVF) ou absence (C3[exposant -/-]) ont été utilisés pour investiguer le rôle de la cascade du complément sur la production des anticorps anti-PEG. La cascade du complément semble impliquée dans la production des anticorps anti-PEG lorsque les nanoparticules sont administrées par voie intraveineuse. Lors d'une injection sous-cutanée des nanoparticules, la concentration IgM anti-PEG mesurée après 7 jours est similaire entre le groupe témoin et le groupe ne possédant pas de cascade du complément active. Finalement, des études en cytométrie en Flux avec des nanoparticules fluorescente administrée à des souris avec et sans complément nous ont permis d'identifier l'importance des protéines du complément sur l'interaction entre les cellules immunitaires et les nanoparticules. Les protéines du complément à la surface des nanoparticules semblent favoriser leur interaction avec les lymphocytes B splénique. Les protéines du complément ne semblent pas changer l'interaction des nanoparticules avec les cellules B des ganglions lymphatiques après une administration sous-cutanée. Ces résultats suggèrent que le différent mécanisme est impliqué lors de la production des anticorps anti-PEG, selon la route d'administration des nanoparticules. Des études supplémentaires sont requises pour comprendre les effets de ces anticorps anti-PEG en clinique. / Polyethylene glycol (PEG) is a polymer recognized as generally safe (GRAS) and its use is widespread in several fields. This polymer can be conjugated to proteins or pharmaceutical carriers carrying drugs to prolong circulation time in the body. Although PEG has been considered as non-immunogenic, recent studies show that approximately 20-70% of the population have antibodies that can recognize the polymer. Through a neutralizing effect, these anti-PEG antibodies could reduce the effectiveness and circulation time of certain PEGylated drugs. This work focuses on understanding the mechanisms behind the anti-PEG immune response of pharmaceutical vectors and more particularly of polymer nanoparticles composed of PLGA-PEG. Our hypothesis is that these polymer nanoparticles cause the production of anti-PEG antibodies to initiate with the help of the complement cascade. During this work, anti-PEG antibodies were measured after 7 days, regardless of the route of administration of the nanoparticles. The isotype of the antibodies directed against the PEG was IgM. Anti-PEG antibodies in circulation reduce the circulation time of different PEGylated architectures including nanoparticles and liposomes. The presence of anti-PEG IgM antibodies alters the proteins found on the surface of the nanoparticles. In addition, anti-PEG antibodies promote the activation of the complement cascade which helps eliminate subsequent doses of nanoparticles. Splenectomized mice have been used in several experiments to investigate the role of the spleen in the production of anti-PEG antibodies after the administration of nanoparticles. In mice without a spleen, the production of anti-PEG antibodies was abrogated when the nanoparticles were administered intravenously. By subcutaneous injection, a small quantity of anti-PEG antibodies were measured after seven days in the plasma of splenectomized mice. Two mouse models with an abrogated complement cascade (CVF) or absence (C3[superscript -/-]) were used to investigate the role of the complement cascade on the production of anti-PEG antibodies. The complement cascade seems to be involved in the production of anti-PEG antibodies when the nanoparticles are administered intravenously. During a subcutaneous injection of the nanoparticles, the anti-PEG IgM concentration measured after 7 days is similar between the control group and the group without an active complement cascade. Finally, Flow cytometry studies with fluorescent nanoparticles administered to mice with and without complement allowed us to identify the importance of complement proteins on the interaction between immune cells and nanoparticles. Complement proteins on the surface of the nanoparticles appear to promote their interaction with splenic B lymphocytes. The complement deposited on the nanoparticles does not appear to direct their interaction with the B cells of the lymph nodes after subcutaneous administration. These results suggest that different mechanisms are involved in the production of anti-PEG antibodies, depending on the route of administration of the nanoparticles. Further studies are required to understand the effects of these anti-PEG antibodies in the clinic.