THEMATIQUES DE RECHERCHE

 

Notre activité de recherche en Pharmacocinétique s'articule autour de trois axes complémentaires:

*     Pharmacocinétique Fondamentale

 

*     Pharmacocinétique Expérimentale

 

*    Pharmacocinétique Clinique

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 larrêt de ladministration 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 lévolution 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 lhomme (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

Lexploration de nouvelles voies métaboliques nous conduit,  en collaboration avec dautres laboratoires, à developper des techniques récentes de la CL/SM. Nous nous orientons plus particulièrement vers lionisation à pression atmosphérique par "électrospray" (API-ES) et lionisation 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 dadapter des méthodes de marquage aux isotopes stables.
Parallèlement à ce travail nous participons à la mise au point d
une méthode de criblage danalogues nucléosidiques utilisables dans la thérapie génique du cancer. Nous essayons, plus particulièrement, de développer des techniques CLHP permettant lanalyse des profils de phosphorylation de ces analogues afin, notamment, de mieux appréhender la modulation du métabolisme par la thymidine kinase. Par ailleurs lélaboration 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 linstar 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 limplication de certains dentre nous dans le secteur hospitalier nous permettent dapporter 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 linitiative 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 dOncologie 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 lINSERM, commercialié par la société MIIPS) nous participons à diverses recherches cliniques, dans le but daméliorer les chimiothérapies assurant une intensité de dose tout en contrôlant les toxicités limitantes. Cette stratégie est réalisable grâce à ladaptation 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 dOncologie Pédiatrique

Diverses études de phase I et Il incluant de la pharmacocinétique sont en cours de réalisation et/ou délaboration 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.