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Purposes Tacrolimus is the most widely used immunosuppressant for the prevention of acute rejection after solid organ transplantation.lts pharmacokinetics shows considerable variability, making tacrolimus a good candidate for therapeutic drug monitoring (TOM). The principal aim of this study was to describe the pharmacokinetics of tacrolimus in pediatric patients during the first year after liver transplantation.Methods Routine TOM trough levels of tacrolimus were obtained from 42 ped iatric liver allograft recipients during the first year after transplantation. A population pharmacokinetic model was developed using nonlinear mixed-effects modeling to describe tacrolimus pharmacokinetics during this period and to explain the observed variability by means of patients' demographics, biochemical test results andphysiological characteristics.Results:The pharmacokinetics of tacrolimus was best described by a two-compartment model with first-order elimination. Apparent volume of central compartrnent and intercomparmental clearance estimates were 84.7 L and 11.3 L.h-1, respectively.The absorption first order rate wasfixed to 4.5 h-1.While hematocrit levels, time after transplantation and bodyweight influenced the tacrolimus clearance, bodyweight was the only covariate retained on volume of distribution.Conclusions We developed a tacrolimus population pharmacokinetics model in pediatrics covering the first year after liver transplantation that may serve as a tool for tacrolimus dose individ ualization as part of therapeutic drug monitoring. Le tacrolimus est l 'immunosuppresseur le plus utilisé en prévention du rejet aigu après une transplantation d'organe. Sa pharmacocinétique montre une variabilité considérable, faisant de ce médicament un excellent candidat pour le monitoring thérapeutique.Le principal but de ce travail est de décrire la pharmacocinétique du tacrolimus chez les enfants durant la première année suivant une transplantation hépatique.Méthodes : Les concentrations de vallée du tacrolimus obtenues par des analyses de routine ont été récoltées chez 42 patients ayant subit une allogreffe hépatique.Ces mêmes concentrations ont été récoltées sur une période d'un an suivant la greffe.Afin de décrire la pharmacocinétique du tacrolimus dans cette même population, un modèle pharmacocinétique de population a été développé en utilisant la modélisation non-linéaire à effets mixtes.Les données démographiques, biochimiques ainsi que les caractéristiques physiologiques des patients ont été analysées afin d'expliquer la variabilité de cette pharmacocinétique.Résultats Un modèle à 2 compartiments avec élimination de premier ordre s'est révélé être le modèle décrivant le mieux la pharmacocinétique du tacrolimus. Le volume de distribution apparent du compartiment central ainsi que la clairance inter-compartimentale ont été évalués à 84,7 L et 1 1,3 L.h-1, respectivement. L'absorption a été déterminée comme étant de premier ordre et sa constante fixée à 4,5 h- 1 • Alors que l'hématocrite, le poids et le temps post-greffe influencent la clairance, seul le poids influence le volume de distribution.Conclusions Un modèle pharmacocinétique de population du tacrolimus couvrant une période d'un an suivant une transplantation hépatique pédiatrique a été développé.Ce modèle peut être un outil intéressant pour l'individualisation du suivi thérapeutique du tacrolimus.

Tacrolimus --- Tacrolimus --- Liver Transplantation --- Child

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Tacrolimus is an immunosuppressant used to prevent graft rejection. ln order to maintain patients in the drug's relatively narrow therapeutic range, it is necessary to realise a therapeutic drug monitoring and adapt the dose for each subject. This research work aims to study the pharmacokinetics of tacrolimus in liver and kidney transplants, and to design models that could aid in dosage adjustment.Patients and methods : Data from 289 patients who received tacrolimus was retrospectively collected. This data was then used in the NONMEM software to design a base pharmacokinetic model as well as covariate models - covariates being biological and demographic information that can be linked to pharmacokinetic parameters.Results : Base model was a two-compartment mode! with first-order absorption and elimination. Clearance was found to be 12 I.h- 1, intercompartimental clearance 9.8 I.h-1, volume of distribution l02 1 and absorption rate constant 0.09 h-1. Six covariate models were then developed, each using a sub-group of patients and various parameters that could potentially affect the pharmacokinetics of tacrolimus.Conclusions : The models developed throughout this research work describe tacrolimus pharmacokinetics in a varied popu lation, in termes of age and transplantation type. These models could be integrated in therapeutic drug monitoring software in order to help the clinician determine the optimal posology for a given patient. Le tacrolimus est un immunosuppresseur utilisé en prévention du rejet de greffe. Afin de maintenir les patients dans l'intervalle thérapeutique relativement étroit de ce principe actif, il est plus nécessaire de réaliser un monitoring thérapeutique et d'adapter la posologie à chaque individu. Le présent travail a pour but d'étudier la pharmacocinétique du tacrolimus en transplantation hépatique et rénale, et de proposer des modèles permettant l'ajustement posologique.Patients et méthodes : Une collecte rétrospective de données provenant de 289 patients ayant reçu du tacrolimus a été effectuée. Ces données ont ensuite été employées dans le logiciel NONMEM pour concevoir un modèle pharmacocinétique de base et des modèles dotés de covariables - informations biologiques et démographiques pouvant être reliées aux paramètres pharmacocinétiques.Résultats : Le modèle de base est un modèle à deux compartiments avec une absorption et une élimination d'ordre1. La clairance était de 12 l.h-1, laclairance intercompartimentale de 9.8 I.h-1, le volume de distribution total de l 02 1 et la constante de vitesse d'absorption a été évaluée à 0.09 h-1• Six modèles avec covariables ont ensuite été développés, utilisant chacun un sous-groupe de patients et divers paramètres influant potentiellement sur la pharmacocinétique du tacrolimus. Conclusions : Les modèles développés au cours de ce travail décrivent la pharmacocinétique du tacrolimus dans une population variée en termes d'âge et de type de transplantation. Ces modèles pourraient être intégrés dans des logiciels de monitoring thérapeutique afin d'aider le clinicien à déterminer la posologie optimale pour un patient donné.

Tacrolimus --- Transplantation Conditioning

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Tacrolimus is an immunosuppressive drug widely used in hepatic transplantation to avoid graft rejection. Its pharmacokinetics is characterized by a large inter-individual variability requiring the use of therapeutic drug monitoring in daily clinical practice. Some genetic polymorphisms in biotransformation enzymes or transporter proteins, like CYP3A5 and P-glycoprotein (P-gp), in donor and/or recipient, appear to be important determinants of the tacrolimus blood pharmacokinetics. A recent study has shown that tacrolimus hepatic concentrations vary greatly among patients and are well correlated with graft outcome. The aim of our study was to investigate the effect of genetic polymorphisms in biotransformation enzymes (CYP3A5 and CYP3A7) or in their regulatory proteins (PXR) as well as in several transporter proteins (P-gp, MRP2, OATP-C) on tacrolimus pharmacokinetics in hepatic transplantation and more specifically on drug hepatic concentrations. 150 hepatic donors were genotyped for 14 polymorphisms, among these, 10 new for which pharmacokinetics impact towards tacrolimus had never been assessed before. Tacrolimus blood and hepatic concentrations were compared among patients according to their hepatic genotype. We confirmed that tacrolimus dose resuirement was higher among patients who expressed CYP3A5 (at least one CYP3A5*1 ellele) chen compared to patient who did not (CYP3A5*3/*0). However, hepatic expression of this isoenzeyme does not seem to influence tacrolimus hepatic concentrations. By contrast, ABCB1 polymorphisms identified as influencing hepatic concentrations, the impact of 1199G>A had never been assessed previously in relation to tacrolimus pharmacokinetics and it seems to have a negative impact o the in vivo hepatic action of P-gp towards tacrolimus. Other polymorphisms did not show to have an influence on studied pharmacokinetic parameters. Given that tacrolimus hepatic concentrations have been significantly related to the graft outcome, it might be interesting, in the future, to genotype the donor for ABCB1 polymorphisms in order to individualize the tacrolimus immunosuppression therapy in hepatic transplantation Le tacrolimus est un médicament immunosuppresseur largement utilise en transplantation hépatique, pour éviter le rejet du greffon. Sa pharmacocinétique est caractérisée par une large variabilité interindividuelle, ce qui nécessite le recours au monitoring thérapeutique en routine clinique. Il est déjà connu que certains polymorphisme génétiques d’enzymes de biotransformation ou de protéines de transport, comme le CYP3A5 ou la P-glycoprotéine (P-gp), chez le donneur et/ou le receveur, influencent la pharmacocinétique sanguine du tacrolimus. Une observation récente a montré que les concentrations hépatiques du médicament varient, elles aussi, très fortement d’un patient à l’autre et apparaissent corrélées avec l’issue de la greffe. L’objectif de cette étude était d’investiguer l’effet de polymorphismes génétiques d’enzymes de biotransformation (CYP3A5 et CYP3A7) ou de leurs protéines régulatrices (PXR) ainsi que de plusieurs protéines de transport (P-gp, MRP2, OATP-C) sur la pharmacocinétique du tacrolimus en transplantation hépatique et, plis particulièrement, sir les concentrations hépatiques du médicament. 150 donneurs hépatiques ont été génotypés pour les 14 polymorphismes génétiques dont 10 nouveaux pour lesquels l’impact pharmacocinétique n’avait jamais été évalué vis-à-vis du tacrolimus. Les concentrations sanguines et hépatiques du médicament ont été comparées entre les patients en fonction du génotype hépatique. Nous avons confirmé que la dose de tacrolimus requise pour atteindre les mêmes concentrations sanguines est plus importante parmi le groupe de patients qui expriment le CYP3A5 (au moins un allèle CYP3A5*1) par rapport au groupe de patients qui ne l’expriment pas (CYP3A5*3/*3). En revanche, l’expression hépatique de cet isoenzyme ne semble pas avoir une grande influence sur les concentrations hépatiques du médicament. Les polymorphismes génétiques de ABCB1 (gène codant pour la P-gp) influencent quant à eux les concentrations hépatiques du tacrolimus mais leur impact au niveau sanguin semble, par contre, négligeable. Parmi les polymorphismes ABCB1 identifiés comme influençant les concentrations hépatiques, l’impact du polymorphisme 1199G>A n’avait jamais été examiné jusqu’à présent et celui-ci semble affecter négativement l’action de la P-gp hépatique in vivo vis-à-vis du tacrolimus. Pour les autres polymorphismes, aucune influence significative n’a été observée sur les paramètres étudiés. Etant donné que les concentrations hépatiques de tacrolimus semblent influencer de manière significative l’issue de la greffe, il pourrait être intéressant, à l’avenir, de génotyper les donneurs pour ces polymorphismes de ABCB1 de manière à individualiser la thérapie immunosuppressive par le tacrolimus en transplantation hépatique

Tacrolimus --- Immunosuppresive Agents --- Kidney Transplantation --- Polymorphism, Genetic

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Malgré des avancées techniques et médicales, la transplantation rénale reste risquée et le phénomène de rejet reste fréquent. L'usage d'immunosuppresseurs comme le tacrolimus reste à ce jour le meilleur moyen d'assurer la survie du greffon et d'ainsi récupérer une fonction rénale satisfaisante. Malheureusement, la néphrotoxicité ainsi que la grande variabilité pharmacocinétique et pharmacodynamique du tacrolimus représente un frein au bon déroulement du traitement. Objectif : L'objectif de ce travail est d'illustrer l'intérêt de la pharmacogénétique dans le cadre d'un traitement par tacrolimus en transplantation rénale à travers différents cas cliniques et études.Résultats : L'identification des métaboliseurs rapides ( CYP3A5*1/*J et CYP3A5*1/*3) ou lents (CYP3A5*3/*3), permet une adaptation de la dose de départ avant même l'administration de celle-ci, ce qui permet d'atteindre la concentration cible plus rapidement. On évite ainsi une néphrotoxicité liée à un surdosage. De plus, le suivi par monitoring thérapeutique n'est plus nécessaire durant la première semaine de traitement. Néanmoins, l'impact du polymorphisme du CYP3A5 au niveau de l'incidence du rejet de greffe et au niveau de la néphrotoxicité n'est pas encore complétement démontrée. Cependant, plusieurs études concordent à dire que les patients expresseurs du CYPA3A5 ont un risque plus élevé de rejet aigu et de néphrotoxicité chronique. Conclusion : La pharmacogénétique est un outil fiable et prometteur permettant de prédire la dose de départ du tacrolimus dans le cadre d'une transplantation rénale. De nombreuses applications cliniques sont déjà d'applications en routine et il faut s'attendre à de nombreuses autres dans le futur. Despite the evolution of technics kidney transplantation is still risky and acute rejection is common. The use of immunosuppressive drugs like tacrolimus is the best way to assure the graft survival and get a normal renal function. However, tacrolimus’s nephrotoxicity and pharmacokinetics variability delay the treatment efficiency. The objective of this work is to evaluate and illustrate the interest of the use of pharmacogenetics in renal transplantation. The identification of intensive metabolizers (CYP3A5*/1*1 and CYP3A5*1/*3) or slow metabolizers (CYP3A5*3/*3) allows the adaptation of starting dose of tacrolimus before the first administration. The result is that the target concentration is reached faster. Thanks that, nephrotoxicity can be avoided and the use of therapeutic drug monitoring before the first week is not necessary anymore. However, the impact of CYP3A5 polymorphisms on acute graft rejection and on nephrotoxicity is still not fully documented. But several studies show that CYP3A5 expressors present a higher risk of acute graft rejection and chronic nephrotoxicity. Pharmacogenetics is a reliable and promising tool for tacrolimus starting dose prediction in renal transplantation. There are already some clinical applications and we can except new ones in the future.

Pharmacogenetics --- Tacrolimus --- Kidney Transplantation --- CYP3A5 protein, human

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Les protéines d’efflux jouent un rôle important dans l’absorption, la distribution et l’excrétion de nombreux xénobiotiques, notamment les médicaments antirétroviraux et les immunosuppresseurs. Ces protéines sont dès lors susceptibles d’influencer la réponse thérapeutique à ces médicaments en affectant directement leur profil pharmacocinétique. Le but principal de ce mémoire était d’étudier l’activité de la protéine d’efflux ABCBI vis-à-vis de différents substrats et d’évaluer l’impact fonctionnel d’un polymorphisme génétique en particulier (ABCBI 1199G>A) sur cette activité. Nous avons analysé plus particulièrement l’influence de ce polymorphisme ABCB1 1199G>A sur l’accumulation intracellulaire et l’activité d’efflux d’ABCB1 vis-à-vis du Lopinavir (LPV), médicament antirétroviral, et vis-à-vis du Tacrolimus (Tac) et de la Ciclosporine (C5A), médicaments immunossuppresseurs. Ces études fonctionnelles ont été réalisées dans des modèles recombinants surexprimant soit la forme sauvage (1199G) soit la forme mutée (11 99A) d’ABCB1. Le premier objectif du mémoire consistait à achever la caractérisation du modèle cellulaire recombinant préalablement établi au sein du laboratoire de manière à valider de manière rigoureuse le modèle d’étude et de s’assurer ainsi de la pertinence de celui-ci pour nos études fonctionnelles. Ceci a été réalisé en confirmant, par une technique d’immunofluorescence, que seuls les clones recombinants transfectés avec le c-DNA ABCB1 sauvage ou muté surexpriment la protéine d’intérêt alors que les cellules HEK293 non-transfectées présentent une expression basale nulle ou du moins très faible. Nous avons également analysé l’activité de la protéine dans les clones recombinants en évaluant l’impact de cette surexpression sur l’accumulation intracellulaire d’un substrat fluorescent ‘d’ABCB1, la Rhodamine 123 (Rh123), en présence ou non de deux inhibiteurs d’ABCB1 (leVérapamil ou le Ritonavir). Les résultats obtenus montrent qu’en présence de Vérapamil ou de RTV, l’activité d’efflux d’ABCB1 semble inhibée dans les clones recombinants. En effet, nous avons observé une augmentation de l’intensité de fluorescence intracellulaire, liée à une accumulation accrue de Rh123, lorsque l’activité d’ABCB1 est inhibée au sein des clones recombinants alors que cette intensité fluorescente n’est que légèrement affectée par ces inhibiteurs dans les cellules non-transfectées. Aussi, nous avons constaté que, en absence d’inhibiteur, les cellules 1199A présentent une fluorescence intracellulaire légèrement inférieure comparées aux cellules 1199G. Notre hypothèse est la suivante; l’allèle 1199A serait lié à une légère hausse d’activité d’ABCB1 vis-à-vis de la Rh123. Combinés aux résultats préalablement obtenus par western blot et immunofluorescence, nous avons donc pu valider ce modèle cellulaire recombinant. Le second objectif consistait en l’étude de l’impact fonctionnel du polymorphisme ABCB1 1199G>A sur l’activité d’ABCB1 de manière à pouvoir confirmer in vitro des associations observées in vivo. En effet, il a été suggéré que le polymorphisme ABCB1 1199G>A affecte l’activité de cette protéine de manière substrat spécifique. Cette mutation a en effet été liée à une diminution de l’activité d’ABCB1 vis-à-vis du Tac, alors que ce variant allélique a été associé à une augmentation de l’activité d’ABCB1 vis-à-vis de la CsA. Nous avons par ailleurs testé si ce polymorphisme influençait la perméabilité cellulaire du LPV, comme démontré in vitro par Woodahl et son équipe. Nous avons pu confirmer que le variant allélique 1199A est bien associé à une activité d’efflux moins importante vis-à-vis du Tac et dès lors, à une accumulation intracellulaire accrue du médicament. En ce qui concerne la CsA, nous avons confirmé l’effet opposé; c’est-à-dire que la protéine mutée possède une activité d’efflux plus importante vis-à-vis de la CsA que la protéine sauvage. Dès lors, ceci semble indiquer que ce polymorphisme ABCB1 1199G>A a bien un impact fonctionnel sur l’activité de la protéine qui dépend du substrat investigué et par conséquent, influence l’accumulation intracellulaire de ses substrats. En accord avec l’hypothèse selon laquelle la nature de l’effet de ce polymorphisme est substrat spécifique, nous avons pu observer que cette mutation n’influence pas l’accumulation intracellulaire et l’activité d’efflux d’ABCB1 vis-à-vis du LPV. En conclusion, les résultats obtenus permettent donc de confirmer l’hypothèse selon laquelle le polymorphisme ABCB1 1199G>A aurait un impact différent selon le substrat investigué et affecterait l’activité et l’affinité de la protéine pour ses substrats.

ABCB1 protein, human --- Cyclosporine --- Tacrolimus --- Multidrug Resistance-Associated Proteins