THEMATIQUES DE RECHERCHE
Notre activité de recherche en Pharmacocinétique s'articule autour de trois axes complémentaires:
Pharmacocinétique
Fondamentale
Pharmacocinétique
Expérimentale
PHARMACOCINÉTIQUE - PHARMACODYNAMIE (PK-PD) FONDAMENTALE.
A. ILIADIS, D. BARBOLOSI
L'organisation de nos travaux de recherche est articulée suivant différents axes :
Nouvelles orientations à partir des outils développés
Dans ce domaine
de recherche très voisin des mathématiques appliquées, l'investigateur
principal est le Dr. A. Iliadis et une collaboration est mise en place avec le
Pr. L. Claret (Université de Montréal), concepteur de la méthode non-paramétrique des noyaux. Deux volets sont envisagés :
- l'équilibrage dans l'estimateur bayésien de l'information de population
avec l'information individuelle. L'équilibre sera exprimé par la fonction de Kullback-Lieber caractérisant les distributions évoluant
dans l'estimateur bayésien. Le contrôle de l'équilibre serait possible soit par
échantillonnage optimal, soit, quand la dispersion est exprimée par la méthode non-paramétrique des noyaux, par variations du paramètre de
lissage. C'est ainsi que nos développements antérieurs sur les protocoles
optimaux et méthodes de population trouvent un axe de convergence avec cette
orientation de recherche.
- la forme séquentielle de la méthode non-paramétrique
des noyaux, alternant estimations bayésiennes et mise à jour de la dispersion
interindividuelle. La convergence de cette procédure reste à étudier, ses
performances et sa régulation au moyen du paramètre de lissage. Parallèlement,
il serait intéressant de développer une forme récursive de l'estimateur des
noyaux pour réduire la masse-mémoire nécessaire au
stockage des données et surtout pour accélérer le temps de calcul quand la
dispersion est utilisée comme connaissance a priori dans l'estimateur bayésien.
Recherche fondamentale
Il s'agit de la continuation des travaux
initialisés depuis 3 ans :
Modélisation PK-PD en cancérologie :
L'investigateur principal est le Dr. D. Barbolosi et Mr. L. Peillard
prépare sa thèse dans ce domaine. Depuis les premiers travaux, nous envisageons
successivement les développements suivants :
1. Le modèle doit maintenant prendre en
compte des phénomènes de résistance et de toxicités limitantes implicant l’arrêt de l’administration de la
chimiothérapie. Ce premier volet de recherche aidera à mieux définir la durée
d'un cycle de traitement et permettra de planifier les cycles suivants.
L'application immédiate de la recherche précédente sera l'étude de l'influence
des facteurs de croissance sur l'optimisation de la posologie.
2. Cependant, le problème paramétrique est
de loin le moins négligeable: quelles valeurs utiliser et avec quelle
variabilité? Cette question sera abordée par l'étude de sensibilité de la
posologie optimale par rapport aux paramètres du modèle. Nous pourrons ainsi
déterminer les paramètres importants pour le calcul de la posologie et ainsi
recommander des expériences ou des examens préalables visant à bien spécifier
les valeurs de ces paramètres sur l'individu qui recevra la chimiothérapie.
3. Avant d'envisager des applications
cliniques, des études sur animal doivent être entreprises. Spécifiquement sur
les petits animaux, il est possible de greffer une tumeur puis de la traiter
selon différents protocoles pour enregistrer les effets toxiques et l’évolution
de la masse tumorale. Il serait alors intéressant de valider le protocole
optimal calculé par le modèle comme un des meilleurs parmi les protocoles
possibles. Nous avons établi des contacts pour collaboration et échange des
données enregistrées au cours du développement du Taxotère
(Dr. R. Bruno, Aventis).
4. A long terme, le
modèle développé pourrait aussi aider les cliniciens soit dans une étude
d'escalade des doses, soit dans leurs choix relatifs au degré de tolérance du
patient par la chimiothérapie, soit enfin dans une étude d'association de
plusieurs médicaments anticancéreux.
Développement des modèles non-compartimentaux : ces modèles présentent un intérêt
majeur en pharmacocinétique pour décrire des processus hétérogènes notamment
les irrégularités d'absorption dans le tractus gastro-intestinal (collaboration
Pr. P. Macheras, Université d'Athènes), le
métabolisme hépatique et la fixation aux protéines des grosses molécules
médicamenteuses (collaboration Pr. L. Claret, Université de Montréal). Ces
processus ne sont plus modélisés par l'approche compartimentale classique, mais
par des modèles stochastiques non-linéaires et par des chaînes de Markov. Leur analyse
devient alors beaucoup plus proche des conditions physiologiques: l'approche
permet l'intégration d'une part, d'un volume de distribution variable dans le
temps et, d'autre part, des propriétés fractales de ces processus. A long
terme, cette recherche s'oriente vers l'étude des processus non-linéaires
oscillatoires ou instables. L'investigateur principal est le Dr. A. Iliadis.
Recherche appliquée
Il s'agit essentiellement de la mise en
oeuvre des recherches fondamentales au profit de la recherche clinique :
Contrôle des posologies en anesthésie : En se basant sur l'indice bispectral comme témoin de la concentration sanguine réelle
et une estimation bayésienne, le but de cette étude prospective est
d'individualiser la posologie du propofol utilisé comme agent d'anesthésie pour
la sédation d'actes diagnostiques. Cette étude a reçu l'accord du CCRB et est
en cours de réalisation dans le service d'anesthésie de l'Hôpital Nord de
Marseille. Cette thématique constitue la thèse du Dr. X. Viviand.
Utilisation des modèles non-compartimentaux : Ces
modèles seront utilisés pour identifier, prévoir et optimiser le traitement par
la ciclosporine des patients transplantés de foie. En effet, la ciclosporine
est le médicament-type pour l'absorption erratique et hétérogène, ainsi que
pour son métabolisme essentiellement hépatique.
Modélisation des phénomènes d'absorption intestinale : Cette recherche a été
entreprise sous l'impulsion des laboratoires Hoffmann - La Roche (Bâle) qui
financent par ailleurs le Dr. G. Wu , chercheur post-doctoral. L'objectif est
de valider les logiciels existant dans ce domaine (Gastro+, Idea, ...), puis de
développer des modèles complémentaires pour avoir des prédictions fiables in
vivo du devenir du médicament à partir des expériences in vitro ou des données pré-cliniques.
Bien entendu,
les différentes parties de nos développements peuvent évoluer en même temps
sans nécessairement respecter des plans rigides. Tous ces plans de recherche
visent à améliorer la fiabilité et les performances des outils utilisés pour
décrire la variabilité interindividuelle et adapter efficacement la posologie
des médicaments en clinique.
PHARMACOCINÉTIQUE - PHARMACODYNAMIE (PK-PD) EXPÉRIMENTALE.
Les études PK-PD expérimentales sont
essentiellement cognitives. Elles ont pour objectifs :
- soit d’expliquer, de prédire des
interactions médicamenteuses (pharmacocinétiques ou pharmacodynamiques) en vue
ultérieurement de les prévoir ou de les minimiser chez l’homme (hépatoprotection,
interactions métaboliques).
- soit d’élaborer des modéles expérimentaux susceptibles de valider des modèles
PK-PD fondamentaux développés en amont ( 5 FU, VP16) ou de constituer des prérequis avant une étude clinique de Phase I (Paclitaxel
intrapleural).
Toutes ces études reposent sur un plateau
technique commun : analytique et pharmacologique expérimental.
Notre équipe possède le plateau technique analytique (CPG, CLHP, SM) et les
compétences nécessaires pour développer les méthodes d’évaluation qualitative et quantitative des
xénobiotiques et de leurs métabolites. Elle maîtrise également les diverses
techniques de pharmacologie expérimentale (modèles in vitro : microsomes,
hépatocytes isolés, foie isolé perfusé, modèles in vivo-ex
vivo).
Mise au point de techniques analytiques
C. AUBERT, H. BUN
L’exploration
de nouvelles voies métaboliques nous conduit, en collaboration avec d’autres laboratoires, à developper
des techniques récentes de la CL/SM. Nous nous
orientons plus particulièrement vers l’ionisation
à pression atmosphérique par "électrospray"
(API-ES) et l’ionisation chimique à
pression atmosphérique (APCI) qui semblent mieux adaptées pour résoudre, plus
facilement, les problèmes posés par les mélanges complexes.
Nous continuons, également, en collaboration avec d’autres équipes, certains travaux sur des mécanismes
particuliers de fragmentations en SM. Cet aspect plus fondamental
nous permet d’adapter des méthodes de
marquage aux isotopes stables.
Parallèlement à ce travail nous participons à la mise au point d’une méthode de criblage d’analogues nucléosidiques
utilisables dans la thérapie génique du cancer. Nous essayons, plus
particulièrement, de développer des techniques CLHP permettant l’analyse des profils de phosphorylation de ces
analogues afin, notamment, de mieux appréhender la modulation du métabolisme
par la thymidine kinase. Par ailleurs l’élaboration
de méthodes CLHP applicables à des études in vitro nous permet de mieux
préciser certaines voies métaboliques de divers anticancéreux
.
Nous nous intéressons enfin à la mise au point de
nouvelles formes de dérivatisation applicables au
couplage CPG/SM et utilisable en mode ionisation chimique négative afin d’obtenir des gains, notables, de sensibilité.
Pharmacomodulation in vitro et in vivo du 5-Fluorouracile.
C. AUBERT, J. CICCOLINI
Le but de ce projet est d'accroître la
réponse tumorale au fluoropyrimidines en modulant
l'activation de ces molécules en métabolites cytotoxiques. La modulation du
métabolisme tumoral du 5-FU emprunte deux approches complémentaires:
- l'utilisation de molécules susceptibles de modifier les activités
enzymatiques responsables de la prise en charge du 5-FU.
- la transfection de gènes suicides codant pour ces enzymes activatrices.
Dans la continuité des travaux précédemment initiés nous poursuivons nos
recherches dans 2 directions:
* Pharmacomodulation Biochimique.
Nos résultats obtenus précédemment in vitro
ont permis d’identifier la d-Ino (2'-deoxyinosine)
comme un biomodulateur remarquable du métabolisme
tumoral et de l’action antiproliférative du 5-FU au sein de divers modèles
tumoraux (HT29, SW620...).
Nous avons en outre pu mettre en évidence la corrélation entre la nature du
profil d'activation métabolique du 5-FU (ARN pathway
/ ADN pathway), l'inhibition de l'activité TS,
l'induction d'une réponse apoptotique Fas-dépendante et au final la potentialisation de la
réponse tumorale de nos modèles cellulaires.
Un premier essai de transposition chez l’animal xénogreffé
a en outre offert des perspectives encorageantes de
développement, avec une réduction de la masse tumorale de 57% sur un modèle de
xénogreffe (SW620) initialement résistant.
La poursuite de cet axe de recherche implique la mise en place de nouvelles
études animales permettant un meilleur suivi pharmacocinétique des molécules
administrées (taux circulants, métabolites intratumoraux...).
En effet, nos premiers essais de faisabilité visaient essentiellement à
étudier les effets de la modulation in vivo du 5-FU en terme de réduction de
croissance tumorale.
Des études spécifiques autorisant le monitoring des agents cytotoxiques
administrés, corrélé aux évolutions tumorales, devront permettre, par la mise
en place d’un modèle PK/PD, d’expliciter les effets de la d-Ino
sur la cinétique d’activation du 5-FU et la réduction effective de la masse
tumorale.
* Pharmacomodulation Génétique.
A l’instar de la modulation biochimique,
les résultats préliminaires obtenus sur les modèles de lignée LS174T
transfectée par le gène codant pour la thymidine phosphorylase (TP) sont extrèmement encourageants.
La mise en place d'une approche de double modulation (cellules transfectées et
traitées par l'association 5-FU/d-Ino) a permis
d'obtenir une amélioration considérable en terme de réponse cytotoxique, in
vitro (sensibilité accrue 5400 fois) mais également chez l'animal xénogreffé (réduction de 80% de la masse tumorale).
La poursuite de nos travaux implique le développement de modèles animaux
permettant le suivi in vivo de l'activation tumorale du 5-FU, permettant
l'établissement d'une corrélation entre la cinétique des métabolites actifs et
la diminution tumorale.
VALORISATION EN PHARMACOCINETIQUE ET PHARMACOLOGIE CLINIQUE
«Les outils» méthodologiques développés en
amont, nos compétences en pharmacocinétique et en évaluation, et l’implication de certains d’entre nous dans le secteur hospitalier nous
permettent d’apporter notre
participation au développement de molécules nouvelles ou de thérapeutiques
innovantes dans le domaine de la cancérologie et notamment en cancérologie
pédiatrique.
Différents projets à court terme sont
programmés dans le cadre de nos activités de recherches hospitalières. Ils
sont, la plupart du temps, à l’initiative
de nos partenaires industriels et hospitaliers. Ces études traduisent la
reconnaissance du savoir faire de notre équipe ; elles permettent la validation
et la valorisation des outils analytiques et pharmacocinétiques développés en
amont. Par ailleurs, en oncologie pédiatrique, la grande majorité des
protocoles cliniques est élaborée, conduite et réalisée de façon coopérative au
sein de la Société Française d’Oncologie
Pédiatrique.
Etablissement de paramètres pharmacocinétiques de population, application au suivi thérapeutique et à l'adaptation individuelle de posologie
S. MOUTERDE., H. BUN
Au moyen du logiciel de pharmacocinétique
APIS, (développé par le Dr A. ILIADIS, breveté par l’INSERM, commercialié par la
société MIIPS) nous participons à diverses recherches cliniques, dans le but d’améliorer les chimiothérapies assurant une intensité
de dose tout en contrôlant les toxicités limitantes. Cette stratégie est
réalisable grâce à l’adaptation de
posologie permettant pour chaque patient de cibler une concentration maximale
ou un surface sur la courbe optimale.
- Etoposide après administration par perfusion continue de 5 jours
L'étoposide, anticancéreux très utilisé
présente une variabilité pharmacocinétique inter-patient
importante, concrétisé par une clairance plasmatique totale variant de 12,8
ml/min/m² à 30,2 ml/min/m² selon différentes études antérieures. Parmi les
causes de variabilités, l'interaction métabolique médicamenteuse ou
environnementale (induction, inhibition) est la plus probable puisque ce dérivé
est un substrat du cytochrome P450 3A4(isoenzyme
impliqué dans le métabolisme de très nombreux médicaments).
Dans un protocole clinique justifiant de
l'administration de l'étoposide en perfusion continue de 120 heures, nous avons
décidé d'adapter les posologies pour atteindre une Css (concentration en l'état
d'équilibre) de 5µM. Cette concentration cible a été choisie sur la base des
travaux antérieurs.
Le protocole retenu fait appel à la méthode d'adaptation bayésienne
co-développée par notre équipe, 3 prélèvements sanguins effectués à J1
permettent de calculer la correction de dose à J4 et J5 pour atteindre une Css
de 5 µM. Un suivi thérapeutique à J3, J4 et J5 permet de s'assurer de la
justesse de l'adaptation. Pour valider ce protocole, la deuxième étape à plus
long terme, d'ordre épidémiologique, consiste à exploiter les données sur une
série statistiquement significative et à identifier et expliquer les causes de
variations extrêmes.
Etat d'avancement des travaux. La validation
d'une méthode d'analyse par CLHP est terminée. Une analyse intermédiaire
portant sur 12 cinétiques montre une corrélation encourageante, entre la
clairance 24 h et la clairance totale (r = 0,940).
Collaborations : Pr R. FAVRE (Service d'Oncologie
Médicale)
- Methotrexate
Dans la continuité des travaux antérieurs
réalisés, compte tenu de la non-linéarité du MTX, il nous est apparu nécessaire
de mieux cibler des sous-populations en fonction des
protocoles (posologies) d'administration, afin d'améliorer la qualité de la
prédiction (simulation).
- Methotrexate haute dose en perfusion de 8 heures, avec Cmax
= 1000 µM
Collaboration R. FAVRE (Service d'Oncologie, CHU Timone).
- Methotrexate
moyenne dose (2-3 g/m²) chez des patientes atteintes du cancer du sein ;
application à la programmation de la durée de perfusion de folinate en "rescue".
Collaboration Pr L. PIANA, Dr C. LEJEUNE (Service de Gynécologie-Oncologie, Hôpital Conception)
- Methotrexate
faible dose (5-7 mg/m²) après administration IM, chez des patients atteints de
polyarthrite rhumatoïde. L'objectif de cette étude est de corréler la clairance
bayésienne du MTX avec l'apparition éventuelle de phénomènes d'intolérance
Collobaration Pr J.L.
LAFFORGUE (Service de Rhumatologie, CHU Timone)
- Cisplatine haute dose en perfusion
continue de 5 jours
L'objectif de cette étude est de mieux cibler la population pharmacocinétique
(par rapport à celles établies et publiées antérieurement) afin d'améliorer la
qualité et la robustesse du protocole d'adaptation de posologie
Collaboration R. FAVRE (Service d'Oncologie, CHU Timone)
Participation à des études cliniques multicentriques promues par la Société Française d’Oncologie Pédiatrique
Diverses études de phase I et Il incluant de
la pharmacocinétique sont en cours de réalisation et/ou d’élaboration
au sein du "groupe pharmacologie" de la SFOP, dont certaines sont
envisagée en collaboration avec le "New Agent Group" de l'UKCCSG (United Kingdom Children Cancer Study Group) :
- Etude de phase I-II du CARBOPLATINE à
haute dose, suivi de réinjection de cellules souches hématopoïétiques dans les
tumeurs réfractaires ou en rechute de l'enfant.
L'objectif est de définir l'aire sous la
courbe maximum tolérée du carboplatine (20,25-30 mg/ml. mn), en projet octobre
1997 - octobre 1999.
Il s'agit d'une étude multicentrique sous l'égide de la SFOP (Société Française
d'Oncologie Pédiatrique), investigateur principal : Dr H. RUBIE - CHU Purpan Toulouse), impliquant le service d'oncologie
pédiatrique (Pr J.L. BERNARD et Dr JC. GENTET) et le
service de pharmacocinétique du Pr J. CATALIN.
- "Etude phase II du thiotépa à haute
dose suivi d'une réinjection de cellules souches périphériques dans les tumeurs
réfractaires ou en rechute de l'enfant" Dr GENTET, co-investigateur.
-
"Phase I study of intravenous daunorubicin in
paediatric patients with relapsed or resistant solid tumours’’ Dr GENTET, co-investigateur.
- Essai de phase II : IRINOTECAN (CPT-11 ou Campto?) chez les enfants et adolescents présentant un
rhabdomyosarcome ou une tumeur primitive neuroectodermique
du système nerveux central ou un neuroblastome refractaire
ou en rechute. Dr GENTET, co-investigateur.