Mise au point galénique et évaluation
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Mise au point galénique et évaluation
[ Ecole Doctorale Biosanté 4 rue Michel Brunet – Bât B27 Chimie – TSA 51106 – 86073 Poitiers cedex 09 : 33 (0)5 49 45 35 88 - fax: 33 (0)5 49 45 35 80 Appel à candidature Contrat doctoral 2014 Intitulé du sujet Mise au point galénique et évaluation pharmacocinétique de microparticules hybrides chargées en fluoroquinolones pour inhalation Laboratoire d’accueil : Inserm U1070 – Pharmacologie des Anti-infectieux Pôle n° : ………… Axe stratégique : …………………………………………………………………………….. Directeur de thèse : William Couet (HDR) à 50% Taux d’encadrement de thèses : au 1er Mars 2014 Nom du doctorant :.Matthieu Jacobs..à …50…% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Co-Directeur de thèse : et Frédéric Tewes (non HDR) à 50% Taux d’encadrement de thèses : au 1er Mars 2014 Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Nom du doctorant :.......................................à ………% Description du sujet de thèse : L’utilisation d’antibiotiques (ATB) est la seule mesure qui s’avère efficace contre les infections chroniques bactériennes pulmonaires. Néanmoins, du fait d’une mauvaise utilisation des ATB présents à des concentrations sub-optimales dans les fluides pulmonaires, la sélection sur le long terme de bactéries résistantes aux antibiotiques tend à diminuer leur efficacité. Ces faibles concentrations en antibiotiques sont la conséquence de posologies mal adaptées. Dans un contexte de pénurie de nouveaux ATB, il convient de développer de nouvelles stratégies d’administration des ATB existants. L’administration pulmonaire d’antibiotiques sous forme d’aérosol permet de cibler directement les poumons et d’augmenter l'index effet thérapeutique/effets secondaires systémiques. Ainsi, l’effet direct au niveau des tissus cibles permet l’administration de faibles doses tout en ayant des concentrations locales élevées. Les principaux défis liés à cette voie d'administration sont le contrôle du dépôt de l’aérosol dans l’arbre pulmonaire et pour certaines molécules l’absorption systémique rapide via l’épithélium pulmonaire. La première partie de ce défi peut être résolu par le développement de microparticules de faible densité chargées en antibiotiques et ayant des propriétés aérodynamiques appropriés pour atteindre les poumons profonds quand elles sont administrées au moyen d'un inhalateur de poudre. Un point important est que ces microparticules peuvent être développées pour contrôler le profil de libération du principe actif et l’adapté au schéma posologique afin d’obtenir une efficacité maximale. Aussi, le développement de microparticules permettant d’obtenir une libération prolongée d’antibiotique au sein du poumon permettrait de diminuer la fréquence des inhalations, d’augmenter la compliance au traitement et le confort du patient. Actuellement, seule la tobramycine et la colistine sont utilisées en nébulisation pour traiter les infections pulmonaires. L’inhalation de poudre sèche chez le patient traité en ambulatoire est beaucoup plus pratique que la nébulisation classique pour cette application car 1 elle réduit considérablement le temps pour l'administration d'une dose et nécessite peu d’entretien. Aussi, l’antibiothérapie pulmonaire utilisant un inhalateur de poudre est en plein essor. La tobramycine a récemment (2012) été approuvée pour une utilisation via un inhalateur (TOBI® Podhaler™) pour le traitement des infections à P. aeruginosa chez les patients atteints de mucoviscidose. Les fluoroquinolones (FQs) sont des antibiotiques utilisés par voie orale pour le traitement intermittent des infections pulmonaires chroniques à P. aeruginosa [1, 2], mais sont maintenant envisagés pour être développés sous forme d’inhalateur de poudre. Entre 2012 – 2013, des études cliniques de phase 2 et 3 supportées par Novartis et Bayer healthcare ont montré des données prometteuses après inhalation de poudre de FQs [2-5]. Cependant, l’absorption systémique des FQs après inhalation pulmonaire est très rapide (tmax< 5 min) et les profils de concentrations plasmatiques sont identiques à ceux obtenus après injection intraveineuse [6, 7]. Aussi, il serait intéressant de diminuer la vitesse d’absorption des FQs afin d’augmenter leur effet local au sein du poumon. Les FQs interagissent avec les cations métalliques, ce qui diminue leur vitesse d’absorption par voie orale [8-12]. Cet effet pourrait être utilisé pour ralentir l’absorption pulmonaire des FQs et augmenter leur effet local. L’INSERM U1070 étudie l’aspect pharmacologique-pharmacocinétique de nombreuses FQs depuis plusieurs années [6, 13-19]. Tout d’abord des études in vitro nous ont permis de mieux comprendre les mécanismes de diffusion et de transport des FQs à travers l’épithélium pulmonaire et ceci grâce à un modèle cellulaire composé de cellules Calu-3 cultivées sur inserts [13, 14]. Par la suite le développement dans notre laboratoire de la technique de lavage broncho-alvéolaire (LBA) chez le rat nous a permis d’étudier les cinétiques de diffusion pulmonaire de différents ATBs que ce soit après nébulisation ou administration I.V. [20]. Le LBA permet de suivre les concentrations en antibiotiques dans le film liquidien épithélial pulmonaire (epithelial lining fluid (ELF)) qui reflètent la concentration active en antibiotique à comparer aux concentrations en ATBs. Après administration intraveineuse et pulmonaire de solutions de FQs chez le rat nous avons ainsi pu mettre en évidence une distribution et une absorption rapides de la plupart des FQs. Les concentrations intra-pulmonaires de ces deux FQs s’équilibrent rapidement avec les concentrations plasmatiques. Ainsi, ces premiers résultats supportent la nécessité d’une forme galénique ralentissant l’absorption des FQs au niveau pulmonaire. Ainsi, l’objectif de ce projet est de développer des microparticules composées de FQs et cations di- ou trivalents (Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+) aérosolisables par inhalateur de poudre sèche et permettant la libération contrôlée de l’antibiotique au sein du poumon afin de lutter contre les infections pulmonaires bactériennes chronique. Cette approche novatrice devrait permettre de traiter plus efficacement les infections pulmonaires chroniques et réduire l'incidence de bactéries résistantes aux ATB, ce qui est un problème majeur chez ces patients. Méthodologie Le plan de ce projet est basé sur un criblage successif en 5 étapes à partir de 4 FQs (ciprofloxacine, levofloxacine, moxifloxacine, pefloxacine) et 5 cations (Ca2+, Mg2+, Ag+, Cu2+, Zn2+): (A) Les constantes d’association et la stoechiométrie des interactions FQ-cation seront étudiées par spectrophotométrie afin de sélectionner les couples FQ-cation les plus stables. (B) L’effet des cations sur le transport des FQs à travers un modèle d’épithélium pulmonaire (cellules Calu-3) sera évalué afin de prédire les profils d’absorption pulmonaire. En parallèle, la toxicité potentielle des couples FQ-cation sera évaluée in vitro et in vivo et l’activité antibactérienne sera vérifiée. L’ensemble de ces données permettra de choisir les couples FQ/cation candidats à la formulation de microparticules par spray drying. (C) Les microparticules seront évaluées en fonction de par leur propriétés aérodynamiques et profil de libération. (D) Les profils pharmacocinétique des FQ après inhalation des meilleurs formulations chez le rat sain seront déterminés et (E) leur efficacité sera étudier in-vivo sur un modèle animal d'infection. Références Bibliographiques [1] Hurley M, Smyth A. Fluoroquinolones in the treatment of bronchopulmonary disease in cystic fibrosis. Ther Adv Respir Dis. 2012;6:363-73. 2 [2] Antonela Antoniu S. 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Aerosol therapy with colistin methanesulfonate: a biopharmaceutical issue illustrated in rats. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54:3702-7. Signature du porteur du projet F Tewes Signature du Directeur de Laboratoire W Couet 3