Mathematical modeling can help providing better understanding of the nature and characteristics of regulatory processes in hematology. We first review different mathematical approaches used for modeling so-called dynamical hematological diseases, which are characterized by oscillations in one or more blood cell lines. Then, we present two delay differential equation (DDE) models of the hematopoietic system designed for the study of the effects of Granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF) administration. G-CSF is used clinically for treating subjects presenting low numbers of white blood cells, a condition referred to as neutropenia that can result from different causes. However, even though G-CSF is widely used in clinical practice, it is not clear whether the standard G-CSF administration schedule is optimal. The aim of this work is to study alternative treatment regimens that would optimize the use of G-CSF using a mathematical modeling approach. The first model we propose is a comprehensive model that considers G-CSF administration for cyclical neutropenia, a dynamical disorder characterized by oscillations in the circulating neutrophil count. The second model focuses on the effects of two recombinant forms of G-CSF (filgrastim and pegfilgrastim) for the treatment of chemotherapy-induced neutropenia. For each model, we use a combination of mathematical analysis and numerical simulations to study alternative G-CSF treatment regimens that would be efficient while reducing the amount of drug. We found that the dynamical properties of the model could be exploited for designing better G-CSF treatment strategies. / La modélisation mathématique est un outil qui permet d'obtenir une meilleure compréhension des différents processus de régulation en hématologie. Dans un premier temps, nous révisons différentes approches qui sont utilisées pour modéliser les maladies hématologiques dites dynamiques. Celles-ci sont caractérisées par la présence d'oscillations dans le niveau d'un ou de plusieurs types de cellules sanguines. Ensuite, nous présentons deux nouveaux modèles d'équations différentielles à délais (EED) du système hématopoïétique, qui sont dédiés à l'étude des effets de l'administration du granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF). Le G-CSF est utilisé en pratique pour traiter les patients dont le niveau de globules blancs est faible, une condition appelée neutropénie, qui peut survenir dans plusieurs contextes. Cependant, même si le G-CSF est largement utilisé dans le milieu médical, il n'est pas clair que le protocole d'administration standard soit optimal. L'objectif de cette thèse est d'étudier des protocoles de traitement alternatifs qui optimiseraient l'utilisation du G-CSF en utilisant une approche de modélisation mathématique. Le premier modèle que nous proposons est un modèle qui inclut tous les types de cellules sanguines et qui considère l'administration du G-CSF dans le cas de la neutropénie cyclique, une maladie caractérisée par la présence d'oscillations dans le nombre de globules blancs, de plaquettes et de globules rouges. Dans le second modèle, nous nous intéressons aux effets de deux formes de G-CSF (filgrastim et pegfilgrastim) qui sont utilisés pour traiter la neutropénie qui survient fréquemment suite à la chimiothérapie. Pour chacun des modèles, nous utilisons une combinaison d'analyse mathématique et de simulations numériques pour étudier des traitements alternatifs de G-CSF qui seraient efficaces tout en réduisant la quantité de médicament utilisée. Nos résultats suggèrent que les pr
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.21947 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Foley, Catherine |
| Contributors | Michael C Mackey (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mathematics and Statistics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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