Pour établir le comportement pharmacocinétique de nouveaux radiotraceurs en imagerie moléculaire, il est nécessaire d’approfondir l’analyse réalisée à partir d ’une image par l’ajout d’une mesure dynamique de la radioactivité dans le sang. L’Université de Sherbrooke développe présentement une plateforme microfluidique d’échantillonnage et d’analyse permettant la mesure de la radioactivité du plasma en temps réel. L’objectif du présent projet de maîtrise était de réaliser le composant optoélectronique responsable de la détection des positrons et de l’intégrer à la puce microfluidique. L’option retenue a été l’utilisation de photodiodes PIN en silicium. Un procédé de fabrication, ainsi qu’une série de photomasques ont été développés afin de produire une première itération de prototypes. Les détecteurs ont été conçus de manière à optimiser leur sensibilité en fonction du type de rayonnement à détecter. En effet, la région de détection doit être suffisamment épaisse et sensible pour absorber le maximum de particules énergétiques. Également, il est essentiel de minimiser le courant de fuite en noirceur afin d’obtenir un photocourant directement proportionnel à l’énergie des radiations incidentes. Les caractéristiques électriques obtenues avec les premiers détecteurs ont été démontrées proches des performances de détecteurs commerciaux similaires. De plus, il a été possible d’intégrer un canal microfluidique au substrat contenant les photodiodes et d’en réaliser l’encapsulation sans altérer les performances électriques initiales des détecteurs. Une courbe de l’activité radioactive du l8F a été mesurée, celle-ci se comparant à l’activité théorique associée à ce radioisotope communément utilisé en TEP. Enfin, un spectre en énergie des émissions radiatives du 18F a été mesuré et comparé aux performances de systèmes utilisant des photodiodes commerciales. D a été démontré que le prototype offrait un rapport signal sur bruit similaire aux systèmes basés sur des photodiodes commerciales. Des problèmes durant la fabrication ont cependant compromis les performances de la deuxième itération de détecteurs. Une série de recommandations finales afin d’éviter ces problèmes a été émise suite à la deuxième itération réalisée lors de ce projet de maîtrise.

Abstract: Advances in curing rectal cancer came from successful chemoradiotherapy. Platinum-based drugs such as oxaliplatin have also been studied and integrated in treatment strategies against rectal cancer. Although platinum-based drugs can act as radiosensitizers, their radiosensitizing activity is limited by their narrow therapeutic index which avoids the dose escalation. In addition, it is important also to optimize the schedule of drug administration with radiation treatment to gain advantage of drug-radiation interactions and maximize tumor response. We evaluated the new liposomal formulation of cisplatin and oxaliplatin (Lipoplatin and Lipoxal, respectively) that should increase the anticancer effectiveness while minimizing the side effects. We investigated different chemoradiation schedules to assess the best antitumor efficacy with regard to our hypothesis of the "true" concomitant chemoradiotherapy which consist in the addition of radiation at the time of maximum accumulation of platinum in the DNA of cancer cells. We performed in vitro studies using human colorectal carcinoma HCT116, and in vivo using nude mice HCT116 xenograft. Pharmacokinetic studies on platinum accumulation were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry. Regarding the results of DNA-platinum concentrations, the synergy with radiation was assessed for in vitro and in vivo studies. Cytotoxicity was determined by a colony formation assay, while the resulting tumor growth delay in animal model was correlated to induction of apoptosis and histophatology analyses. The synergism of combined treatments was evaluated using the combination index method. In this study, a radiosensitizing enhancement was observed with combining radiation treatment with cisplatin, oxaliplatin and their liposomal formulations in both in vitro and in vivo studies. Variations of platinum accumulation with incubation time in normal and tumor tissues and in different cell compartments, as well as platinum-DNA were measured. A higher level of synergism was observed when radiotherapy was performed in vitro at 8 h of exposure and in vivo at 4 and 48 h after drug administration, which corresponded to the times of maximal platinum binding to tumor DNA. These results were correlated to a highest induction of apoptosis and a low mitotic activity. In conclusion, the optimal treatment schedule of chemoradiotherapy is dependent on the time interval between drug administration and radiation, which was closely associated to the kinetics of platinum accumulation to DNA and the intracellular concentration of the platinum drugs. Regarding our hypothesis, administered radiotherapy to the time intervals of maximum synergism could improve efficacy of chemoradiation treatment. This should be confirmed in clinical trials. //Résumé: Les progrès des traitements du cancer colorectal proviennent principalement des succès en chimio-radiothérapie. Toutefois, l'augmentation de l'activité radiosensibilisante du cisplatine et de l'oxaliplatine est principalement limitée par leur toxicité ce qui limite la dose administrée. Par conséquent, l’optimisation de la séquence et de la cédule d’administration entre la chimiothérapie et la radiothérapie devient essentielle pour maximiser l’interaction du rayonnement ionisant et de la chimiothérapie et ainsi optimiser la réponse tumorale. Notre objectif est de développer une cédule optimale de la chimio-radiothérapie pour obtenir la meilleure efficacité anti-tumorale tout en minimisant les effets secondaires aux tissus sains. Pour atteindre ce dernier objectif, nous avons également évalué la nouvelle formulation liposomale de cisplatine et d’oxaliplatine (Lipoplatin™ et Lipoxal™, respectivement) qui ont pour but d'accroitre l'efficacité anticancéreuse tout en réduisant les effets secondaires. Nous avons étudié la séquence optimale de radio-chimiothérapie en lien avec notre hypoThèse de "vraie" concomitance qui favorise l'ajout de rayonnement au moment de l'accumulation maximale de platine dans l'ADN des cellules cancéreuses. Nous avons effectué des études in vitro utilisant le carcinome colorectal humain HCT116, et in vivo sur des souris nue HCT116 xénogreffe. Les études pharmacocinétiques sur l'accumulation de platine ont été mesurées par spectrométrie de masse couplée au plasma induit. La cytotoxicité a été déterminée par un essai de formation de colonie, tandis que le retard de croissance tumorale obtenue en modèle animal est corrélé à l'apoptose et analyses histopathologiques. La synergie des traitements combinés a été évaluée en utilisant l'indice de combinaison. Dans cette étude, nous avons observé une amélioration de la radiothérapie combinée avec le cisplatine, l'oxaliplatine et leurs formulations de liposomes à la fois in vitro et in vivo. Des variations entre l'accumulation du platine dans les cellules cancéreuses, de tissus normaux et tumoraux, ainsi que des adduits du platine à ADN en fonction de la cédule d'administration du médicament ont été observées. Un fort effet concomitant in vitro a été observé lorsque la radiothérapie a été délivrée à 8 h et in vivo à 4 et 48 h après l'administration du médicament, ce qui correspondait au temps de liaison maximale du platine à l'ADN tumoral. L'augmentation de la radiosensibilisation a été corrélée à une élévation de l’apoptose et une réduction de l’activité mitotique. La cédule de traitement optimal de la chimio-radiothérapie dépend de l'intervalle de temps entre l'administration de la radiation et de la drogue, ce qui a été étroitement associé à la cinétique d’accumulation de platine à l’ADN et de leurs concentrations intracellulaires. En conclusion, les meilleurs résultats in vitro et in vivo pourraient être ultérieurement confirmés en essai clinique pour valider ces concepts.

Introduction. Les corticoïdes sont supposés avoir des effets bénéfiques à faibles doses chez les patients en choc septique réfractaire. Ces effets ont été retrouvés dans plusieurs études utilisant l’hydrocortisone. Mais des données similaires n’existent cependant pas pour la fludrocortisone. Pourtant, l’hypothèse est que ces effets seraient liés en partie à l’action minéralocorticoïde. Or, la fludrocortisone est considérée comme un puissant minéralocorticoïde. Avant une éventuelle évaluation de la fludrocortisone chez les patients en choc septique, il est nécessaire dans un premier temps d’étudier sa pharmacocinétique (PK) et sa relation pharmacocinétique-pharmacodynamique (PK-PD) afin de mieux cerner ses effets et de sélectionner sa posologie efficace. Méthodes. Pour répondre aux objectifs, plusieurs travaux ont été réalisés. La modélisation en pharmacométrie par approche de population a été utilisée dans ces travaux pour caractériser la PK et la relation PK-PD de la fludrocortisone chez des volontaires sains après administration unique et répétée et la PK chez les patients en choc septique. Résultats. Chez les volontaires sains en administration unique seule ou en association avec l’hydrocortisone, la fludrocortisone a montré une demi-vie courte et proche de celle de l’hydrocortisone. Par ailleurs, la fludrocortisone présentait une puissance de l’effet minéralocorticoïde environ 200 fois plus importante que celle de l’hydrocortisone. Les simulations ont montré que la fludrocortisone nécessiterait d’être administrée à raison de quatre fois par jour. Chez les patients en choc septique, l’absorption de la fludrocortisone était très variable (7/21 des patients n’absorbaient pas la molécule) ce qui suggérait la nécessité de mettre au point une forme administrable par voie intraveineuse. A nouveau chez les volontaires sains mais en administration répétée pendant plusieurs jours, la fludrocortisone a montré une demi-vie et des paramètres pharmacocinétiques semblables à ceux retrouvés lors de la première étude et sur le plan pharmacodynamique, des effets hémodynamiques favorables (sur la réactivité vasculaire, la pression artérielle…) montrés pour la première fois avec cette molécule. Conclusion. La fludrocortisone a montré qu’elle pouvait induire les effets biologiques et hémodynamiques recherchés. Les effets hémodynamiques sur la réactivité vasculaire et la pression artérielle ont été observés après une imprégnation de 5 jours d’administration répétée de la fludrocortisone notamment avec la dose de 400 µg/jour. Une évaluation de l’efficacité de la fludrocortisone chez les patients en choc septique et maintenant envisageable et nécessaire pour confirmer les résultats obtenus. / Introduction. Low doses of corticosteroids showed beneficial effects in septic shock patients. These favorable effects may be partly result from the stimulation of the mineralocorticoid receptors. This finding has led us to explore the pharmacokinetic and the effects on hemodynamic and biologic parameters of fludrocortisone which is a potent mineralocorticoid. Methods. In this work, a population approach modeling (nonlinear mixed effects modeling) was used to characterize the pharmacokinetic and the pharmacokinetic-pharmacodynamic relationship of fludrocortisone in healthy volunteers and the pharmacokinetic in septic shock patients. Results. In healthy volunteers after single oral administration alone or in combination with hydrocortisone, fludrocortisone 50 µg showed a short and similar plasma elimination half-life that intravenous hydrocortisone. Fludrocortisone plasma concentrations and effect on urinary sodium/potassium ratio had a higher inter-individual variability as compared to hydrocortisone. Simulations suggested that the administration regimen of fludrocortisone should be reconsidered. In septic shock patient, a single oral dose of fludrocortisone at 50 µg yielded detectable plasma drug concentrations in two-thirds of adults with septic shock. Fludrocortisone pharmacokinetics showed a short plasma elimination half-life and a large inter-individual variability. These results suggested that an intravenous formulation of fludrocortisone would be useful to reduce its pharmacokinetic variability in septic patients. In healthy volunteers again, after 5 days of repeated oral administration, fludrocortisone improved pressor response to phenylephrine. This effect was observed only at the dose of 400 µg/day, suggesting that fludrocortisone at higher doses than previously administered (50 µg/day) may be useful to be effective. Furthermore, we showed that fludrocortisone had a short plasma half-live (1.94 h) which is consistent with our previously published study. After 5 day of repeated administration, fludrocortisone significantly increased blood pressure. This effect was more marked at the dose of 400 µg/day. Conclusion. Our results argue in favor of potential beneficial effects that fludrocortisone could have in septic shock patients. An evaluation of the effectiveness of fludrocortisone in these patients is now possible and necessary to confirm our results.

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

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

Le traitement actuel de la tuberculose chimio-sensible est de 6 mois, ce qui est beaucoup trop long et entraine des défauts d’adhésion au traitement, des échecs thérapeutiques par sélection de bactéries résistantes. Puisque dans le futur proche, aucun nouveau traitement ne permettra de raccourcir la durée de traitement, d’autres voies doivent être recherchées, entre autres l’augmentation de la posologie de rifampicine (R) au-delà des 10 mg/kg actuellement recommandés qui pourrait permettre un traitement de 3-4 mois.Notre travail, réalisé dans le cadre d’essais cliniques, a consisté d’une part à étudier la tolérance d’une dose élevée de R au sein du traitement antituberculeux standard chez des patients tuberculeux séronégatifs ou séropositifs pour le VIH, et d’autre part l’interaction entre une double dose de R (20mg/kg) et le traitement antirétroviral, en particulier l’efavirenz (EFV). Enfin un autre axe de recherche a consisté à étudier si la négativation des cultures de crachat à 2 mois pouvait être un marqueur de l’efficacité du traitement antituberculeux dans les essais cliniques. Afin de répondre à ces objectifs, les études suivantes ont été réalisées.Une étude ouverte, de Phase II, randomisée, contrôlée (RIFATOX) a été mise en place (Bolivie, Pérou and Ouganda). Trois cent patients tuberculeux, séronégatifs pour le VIH ont été randomisés entre 3 schémas thérapeutiques se différenciant par la posologie de la R durant les 16 premières semaines : R à 10, 15 ou 20 mg/kg. La fonction hépatique et la réponse bactériologiques ont été monitorées. La toxicité hépatique n’était pas plus importante à dose élevée de R. En utilisant les résultats des patients ougandais, nous avons montré que la négativation des cultures à deux mois était influencée par le type de milieu de culture utilisé, avec négativation plus importante en milieu solide qu’en milieu liquide pour les traitements avec dose élevée de R. Ces résultats nous amènent à recommander que le même milieu de culture soit utilisé dans tous les sites lors d’essais multicentriques visant à étudier l’efficacité de traitement antituberculeux.Une étude bibliographique « systématique » a été réalisée afin de colliger les informations existantes sur l’efficacité, la tolérance et les interactions pharmacocinétiques de l’EFV associé au traitement antituberculeux à posologie standard dans les pays à forte endémie. Vingt-deux articles publiés entre 2006 et 2016 ont été sélectionnés. Aucune relation entre des concentrations élevées d’EFV et la survenue d’effets indésirables neurologiques ou hépatiques n’a pu être mise en évidence.Au vu de ces informations, un essai pharmacocinétique de phase 2, ouvert (ANRS12292 RIFAVIRENZ trial) a randomisé 97 patients tuberculeux vivant avec le VIH et naïfs de traitement antirétroviral entre 3 bras de traitement : R20mg/kg+EFV 600mg, R20mg/kg +EFV 800 mg et R10mg/kg+EFV600mg (bras contrôle). R était associé au traitement antituberculeux à posologie standard et EFV associé à deux analogues nucléosidiques (tenofovir+lamivudine) a été initié 2-4 semaines après le traitement antituberculeux. Après 8 semaines de suivi, tous les patients ont reçu les traitements à posologie standard. Des prélèvements sanguins ont été réalisés pour étudier la pharmacocinétique de l’EFV associé à R ou administré seul (4 semaines après arrêt du traitement antituberculeux). Malgré une légère diminution des concentrations d’EFV dans le bras R20 mg/kg+EFV 600mg, les concentrations sont restées dans la zone des concentrations thérapeutiques. Quelque soit le bras de traitement, le traitement a été bien toléré. Cependant s’il n’y avait pas de différence sur l’efficacité virologique mesurée à 12 semaines, elle était diminuée à 24 semaines dans le bras R20 mg/kg+EFV 600mg. La pertinence clinique de ce résultat est en cours d’évaluation pour que des patients tuberculeux vivant avec le VIH puissent être inclus dans de futurs essais de phase 3. / The recommended 6-month treatment for drug-susceptible tuberculosis (DS-TB) is too long, hence threatening patient adherence, with resulting treatment failure and drug-resistance. Consequently, this complicates efforts towards achieving the TB control and elimination goal. Currently, no new drug is expected in the short term for reducing treatment duration. We hypothesized that optimization of the current treatment regimen with use of high-dose rifampicin (R), above the 10mg/kg current dose, might result in a shorter TB treatment duration (3-4 months). Clinical trials were conducted to investigate two research areas: first, Safety of high-dose R in HIV-negative TB and in HIV-TB coinfected patients; secondly, drug-drug interaction between high-dose R and antiretroviral drugs. A 3rd research area addressed the use of 2 months sputum culture conversion as surrogate marker for treatment efficacy in TB trials.A Phase II, open-label randomized controlled trial (RIFATOX) was conducted with sites in Bolivia, Peru and Uganda. Three hundred HIV-negative smear-positive TB patients were randomised between three regimens differing only by R dose during the first 16 weeks of the standard 24 weeks treatment: R at 10 mg/kg and two high-R doses (15mg/kg or 20mg/kg). Liver function and bacteriological response were monitored. There was no significant increase in hepatotoxicity with high-dose R. Using data from the cohort of patients from the Ugandan site only, we showed that month-2 culture conversion, a commonly used surrogate marker in phase 2 trials was influenced by the culture method used with significantly higher conversion rates noted with solid versus liquid media within patients on high-R dose regimens. We therefore recommend use the same culture method across sites within multi-centric TB trials.We conducted a systematic review to gather existing information on the pharmacokinetics, adverse effects and efficacy of efavirenz (EFV), the most commonly used antiretroviral drug, co-administered with R-based TB regimens among high TB/HIV-burden countries. Twenty-two articles published between 2006 and 2016 were analyzed. With the use of 600mg EFV daily, plasma concentrations on average were above the minimum therapeutic concentrations during R co-administration with good safety and efficacy. No clear relationship between supratherapeutic EFV concentrations and occurrence of neurological and hepatic adverse events was observed.Then, we conducted a phase-2, randomized, open-label pharmacokinetic trial (ANRS12292 RIFAVIRENZ trial) among 97 DS-TB patients and antiretroviral therapy (ART)-naïve Ugandan patients. These were randomized between 3 drug regimens: 2 using R (20mg/Kg) with ART initiation 2-4 weeks later with EFV600mg/day or 800mg/day) and a control regimen using R10mg/kg and EFV600mg/day. At 8 weeks, all patients were switched to standard R and EFV doses. All patients had intensive pharmacokinetic sampling 4 weeks after EFV-R co-administration, and 4 weeks after R discontinuation. Despite a trend of lower EFV concentration when the R dose was doubled, concentrations remained within the therapeutic window. Treatment with high-dose R was well tolerated. Virological efficacy was high during the first 12 weeks on ART but reduced in the R arms after 24 weeks. We conclude that, use of high-dose R at 20mg/Kg is safe and could be evaluated in larger trials towards shortening of treatment for DS-TB patients. Due to late virological failures in patients on R 20 mg/kg and standard EFV dose, comprehensive efforts through additional research are needed to fast-track the inclusion of TB-HIV co-infected patients in phase 3 trials.

Les rodonticides anticoagulants (AR) sont utilisés depuis les années 40 pour lutter contre les rongeurs. Seulement quelques années après leur commercialisation des cas de résistances ont été décrits. Les mécanismes à l'origine de ces résistances sont relativement bien décrits chez le rat brun et la souris domestique mais très peu chez le rat noir. Une étude de terrain a permis de mettre en évidence 8 mutations codantes du gène Vkorc1 chez le rat noir responsable d'un possible phénotype résistant. Actuellement, les résistances concernent surtout les AR de 1ère génération. Ainsi, les AR de 2nde génération qui sont encore actifs chez les rongeurs résistants sont de plus en plus utilisés. Cependant, en raison de leur longue rémanence tissulaire, ils sont responsables de phénomènes d'intoxication de la faune non cible. Face à ce problème majeur, une nouvelle génération d'anticoagulants plus écocompatible doit être développée. Ce travail propose une méthode pour le développement d'une 3ème génération d'AR en retravaillant la 2nde génération via le concept de la stéréochimie. En effet, les AR de 2nde génération sont un mélange de diastéréoisomères qu'il est possible de séparer. Les propriétés biologiques et toxicocinétiques des diastéréoisomères de chacune des molécules actuellement sur le marché ont été étudiées. Systématiquement, l'un des deux couples de diastéréoisomères est éliminé beaucoup plus rapidement que l'autre. Ainsi, le développement d'appâts enrichis avec le couple de diastéréoisomères les moins persistants, permettrait de réduire les risques écotoxicologiques associés à leur utilisation / Anticoagulant rodenticides (AR) have been used since the 1940s to control rodents. Only a few years after their commercialization, cases of resistance have been described. The mechanisms responsible for these resistances are relatively well described in brown rats and domestic mice but approximately unknown in black rats. A field study performed in France and Spain revealed 8 coding mutations of the Vkorc1 gene in black rat populations responsible for a possible resistant phenotype to 1st generation ARs essentially, as described for other rodents. 2nd generation ARs still active in resistant rodents are thus increasingly used. However, due to their long tissue persistence, their use is associated with an increased risk of secondary poisoning of wildlife. Faced to this major problem, a new generation of more ecofriendly anticoagulants must be developed. This work proposes a method for the development of a 3rd generation of AR by revisiting the 2nd generation AR based on the stereochemistry. Indeed, 2nd generation ARs are a mixture of diastereomers that can be easily separated. The biological and toxicokinetic properties of the diastereoisomers of each of the molecules currently on the market have been studied. Systematically, one of the two pairs of diastereoisomers is eliminated much faster than the other. Thus, the development of baits enriched with the pair of less persistent diastereoisomers would reduce the ecotoxicological risks associated with their use

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le présent projet de recherche s'est proposé de déterminer les paramètres pharmacocinétiques des isomères du mivacurium suite à l'administration d'un bolus intraveineux (I.V.) et de caractériser la formation et l'élimination de ses métabolites esters et alcools. Dans un premier temps, deux méthodes analytiques stéréosélectives par HPLC avec détection en fluorescence furent développées, afin de déterminer les concentrations plasmatiques (Cp) des isomères du mivacurium et ses métabolites dans le plasma humain. Les deux méthodes analytiques se sont avérées sensibles (limite de quantification de 3.9-15.6 ng/ml), reproductibles (coefficient de variation < 15%) et précises ( > 94%) aux concentrations thérapeutiques du mivacurium et ses métabolites. Ces deux méthodes de dosage furent utilisées dans une étude de pharmacocinétique des isomères du mivacurium chez huit patients anesthésiés. Contrairement aux études précédentes, les paramètres cinétiques furent determines suite à l'administration d'un bolus I.V.; condition se rapprochant de la pratique clinique. Un échantillonnage artériel complet fut utilisé durant la phase de distribution intravasculaire du mivacurium; soit 12 échantillons au cours des deux premières minutes suivant l'administration I.V. du mivacurium. L'impact de cet échantillonnage sur la détermination des paramètres cinétiques du mivacurium fut étudié en comparant les résultats obtenus avec échantillonnage complet versus un échantillonnage limité standard; c'est-à-dire en ne tenant compte que des échantillons prélevés à 1 et 2 minutes post-injection. Les deux ensembles de résultats, obtenus suite à une analyse pharmacocinétique non compartimentale des données, se sont avérés significativement différents pour 0 les trois isomères du mivacurium; les différences étant plus marquées pour les isomères trans-trans (tt) et cis-trans (et). L'échantillonnage artériel complet s'est révélé nécessaire à l'analyse non compartimentale exacte des paramètres cinétiques du mivacurium étant donné la contribution importante de la surface sous la courbe entre zéro et deux minutes (AUCo-s) pour les isomères tt et et. En effet, l'AUCo-2 pour les isomères tt et et représenta 75 et 86% respectivement de la surface sous la courbe totale (AUCo-inf). L'omission des premiers prélèvements en n'utilisant qu'un échantillonnage limité résulta en une sous-estimation de l'AUC totale. Par conséquent, une surestimation importante des paramètres cinétiques (MRT, Cl, Vdss) ainsi qu'une description inexacte du profil initial de la courbe des Cp en fonction du temps furent observées. L'échantillonnage artériel complet s'est avéré également critique à une description adéquate de la formation des métabolites esters et alcools du mivacurium puisque ceux-ci atteignèrent leurs concentrations maximales 25 secondes (médiane) suivant l'administration du bolus I.V. de mivacurium. En résumé, les résultats obtenus lors de ces travaux représentent les premières données cinétiques stéréosélectives des isomères du mivacurium, déterminées suite à l'administration d'un bolus I.V. Également, ces travaux ont permis de fournir les premières données concernant la formation et l'élimination des métabolites du mivacurium.

Gender differences in the efficiency of (3-blockers has been observed in the past whereby men but not women with cardiovascular disorders have improved survival outcome on treatment with P-blockers. Hence, the objectives of this project are to 1.) study the gender differences in the pharmacokinetics and pharmacodynamics of a model cardiovascular drug, i.e., metoprolol in 36 healthy young men and women with genetically determined high or low CYP2D6 activities. 2.) study the gender differences in the pharmacokinetic/pharmacodynamic interaction between metoprolol and diphenhydramine in the same subjects as in 1.). 3.) establish a cocktail of 5 drugs that can be used for simultaneously phenotyping the activity of major drug metabolizing enzymes. Methods: For objectives 1 and 2: Thirty-six healthy young men [10 extensive (EMs) and 6 CYP2D6 poor metabolizers (PMs)] and women (16 EMs and 4 PMs) were recruited. A single oral dose of 100 mg metoprolol was administered to the subjects in the presence or absence of steady-state diphenhydramine. Serial plasma samples, complete urine collection was done for 48 hours as well as exercise heart rate and blood pressure were measured up to 12 hours post-metoprolol. The study was carried out in a randomized, double-blind, placebo controlled fashion. Women participated in the study after menstruation and before ovulation. For objective 3_: Ten healthy young men (9 Caucasians and 1 East-Indian) were recruited. Various combinations of sub-therapeutic doses of dapsone (CYP3A4), metoprolol (CYP2D6), tolbutamide (CYP2C9), chlorzoxazone (CYP2E1) and caffeine (CYP1A2, N-acetyltransferase and xanthine oxidase) were administered to these subjects with a 1 week wash-out period between each administration. Results: For objectives 1 and 2: Gender specific differences in the pharmacokinetics and pharmacodynamics of metoprolol were seen whereby women had a higher AUC corresponding to lower clearances of the drug compared to men. Metoprolol administration modulated the hemodynamics of women (especially PM women) more than that of men. Further, women were shown to be more sensitive to the coadministration of diphenhydramine on metoprolol pharmacokinetics and pharmacodynamics. For objective 3: The 5 drug cocktail was a.) well tolerated by the subjects; b.) no significant interaction between coadministered drugs; c.) cocktail can be used for large-scale phenotyping. / Des différences sexuelles dans l'efficacité des bloqueurs p ont été observées dans le passé, les hommes profitant davantage des effets cardiovasculaires bénéfiques des bloqueurs P que les femmes. Les objectifs de cette étude consistent à 1) étudier la modulation de la relation pharmacinétique/pharmacodynamie du metoprolol selon le sexe. 2) évaluer la modulation de l'interaction entre le metoprolol (substrat du CYP2D6) et la diphénhydramine (DPH) selon le sexe. 3) vérifier la possibilité d'une administration concomitante de 5 médicaments afin de phénotyper des enzymes importantes impliquées dans le métabolisme de nombreux médicaments. Méthodes: Pour les objectifs 1 et 2: Lors d'une étude en chassé croisée, à double insu, réalisée au hasard, vingt femmes (16 métabolisatrices rapides (MRs) et 4 métabolisatrices lentes (MLs); 27 ± 7.8 ans) et 16 hommes (10 MRs et 6 MLs; 26 ± 5 ans) ont reçu une dose orale de metoprolol (100 mg) combinée avec de la DPH ou un placebo. Chez les femmes, l'étude a été effectuée dans la période entre les menstruations et l'ovulation. La collecte urinaire complète ainsi que le prélèvement d'échantillons plasmatiques ont été effectués pendant 48 h après l'administration du metoprolol. La fréquence cardiaque et la tension artérielle ont été déterminées, au repos et à l'effort, avant et pendant les 12 h qui suivaient la prise du metoprolol. Pour l'objectif 3: Dix jeunes hommes (9 Caucasiens et 1 Indien en bonne santé) ont participé à cette étude. Chaque sujet a reçu 5 différentes combinaisons des médicaments suivants: dapsone (substrat du CYP3A4), metoprolol (substrat du CYP2D6), tolbutamide (substrat du CYP2C9), chlorzoxazone (substrat du CYP2E1) et caféine (substrat du CYP1A2, N-acetyltransferase et xanthine oxidase). Résultats: Pour les objectifs 1 et 2 : II existe des différences dans la pharmacocinétique/pharmacodynamie du metoprolol entres les hommes et les femmes. La coadministration de diphénhydramine a influencé la pharmacocinétique/pharmacodynamie du metoprolol de façon plus marquée chez les femmes que chez les hommes, particulièrement chez les femmes MLs. Pour l'objectif 3: II n'y a eu aucune interaction significative après l'administration des différentes combinaisons de médicaments. Les médicaments ont été bien tolérés par les sujets. Ce cocktail pourrait être utilisé pour d'évaluer le phénotype de la population et d'évaluer l'activité des enzymes majeures impliquées dans le métabolisme de la plupart des médicaments disponibles sur le marché.

Contexte: L’insuffisance cardiaque (IC) est un syndrome clinique complexe regroupant un large spectre de mécanismes pathologiques qui peuvent altérer le fonctionnement de multiples organes, affectant ainsi la pharmacocinétique (PK) des médicaments. La modélisation pharmacocinétique de population (Pop-PK) consiste à appliquer des modèles non linéaires à effets mixtes dans le but de décrire l’exposition au traitement et quantifier la variabilité au niveau des paramètres PK. Objectif: Ce travail vise à évaluer par approche populationnelle la PK du candesartan en IC et à déterminer les covariables décrivant d’une façon statistiquement et cliniquement significative la variabilité au niveau de la clairance. Méthodes: Les données d’une étude pharmacogénomique ouverte, multicentrique et prospective ont été récupérées pour amorcer notre analyse. Le processus de modélisation et les simulations nécessaires sont réalisés à l’aide du logiciel NONMEM (Nonlinear Mixed Effects Modeling). Les covariables préliminaires ont été sélectionnées par des tests statistiques tels que la régression linéaire et l’ANOVA. Enfin, l’élaboration du modèle final est effectuée en utilisant le processus de sélection séquentielle « forward/backward ». Résultats: Un total de 281 patients caucasiens ont été inclus pour développer le modèle Pop-PK. Les données du candesartan ont été caractérisées par un modèle à un compartiment avec absorption de premier ordre et temps de latence. Le poids, l'âge, la fraction N-terminale du pro-peptide natriurétique de type b (NT_proBNP), le débit de filtration glomérulaire (DFG), le diabète, l'utilisation du furosémide et le sexe étaient les covariables sélectionnées préliminairement pour la clairance apparente (CL/F). Le modèle final développé pour la clairance apparente est représenté par l'équation suivante : CL/F (L/h) = 8.63*(Poids/82.45)0.963 * (DFG/74)0.56 * (0.682) Diabète * EXP0.138 Les simulations ont révélé qu'une diminution importante de la clairance orale (diminution de plus que 25 %) est obtenue en combinant les facteurs significatifs retenus dans le modèle final (patients ayant un faible poids corporel avec une insuffisance rénale modérée à sévère et patients diabétiques avec une insuffisance rénale faible à modérée). Nous avons constaté que les patients ayant ces combinaisons dans notre base de données présentaient des concentrations comparables à celles des autres patients malgré qu’ils aient toléré de plus faibles doses pendant la titration. Conclusion: La modélisation PK de population a servi comme une approche efficace pour caractériser la PK du candesartan en IC et pour identifier une sous-population à risque d’une exposition élevée. Le poids, le DFG et le diabète sont des prédicteurs indépendants de la clairance du candesartan en IC. Considérant ces facteurs, une approche plus individualisée de l'administration du candesartan est nécessaire chez les patients atteints d’IC. / Context: Heart failure (HF) is a clinical condition that causes pathological changes all over the body affecting hence the pharmacokinetic of drugs. Population pharmacokinetic modeling (Pop-PK) consists in applying non-linear mixed-effects models to characterize treatment exposure and quantify PK parameters variability. Objective: The aim of this study was to investigate the pharmacokinetic (PK) of candesartan in HF patients while examining statistically and clinically significant covariates on estimated clearance using population pharmacokinetics (Pop-PK) modeling approach. Methods: Data from a prospective, multicenter, open label, pharmacogenomic study were available for this analysis. Modeling and simulations were conducted using Nonlinear Mixed-Effect Modeling software NONMEM. Preliminary selection of covariates was accomplished with statistical tests (linear regression and ANOVA). Final model development was performed using forward/backward selection approach on the preliminarily selected covariates. Results: A total of 281 Caucasian patients were included to develop the Pop-PK model. Candesartan data were characterized by a 1 compartment model with first order absorption and lag time. Weight, age, N-terminal pro b-type natriuretic peptide (NT_proBNP), estimated glomerular filtration rate (eGFR), diabetes, use of furosemide and sex were the preliminarily selected covariates for apparent clearance (CL/F). The final model developed for apparent clearance is represented by the following equation: CL/F (L/h) = 8.63*(Weight/82.45)0.963 * (eGFR/74)0.56 * (0.682) Diabetes * EXP0.138 Simulations revealed that an important decrease in oral clearance (decrease of more than 25%) is obtained with the combination of the significant factors retained in the final model (patients having low weight with moderately to severely impaired renal function and diabetic with mildly to moderately impaired renal function). Patients having these combinations in our database were found to achieve comparable concentrations to the rest of patients despite tolerating only lower doses. Conclusion: Population pharmacokinetic modeling provided an effective approach to characterize the PK of candesartan in HF and to identify a subpopulation at potential risk of high exposure. Weight, eGFR and diabetes are independent predictors of candesartan clearance in patients with HF. Considering these factors, a more individualized approach of candesartan dosing is needed in HF patients.