Le protocole TICE (Taxol, Ifosfamide, Carboplatine et Etoposide) représente le traitement standard du cancer germinal réfractaire en première ligne ou en rechute de mauvais pronostic. Une étude de phase II a été réalisée consistant en une adaptation de posologie du carboplatine (utilisé à haute dose) basée sur un suivi thérapeutique pharmacologique (TDM) de ses concentrations ultrafiltrables (UF) alors que les pratiques habituelles se limitent à des doses calculées à partir d'une valeur cible de l'aire sous la courbe (AUC) des concentrations UF et la clairance UF prédite du patient. Les analyses pharmacocinétiques effectuées dans le cadre de cette thèse ont permis de démontrer la faisabilité du TDM ainsi que sa performance dans la maîtrise de l'AUC du carboplatine utilisé dans le protocole TICE. Cependant, la réalisation de cette pratique est limitée, dans certains hôpitaux, par les contraintes matérielles et humaines liées à l'obtention des concentrations UF par l'ultrafiltration des prélèvements plasmatiques. Une méthodologie a donc été développée et validée pour permettre la réalisation du TDM à partir des concentrations plasmatiques totales. Par ailleurs, l'étude pharmacocinétique réalisée pour l'étoposide, médicament associé au carboplatine dans la phase d'intensification de ce protocole, indique que le calcul actuel de la dose en fonction de la surface corporelle s'accompagne d'une variabilité interindividuelle limitée de l'exposition et qu'il n'y a pas lieu de pratiquer un TDM pour ce médicament. Enfin, l'implication de différents facteurs génétiques correspondant, d'une part, à la toxicité auditive du carboplatine et, d'autre part, à la pharmacologie de l'étoposide a été aussi évaluée. En conclusion, ces travaux permettront d'améliorer la prise en charge des patients traités par ce protocole à haute dose de carboplatine et étoposide et, au-delà de cette indication thérapeutique, notre connaissance de ces deux médicaments cytotoxiques importants. / The TI-CE protocol ((Taxol, Ifosfamide, Carboplatin and Etoposide) is the standard treatment of germ cell tumor refractory to first-line chemotherapy or relapsed germ cell tumor having unfavorable prognostic features. A phase II study was conducted and consisted in adapting the dose of (high dose) carboplatin using therapeutic drug monitoring (TDM) of unbound concentrations instead of the usual method of dose individualization based on a target area under the curve (AUC) of unbound concentrations and predicted unbound clearance. Pharmacokinetic analyses carried out in the context of this thesis have demonstrated the feasibility of conducting the TDM as well as its performance in terms of controlling the variability of AUC of carboplatin in the TI-CE protocol. However, the use of this practice is limited, in some hospitals, by material and human constraints related to the ultrafiltration of plasma samples to obtain unbound concentrations. A method was developed and validated to enable the use of total plasma concentrations for the TDM instead of unbound concentrations. Furthermore, the pharmacokinetic study of etoposide, used in combination with carboplatin during the dose intensification phase of the protocol, showed that the usual dose calculation method based on body surface area is associated with a low interindividual variability of exposure and that TDM is, therefore, not necessary for this drug. Finally, the role of different genetic factors in the ototoxicity of carboplatin and in the pharmacology of etoposide was also assessed. In conclusion, these analyses help to improve the level of care of patients treated with this protocol of high dose carboplatin and etoposide as well as our current knowledge of these two important cytotoxic drugs.

Le cancer colorectal représente un défi thérapeutique compte tenu de sa fréquence (38 000 nouveaux cas annuels dans notre pays), et de sa gravité (moins de 10 % de survie à 5 ans en situation métastatique). Sa prise en charge adéquate est avant tout multidisciplinaire associant les nouvelles techniques de chirurgie et de radiologie à la chimiothérapie. Celle-ci est représentée par trois cytotoxiques majeurs : le 5-Fluorouracile, pierre angulaire du traitement, l'oxaliplatine (L-OHP) et enfin l'irinotecan (CPT-11), auxquels se sont ajoutées ces dernières années les biothérapies ciblant le facteur angiogénique VEGF (bevacizumab) ou le récepteur épithélial de surface EGFR (cetuximab, panitumumab). Notre travail de Thèse d'Université a cherché à explorer, chez des patients atteints d'un cancer colorectal métastatique, le retentissement sur les taux de réponses, les survies et les toxicités, de génotypes enzymatiques impliqués dans les métabolismes des trois cytotoxiques principalement utilisés dans cette indication. Nos études translationnelles montrent l'optimisation des traitements à base de 5-FU par l'approche pharmacocinétique associée au dépistage préthérapeutique d'une population à haut risque de toxicité (DPYD mutés et/ou rapport UH2/U abaissé). Par ailleurs apparaissent de mauvais pronostic sur la survie globale et en cas de monochimiothérapie par 5-FU, les patients 3R/3R pour TYMS et homozygote sauvage pour MTHFR 1298 A>C ou 677 C>T, facteurs de risques génotypiques disparaissant avec l'adjonction de CPT-11. Concernant ce dernier, un schéma de traitement adapté au statut UGT 1A1, et combiné au cetuximab, aboutit à des taux de maladie contrôlée et de survie sans progression inégalés en deuxième ligne de traitement. Enfin, les patients homozygotes T/T pour ERCC1 118 C>T et C/C XPD 751 A>C apparaissent à risque de neurotoxicité chroniques à l'oxaliplatine. Considérant le génome tumoral, outre Kras et Braf, PI3KCA muté apparaît pour la première fois comme un facteur possible de résistance aux traitements anti-EGFR. En conclusion, la prise en compte des facteurs pharmacogénétiques et pharmacogénomiques devrait permettre à l'avenir une meilleure rationalisation des traitements de chimiothérapies en optimisant leurs efficacités tout en limitant leurs toxicités.

Depuis la découverte, fruit du hasard des neuroleptiques pour traiter la schizophrénie, de nombreuses molécules ont été développées pour une meilleure tolérance et une meilleure efficacité. Toutefois, bien avant la prescription de ces molécules, à l'essence même de la pathologie, le concept de résistance a été évoqué. La variabilité interindividuelle de réponse aux antipsychotiques des sujets schizophrènes a pu être ainsi conceptualisée grâce à des échelles spécifiques d'évaluation. Il apparait que ces sujets non répondeurs se caractérisent par une symptomatologie clinique plus bruyante qui n'est pas toujours évaluée de manière spécifique par ce type d'échelles. Les psychotropes empruntent des voies bien définies et il est reconnu que les effets physiologiques et biochimiques de ces substances sont soumis à certaines influences. Ainsi, le type d'alimentation, l'alcool et le tabac sont autant de facteurs extrinsèques influant la réponse aux traitements tandis que l'âge, le sexe, le poids ou d'autres facteurs physiopathologiques (incluant les facteurs héréditaires) sont d'importants facteurs intrinsèques. L'hypothèse d'un sous bassement génétique de la schizophrénie est étayé par plusieurs travaux comme les études épidémiologiques, de liaison génétique et des gènes candidats. Toutefois, l'hétérogénéité phénotypique de la maladie amène à des résultats variables. De fait, le cloisonnement phénotypique à la non réponse aux antipsychotiques chez les patients schizophrènes, pourrait être contributif à ce type d'approche. La pharmacogénétique se base sur les connaissances pharmacologiques des antipsychotiques et des gènes candidats des récepteurs cibles de ces molécules. Se basant sur l'hypothèse sérotoninergique de la schizophrénie et le tropisme préférentiel des antipsychotiques atypiques pour le récepteur sérotoninergique 5-HT2A, les premières études dans ce domaine ont testé la qualité de la réponse à la clozapine avec les polymorphismes T102C -1438A/G de la région promotrice et du gène du récepteur 5-HT2A. On peut toutefois noter l'inconsistance des résultats. L'hétérogénéité phénotypique de la maladie pourrait, au travers de symptômes cliniques, souligner ces différences. Par exemple, les symptômes négatifs dont la constance au cours de la maladie et l'association avec une moins bonne réponse thérapeutique sont reconnus. Notre hypothèse était que la disparité des résultats des études pharmacogénétiques testant le gène du récepteur 5-HT2A était liée à l'interférence des symptômes négatifs eux-mêmes sous influence génétique. Nous avons donc choisi de tester le polymorphisme -1438A/G de la région promotrice du gène codant pour le récepteur 5-HT2A et la réponse aux antipsychotiques, évaluant de manière parallèle les variables cliniques pouvant aggraver la réponse aux traitements. Dans ce premier travail, nous avons constaté que les sujets mauvais répondeurs se définissent surtout par la gravité des symptômes négatifs. Nous ne retrouvons pas d'association positive entre le polymorphisme génétique -1438A/G et la réponse aux antipsychotiques atypiques. Toutefois, l'allèle A et le génotype AA semblent être significativement associés à l'intensité des symptômes négatifs intervenant ainsi comme potentiel facteur confusionnant dans les études pharmacogénétiques testant le récepteur 5-HT2A. Les théories dopaminergiques et sérotoninergiques dans la schizophrénie ont été enrichies d'autres hypothèses pharmacologiques comme l'implication des systèmes adrénergiques, histaminiques, muscariniques ou cannabinoides. Plusieurs arguments permettaient d'envisager le gène du récepteur CB1 comme potentiellement impliqué dans la réponse médicamenteuse chez les patients schizophrènes. La plupart des études épidémiologiques montrent que les patients schizophrènes consomment jusqu'à deux fois plus de cannabis que dans la population générale. Les études post mortem réalisées chez les patients schizophrènes montrent une augmentation de la densité de ces récepteurs au niveau du cortex préfrontal dorsolatéral et cela de manière indépendante à la consommation récente de cannabis. La localisation cérébrale des récepteurs CB1, leur rôle interactif avec d'autres neurotransmetteurs en particulier la dopamine ou le glutamate ont permis d'envisager l'hypothèse endocannabinoide de la schizophrénie. Le gène du récepteur CB1 est localisé sur la région chromosomique 6q14-15, une région potentiellement impliquée dans la schizophrénie. Dans un second travail, nous avons analysé le polymorphisme 1359G/A du récepteur CB1 (étant donné sa caractéristique de tag-SNP) dans la réponse aux antipsychotiques. Parallèlement, nous avons choisi de tester trois autres polymorphismes couvrant environ 14kb du gène du CB1. Nous trouvons une association significative entre l'allèle G et la mauvaise réponse aux antipsychotiques mais pas d'association avec la maladie. Les travaux de recherche en pharmacogénétique semblent pertinents dans la prédiction de la qualité de la réponse aux traitements chez les patients schizophrènes. Dans la mesure où les mécanismes d'actions des antipsychotiques sont connus, il semble aisé de tester les gènes des récepteurs cibles dans la prédiction de la réponse médicamenteuse. Ce type d'approche pourrait être contributive comme outil complémentaire au psychiatre afin d'améliorer le confort des patients à travers une meilleure compliance.

Contexte: Bien que plusieurs algorithmes pharmacogénétiques de prédiction de doses de warfarine aient été publiés, peu d’études ont comparé la validité de ces algorithmes en pratique clinique réelle. Objectif: Évaluer trois algorithmes pharmacogénomiques dans une population de patients qui initient un traitement à la warfarine et qui souffrent de fibrillation auriculaire ou de problèmes de valves cardiaques. Analyser la performance des algorithmes de Gage et al., de Michaud et al. ainsi que de l’IWPC quant à la prédiction de la dose de warfarine permettant d’atteindre l’INR thérapeutique. Méthodes: Un devis de cohorte rétrospectif fut utilisé afin d’évaluer la validité des algorithmes chez 605 patients ayant débuté une thérapie de warfarine à l’Institut de Cardiologie de Montréal. Le coefficient de corrélation de Pearson ainsi que l’erreur absolue moyenne ont été utilisés pour évaluer la précision des algorithmes. L’exactitude clinique des prédictions de doses fut évaluée en calculant le nombre de patients pour qui la dose prédite était sous-estimée, idéalement estimée ou surestimée. Enfin, la régression linéaire multiple a été utilisée pour évaluer la validité d’un modèle de prédiction de doses de warfarine obtenu en ajoutant de nouvelles covariables. Résultats : L’algorithme de Gage a obtenu la proportion de variation expliquée la plus élevée (R2 ajusté = 44 %) ainsi que la plus faible erreur absolue moyenne (MAE = 1.41 ± 0.06). De plus, la comparaison des proportions de patients ayant une dose prédite à moins de 20 % de la dose observée a confirmé que l’algorithme de Gage était également le plus performant. Conclusion : Le modèle publié par Gage en 2008 est l’algorithme pharmacogénétique le plus exact dans notre population pour prédire des doses thérapeutiques de warfarine. / Background: Although numerous genotype-based warfarin dosing algorithms have been published, there is little data comparing the predictive ability of these algorithms in real clinical practice. Objectives: Our goal was to evaluate the performance of pharmacogenetic algorithms in an unselected patient population initiating warfarin treatment for atrial fibrillation or valve disease in a real-world clinical setting. The principal objective of the analysis was to determine if Gage’s, Michaud’s, and IWPC algorithms could predict the dose achieving the therapeutic International normalized ratio (INR). Methods: Data from a retrospective cohort study of 605 patients initiating warfarin therapy at the Montreal Heart Institute was used. We compared the dose predicted by the algorithms to the dose achieving the therapeutic INR. Pearson’s correlation coefficient and mean absolute error (MAE) were used to evaluate the predictive accuracy of the algorithms. Clinical accuracy of the predictions was assessed by computing the proportion of patients in which the predicted dose was under-estimated, ideally estimated, or overestimated. Finally, we used multiple linear regression analysis to evaluate the accuracy of a predictive model obtained by adding additional covariables in predicting therapeutic warfarin doses. Results: The proportion of variation explained (adjusted R2) was the highest for Gage’s algorithm (R2 = 44 %) and the mean absolute error was the smallest for the predictions made by Gage’s algorithm (MAE = 1.41 ± 0.06). Moreover, when we compared the proportion of patients whose predicted doses are within ± 20 % of the observed stable dose, Gage’s algorithm also performed the best overall. Conclusion: The algorithm published by Gage et al. in 2008 is the most accurate pharmacogenetically based equation in predicting therapeutic warfarin dose in our study population.

L’objectif de cette thèse a été d’explorer l’association entre des variants génétiques impliqués dans la variabilité interindividuelle de la réponse au traitement par les opioïdes et la survenue d’effets secondaires. Nous avons recherché si des facteurs génétiques influençaient la réponse à la morphine dans le traitement de la douleur aigüe. L’allèle T du polymorphisme c.3435C>T d’ABCB1 est significativement associé aux doses de morphine et à la survenue de nausées dans une étude pilote chez des patients libanais en post-opératoire. Ensuite, l’étude de la réponse à la morphine chez des patients présentant une obésité morbide a montré que la fréquence de l’allèle 118G d’OPRM1 et le seuil de sensibilité à la douleur sont plus élevés que chez les patients à poids normal. La recherche des facteurs influençant la variabilité de la réponse à la méthadone chez des patients toxicomanes traités pour substitution a mis en évidence deux polymorphismes (TaqIA de DRD2/ANKK1 et c.118A>G d’OPRM1) significativement associés à la dose maximale de méthadone administrée. Trois facteurs sont associés au phénotype CYP3A, impliqué dans le métabolisme de la méthadone: la prise de benzodiazépines, l’infection par le VIH et un polymorphisme de POR, gène qui code une oxydoréductase. De plus, le travail mené sur les effets secondaires cardiaques de la méthadone a permis de mettre en évidence trois facteurs corrélés à l’allongement de l’espace QT : la dose, l’infection par le VIH et le polymorphisme p.Lys897Thr de KCNH2 codant pour le canal potassique hERG. Ces travaux contribuent à démontrer l’intérêt d’intégrer des données cliniques et génétiques dans la prescription personnalisée des opioïdes. / The main objective of this thesis was to explore the association between genetic variants potentially involved in inter-individual variability of opioids’ response and side effects in the treatment of pain and opiate substitution treatment. Initially, we investigated whether genetic factors influence the response to morphine in the treatment of acute pain. The T allele of the polymorphism ABCB1 c.3435C>T was significantly associated with doses of morphine and the outcome of nausea in a pilot study in Lebanese postoperative patients. Next, we examined the response to morphine in patients with morbid obesity (BMI>40); in these patients, the frequency of the 118G OPRM1 allele and the pain threshold appeared to be higher than in patients with normal BMI. The search for factors influencing the variability in response to methadone in patients treated for drug substitution showed that two polymorphisms (DRD2/ANKK1 TaqIA and OPRM1 c.118A>G) were significantly associated with the maximum doses of methadone. In addition, three factors were associated with the CYP3A phenotype, involved in the metabolism of methadone: the use of benzodiazepines, HIV infection and a polymorphism in POR gene, which encodes an oxidoreductase. Finally, the exploration of the cardiac side effects of methadone has highlighted three factors significantly correlated with QT prolongation: methadone doses, HIV infection and the polymorphism p.Lys897Thr in KCNH2 encoding a cardiac potassium ion channel. This work demonstrates the importance of integrating both clinical and genetic data in the personalized prescription of opioids.

La médecine personnalisée représente une grande attente et un grand espoir dans la lutte contre le cancer. Cette approche vise à adapter les traitements aux caractéristiques personnelles du patient, principalement des biomarqueurs génétiques. Dans notre premier travail, nous avons analysé l'ensemble des médicaments approuvés par la FDA avec un biomarqueur pharmacogénétique dans leur label et montré (1) que l'oncologie représentait un tiers des médicaments avec un biomarqueur dans leur notice et (2) qu'une part importante des médicaments en oncologie mentionnaient le biomarqueur pour requérir un test avant la prescription du médicament contrairement aux autres domaines thérapeutiques. Notre deuxième travail a analysé les essais cliniques soumis à la FDA en vue de la mise sur le marché des thérapies ciblées pour lesquelles il existait une indication restreinte aux patients présentant un certain biomarqueur. Nous concluons que dans deux tiers des cas, l'utilisation du biomarqueur pour sélectionner les patients à traiter était basée sur les résultats des essais cliniques restreints aux patients biomarqueur-positifs et, qu'ainsi, il n'existait aucune donnée clinique permettant de conclure à une différence d'effet traitement selon les valeurs du biomarqueur. Pour notre troisième travail, nous avons réalisé une cartographie de l'ensemble des essais enregistrés sur le registre américain des essais cliniques pour les médicaments anti-cancéreux avec la mention d'un biomarqueur dans leur label. Nous avons mis en évidence des variations très importantes entre les médicaments quant au recours à des essais enrichis et au fait de tester un médicament dans plusieurs indications ou avec plusieurs biomarqueurs prédictifs. Dans notre quatrième travail, nous avons étudié la question du bénéfice apporté par les médicaments anti-cancéreux dans un contexte d'augmentation très importante des prix et grâce à la publication récente de deux échelles par les sociétés européenne et américaine d'oncologie (ESMO et ASCO). Nous avons analysé le bénéfice de tous les médicaments anti-cancéreux approuvés entre 2000 et 2015 pour le traitement d'une tumeur solide. Nous avons montré (1) la faible valeur des récents médicaments anti-cancéreux, (2) l'absence de relation entre le prix et la valeur de ces médicaments et (3) l'absence de différence de bénéfice entre médicaments de médecine personnalisée et médicaments classiques. En conclusion, la présence de biomarqueurs prédictifs dans le label des médicaments---souvent citée comme critère de succès de la médecine personnalisée---est pour l'instant restreinte en grande partie à l'oncologie. Le niveau de preuve pour l'utilité clinique est souvent inconnu car les études sont restreintes à un sous-groupe de patients positifs pour le biomarqueur dès les phases initiales du développement du médicament. Enfin, seul un tiers des médicaments anti-cancéreux approuvés par la FDA entre 2000 et 2015 ont un bénéfice cliniquement pertinent, sans différence de bénéfice clinique entre les médicaments avec et sans biomarqueur et sans relation entre le prix et le bénéfice de ces médicaments. / Personalized medicine represents great expectations and hopes in oncology. This approach aims to adapt treatments to the personal characteristics of the patient, mainly genetic biomarkers. In our first work, we analyzed all the FDA-approved drugs with a pharmacogenetic biomarker in their label and showed (1) that oncology represented one-third of the drugs with a biomarker in their label and (2) a significant portion of oncology drugs mentioned the biomarker to require a biomarker test, contrary to other therapeutic areas. Our second work analyzed the clinical trials submitted to the FDA for the approval of targeted therapies for which there was a indication restricted to biomarker-positive patients. We conclude that in two-thirds of the cases, the use of the biomarker to select the patients to be treated was based on the results of the clinical trials restricted to the biomarker-positive patients. Thus, in these cases, there was no clinical evidence to conclude to a treatment-by-biomarker interaction. For our third work, we mapped all the trials recorded on the US ClinicalTrials.gov registry for anti-cancer drugs with a biomarker labeling. We found very important variations between drugs in the use of enriched trials and in testing of the drug in several indications or with several predictive biomarkers. In our last work, we examined the benefit of anti-cancer drugs in a context of very significant price increases and the recent publication of two scales by the European and American oncology societies (ESMO and ASCO). We analyzed the benefit of all anti-cancer drugs approved between 2000 and 2015 for the treatment of a solid tumor. We have shown (1) the low value of recent anti-cancer drugs, (2) the lack of relationship between the price and the value of these drugs, and (3) the lack of difference of benefice between personalized and “classical” medicines. In conclusion, the presence of predictive biomarkers in the label of drugs --- often cited as a criterion of success of personalized medicine --- is, at least for now, being restricted in large part to oncology. The level of evidence for clinical utility is often unknown because studies are restricted to the subgroup of biomarker-positive patients from the initial stages of the drug development. Finally, only one third of the anti-cancer drugs approved by the FDA between 2000 and 2015 have meaningful clinical benefit and there is no difference in clinical benefit between drugs with and without biomarkers and no relation between the price and the benefit of anti-cancer drugs.

Les troubles des conduites alimentaires (TCA) et les troubles des conduites suicidaires (TCS) sont des pathologies mentales graves. Ces deux troubles représentent un problème de santé publique majeur. En effet, il s’agit de pathologies pour lesquelles les pronostics sont médiocres, ayant un impact lourd sur la vie des patients et de leur entourage et représentant un coût élevé pour la société. Il n’existe actuellement aucun biomarqueur validé dans l’une ou l’autre de ces pathologies. L’objectif de ce travail est de réussir à identifier de potentiels biomarqueurs dans ces deux troubles. L’identification de biomarqueurs potentiels pourrait être utile dans divers domaines : faciliter le diagnostic des patients, améliorer la prise en charge des patients et enfin servir de cibles thérapeutiques dans le but d’élaborer de nouveaux traitements plus efficaces. Nous présenterons dans ce travail l’intérêt et l’utilisation des biomarqueurs en psychiatrie puis deux axes d’exploration des TCA ainsi qu’un axe d’exploration des TCS: l’approche neuropsychologique ainsi que l’approche biologique pour les TCA et l’approche génétique pour les TCS. Concernant les TCA, nos résultats suggèrent un intérêt potentiel des oestro-progestatifs dans l’amélioration des fonctions cognitives des patientes. Au sujet des TCS, il semblerait que deux des polymorphismes génétiques que nous avons étudiés (l’un du gène MOR et l’autre du gène SKA2) soient associés avec le risque d’émergence d’idées suicidaires au cours de l’initiation d’un traitement antidépresseur. Si ces études étaient répliquées, ces divers éléments pourraient s’avérer être des outils diagnostics et thérapeutiques. / Eating Disorders (EDs) and Suicidal Behavior (SB) are severe mental illnesses. Those two disorders represent a major public health problem. Indeed, those pathologies present a poor prognosis, induce a heavy impact on patient and their families and represant an important cost for society. There is currently no validated biomarker in one or the other disorder. The goal of this work is to successfully identify potential biomarkers in both disorders. The identification of potential biomarkers could be useful in various areas: facilitating patient’s diagnosis, improving patient management, and serving as therapeutic targets for the development of new and more effective treatments. We will present in this work the interest and the use of biomarkers in psychiatry then two axes of exploration of EDs and finally an axis of exploration of SB: the neuropsychological approach as well as the biological approach for EDs and genetic approach for SB. Regarding TCA, our results suggest a potential interest of estrogen-progestins in improving the cognitive functions of patients. With regards to SB, it appears that two of the genetic polymorphisms we studied (one from the MOR gene and the other from the SKA2 gene) are associated with the risk of suicidal ideation during the initiation of suicide an antidepressant treatment. If those studies are replicated, those elements could peep out diagnostic and therapeutic tools.

Chez les mammifères, l’alternance des états de vigilance nécessite la mise en jeu de mécanismes spéci ques qui facilitent les transitions entre l’éveil, le sommeil lent (SL) et le sommeil paradoxal (SP). L’objectif de cette thèse s’inscrit dans l’optique de disséquer chez la souris les processus neuronaux contrôlant l’alternance physiologique entre ces trois états de vigilance. Au cours de cette thèse, nous avons tout d’abord démontré par des approches complémentaires ex vivo et in vivo que le glucose peut favoriser l’endormissement par son action excitatrice directe sur les neurones promoteurs du SL localisés dans l’aire préoptique ventrolatérale (VLPO). Nous avons ensuite, par deux approches méthodologiques di érentes et complémentaires, contribué à préciser le rôle physiologique des neurones exprimant l’hormone de mélano-concentration (MCH) dans la régulation du cycle veille-sommeil, démontrant ainsi qu’en plus de faciliter le déclenchement et le maintien du SP lorsqu’ils sont activés, ils contrôlent certains aspects du SL en favorisant, au cours SL, un SL plus profond ainsi que la terminaison des épisodes de SL. Forts de ces nouveaux résultats supportant une contribution des neurones MCH à la régulation du SL, nous avons déterminé une voie potentielle pouvant sous-tendre cette fonction physiologique à travers leurs projections efférentes sur le VLPO. Nos résultats préliminaires indiquent que la stimulation optogénétique des axones des neurones MCH dans le VLPO favorise le déclenchement d’un état de transition entre SL et SP sans pour autant conduire au SP / In mammals, alternating between vigilance states requires some speci c processes that facilitate transitions between wake, Slow-Wave Sleep (SWS), and Paradoxical Sleep (PS). The objective of this thesis was to decipher, in mice, the neuronal mechanisms that control the alternation between these three vigilance states. During thus thesis, we first demonstrated using complementary ex vivo and in vivo approaches that glucose can facilitate sleep induction by directly exciting sleep- promoting neurons located within the ventrolateral preoptic nucleus (VLPO). Then, by developing two different and complementary approaches, we contributed to clarify the physiological role of melanin-concentrating hormone (MCH)-expressing neurons in sleep-wake regulation. Indeed, in addition to their PS-promoting effect when activated, we found that MCH neurons also contribute to the regulation of some aspects of SWS regulation by favouring the appearance of a deeper SWS and facilitating SWS episodes termination. These new results supporting a role of MCH neurons to SWS regulation led us to investigate a putative pathway underlying such an effect through efferent projections from MCH neurons to the VLPO. Preliminary results suggest that the optogenetic stimulation of axons from MCH neurons within the VLPO could facilitate the appearance of a transition state between SWS and PS without triggering PS onset

Dans la pratique courante, la posologie des anticancéreux est le plus souvent normalisée parrapport à la surface corporelle du patient (parfois son poids). Cependant, cette adaptation de dose neprend pas en compte la variabilité interindividuelle pharmacologique du médicament. Les facteursmodulant cette dernière sont nombreux, dont notamment les capacités individuelles de métabolisme etd’élimination. A dose égale, l’exposition systémique du patient peut donc varier, et entraîner un risquede surdosage pour certains patients, avec la survenue de toxicités, ou de sous-dosage pour d’autres,associée à une limitation de l’efficacité thérapeutique. Des alternatives à l’utilisation de la surfacecorporelle ont donc été proposées afin de prendre en compte de façon plus importante la variabilitéinterindividuelle des patients, tel que le suivi thérapeutique pharmacologique ou lapharmacogénétique. Les polymorphismes des gènes codants pour des enzymes impliquées dans lemétabolisme ou le transport des cytotoxiques peuvent modifier leur activité et donc influer sur lapharmacocinétique d’un médicament donné. Le développement des connaissances dans ces domainespourrait permettre la mise en place, de façon progressive, de nouvelles méthodes d’ajustement de laposologie.Ce projet de thèse porte sur l’individualisation de la posologie des anticancéreux ens’intéressant aussi bien aux chimiothérapies cytotoxiques, avec pour modèle l’irinotecan, qu’auxthérapies ciblées, en distinguant dans cette même classe les inhibiteurs de tyrosine kinase et lesanticorps monoclonaux (modèle du bévacizumab). Afin d’optimiser l’index thérapeutique de cestraitements, l’adaptation de la posologie a été abordée selon le profil pharmacogénétique maiségalement selon le profil pharmacocinétique.Une étude clinique a été mise en place afin d’évaluer, en terme de toxicité et d’efficacité,l’intérêt d’une adaptation de posologie de l’irinotécan dans le cadre d’une polychimiothérapie dans letraitement du cancer colorectal (FOLFIRI +/- bévacizumab ou cétuximab), en se basant sur unpolymorphisme génétique de l’UGT1A1, enzyme impliquée dans son métabolisme. Les résultats del’étude intermédiaire de cet essai de phase II, mené chez 16 patients, sont en faveur de la poursuite del’étude avec 12,5% de toxicités hématologiques de grade 4 et un taux de réponse objective de 58,3 %.L’objectif secondaire a été l’étude de la pharmacocinétique de l’irinotécan et de ses métabolites lorsd’une des cures de chimiothérapie. Ces dosages ont été réalisés par chromatographie liquide couplée àla spectrométrie de masse. Cette technique, largement utilisée pour la quantification plasmatique desmédicaments, a été développée et validée selon les normes en vigueur. Le dosage du bévacizumab, unanticorps monoclonal associé au FOLFIRI dans le traitement du cancer colorectal, a lui aussi étédéveloppé par cette technique et a fait l’objet d’un travail de mise au point avec l’identification despeptides spécifiques, ainsi que l’optimisation des étapes de prétraitement de l’échantillon et de latechnique analytique.En parallèle, la mise en place du dosage des inhibiteurs de tyrosine kinase par spectrométrie demasse, ainsi que sa validation, ont fait partie de ce travail de thèse, et autorisent son utilisation enroutine hospitalière dans le cadre du suivi thérapeutique pharmacologique.Mots-clés : suivi thérapeutique pharmacologique, pharmacogénétique, irinotécan, chromatographie / Usually, the dosage of anticancer is normalized with used to the patient's body surface area(sometimes its weight). However, this adaptation does not take into account the interindividualpharmacological variability in the pharmacokinetics of the drug. Factors modulating thispharmacokinetics are numerous, including interindividual capacities of metabolism and elimination.At the same dosage, the systemic exposure of the patient can thus be changed, and cause a risk ofoverdosing for some patients, with the development of toxicities, or under dosing for others, withlimiting the therapeutic efficacy. Alternatives to the use of the body surface area have been proposedin order to more take account of inter-individual variability of patients, such as therapeutic drugmonitoring or pharmacogenetics. Genetic polymorphisms of enzymes involved in the metabolism ortransport of a cytotoxic, can change and modify their activity, and impact on drug’s metabolism. Thedevelopment of knowledge in these areas could allow the establishment of new methods to dosage’sadjustment.This PhD project focuses on individualizing dosage of anticancer focusing in both cytotoxicchemotherapies with the model of irinotecan, as targeted therapies, distinguishing in this same classtyrosine kinase inhibitors and monoclonal antibodies (bevacizumab model). To optimize thetherapeutic index of these therapies, the dose adjustment was according to pharmacogenetics profile,but also according to the pharmacokinetics profile.A clinical study was developed to studying, in terms of toxicity and efficacy, the interest ofadapting dosage of irinotecan in combination of chemotherapy to traitement of metastatic colorectalcancer (FOLFIRI +/- bevacizumab or cetuximab), based on a genetic polymorphism of UGT1A1, anenzyme involved in its metabolism. Results of the interim study of this phase II trial, conducted in 16patients, are in favor of study continuation with 12.5% grade 4 hematological toxicities, and objectiveresponse rate of 58.3%. The secondary objective was to study the pharmacokinetics of irinotecan andits metabolites during one cycle. These assays were performed by liquid chromatography-massspectrometry. This technique, widely used for quantification of drug in plasma was developed andvalidated according to standards. The dosage of bevacizumab, a monoclonal antibody used tocolorectal cancer treatment (associated to FOLFIRI) was also developed by this technique, withspecific peptide identification, and optimization of sample preparation and analytical technique.In parallel, the implementation of the determination of tyrosine kinase inhibitors by massspectrometry and its validation were part of this PhD project, and allow its use in hospital routine intherapeutic drug monitoring.

Les médicaments thiopuriniques que sont l'azathioprine, la 6-mercaptopurine et la 6-thioguanine sont utilisés depuis des décennies pour leurs propriétés cytotoxiques et immunosuppressives dans le traitement de certaines leucémies, de maladies inflammatoires chroniques ou auto-immunes ainsi que dans la prévention du rejet de greffe. Certains patients, traités par des doses conventionnelles de ces molécules, développent cependant des effets indésirables parfois très sévères. Le déficit d'activité, d'origine génétique, de la thiopurine S-méthyltransférase (TPMT), enzyme impliquée dans le métabolisme des thiopurines, constitue l'un des facteurs majeurs de la myélotoxicité de ces médicaments. La détermination du phénotype TPMT par génotypage, qui est une mesure préventive avant l'introduction d'un traitement thiopurinique, repose sur l'identification des mutations inactivatrices les plus fréquentes du gène TPMT. Une partie de ce travail a consisté en l'analyse fonctionnelle de quatre variants alléliques rares du gène TPMT dans un système d'expression hétérologue, la levure S. cerevisiae. Le caractère non-fonctionnel de deux d'entre eux a ainsi été démontré. Cependant, le déficit d'activité de la TPMT ne permet d'expliquer qu'environ 30 % des cas de myélotoxicité sous thiopurines, ce qui laisse supposer l'existence d'autres anomalies génétiques affectant d'autres gènes impliqués dans la réponse de l'organisme à ces molécules. Ainsi, nous avons étudié le polymorphisme génétique de deux autres protéines candidates, celui de l'inosine monophosphate déshydrogénase de type 2 (IMPDH2), enzyme-clé de la formation des métabolites actifs des thiopurines, et celui de la RhoGTPase RAC1, qui est l'une des cibles pharmacologiques de ces molécules. Certains des polymorphismes que nous avons identifiés dans ces deux gènes semblent affecter in vitro l'expression et/ou l'activité de ces protéines et pourraient, par conséquent, contribuer aux variations inter-individuelles de réponse aux thiopurines