Dissertations / Theses on the topic 'Médicaments – Granulation'

Cette étude est consacrée à la granulation humide en discontinu des poudres pharmaceutiques par pulvérisation des solutions liantes dans un granulateur à fort taux de cisaillement. Ce travail a pour objectif de développer des méthodologies prédictives et des outils d'investigation permettant de mieux choisir les paramètres thermodynamiques locaux et de procédé de mise en forme de produits afin d'assurer des propriétés d'usage bien définies des produits finaux. Nous avons donc étudié l'influence des paramètres liés au procédé, des propriétés thermodynamiques de couple liant/solide et la solubilité du support solide. La caractérisation des énergies de surface et de la mouillabilité des poudres par les différentes solutions liantes a été effectuée par la détermination de l'angle de contact. La détermination des paramètres de solubilité ou de cohésion a été effectuée en utilisant la simulation par dynamique moléculaire. L'ensemble de nos résultats ont montré que le processus de granulation dépend d'un nombre adimensionnel Caw défini comme le rapport entre la force de friction et le travail d'adhésion. Pour Caw inférieur à 1 la force motrice de la granulation est la force interfaciale dépendant du travail d'adhésion. L'effet de la viscosité du liquide devient prononcé pour des valeurs Caw supérieures à 1,65. De plus nos résultats ont montré que les approches basées sur les paramètres de solubilité et les énergies de surface peuvent nous orienter dans le choix du liant le plus approprié.

Cette étude est consacrée à la granulation humide en discontinu des poudres pharmaceutiques par pulvérisation des solutions liantes dans un granulateur à fort taux de cisaillement. Ce travail a pour objectif de développer des méthodologies prédictives et des outils d'investigation permettant de mieux choisir les paramètres thermodynamiques locaux et de procédé de mise en forme de produits afin d'assurer des propriétés d'usage bien définies des produits finaux. Nous avons donc étudié l'influence des paramètres liés au procédé, des propriétés thermodynamiques de couple liant/solide et la solubilité du support solide. La caractérisation des énergies de surface et de la mouillabilité des poudres par les différentes solutions liantes a été effectuée par la détermination de l'angle de contact. La détermination des paramètres de solubilité ou de cohésion a été effectuée en utilisant la simulation par dynamique moléculaire. L'ensemble de nos résultats ont montré que le processus de granulation dépend d'un nombre adimensionnel Caw défini comme le rapport entre la force de friction et le travail d'adhésion. Pour Caw inférieur à 1 la force motrice de la granulation est la force interfaciale dépendant du travail d'adhésion. L'effet de la viscosité du liquide devient prononcé pour des valeurs Caw supérieures à 1,65. De plus nos résultats ont montré que les approches basées sur les paramètres de solubilité et les énergies de surface peuvent nous orienter dans le choix du liant le plus approprié
This study deals with the batch wet granulation of pharmaceutical products with binder solution in high shear mixer. This work aims to develop a predictivemethodology and investigation tolls to choose the thermodynamic parameters and the process variables in order to ensure the quality of granules properties produced. Hence, we studied the effect of process variables, products thermodynamics variables and solid solubility. The characterisation of the surface free energy and the wetting of the powder are performed using the contact angle. The molecular simulation is used to calculate the solubility or the cohesions parameters. It is found that the agglomeration depend on adimensional number Caw which characterises the ratio between the friction forces to the work of adhesion. For Caw lower than 1, the dominant forces in the granulation process are the capillary and/or interfacial forces. Also, increasing the work of adhesion enhances the growth kinetics. The viscous forces predominate when the Caw becomes higher than 1. 65, and the granule growth is controlled by the dissipation of the viscous forces. Moreover, the results of our study show that the solubility parameters and the surface free energy approaches can be used for the selection of a suitable binder in high shear mixer granulation

L’objectif de cette étude est de démontrer la compatibilité de la technologie Press-Fit® d’encapsulation de comprimés avec le développement de formulations simples permettant la libération rapide du principe actif. Dans un premier temps, nous présentons la technologie Press-Fit®, procédé permettant l’insertion et l’encapsulation de comprimés, en forme de gélule, dans des coques de gélatine. L’idée d’introduire un comprimé dans une gélule apparut au début des années 90, après une série de décès, aux Etats-Unis, dus à des gélules empoisonnées. Ce concept s’est particulièrement développé avec la forte demande des autorités et des patients pour une forme orale solide qui soit inviolable, tout en conservant la forme, l’aspect brillant et bicolore, et l’acceptabilité des gélules traditionnelles. Les procédés développés par d’autres sociétés sont également décrits et analysés. Dans un second temps, deux formulations de paracétamol, préparées par compression directe et granulation humide, ont été développées spécifiquement pour le format de comprimés Press-Fit®. Les résultats obtenus montrent que ces nouvelles formulations sont compatibles avec les étapes de compression-enrobage-encapsulation du procédé de fabrication Press-Fit®. Ensuite, quelques paramètres influençant la vitesse de libération du paracétamol sont étudiés et aboutissent à des conseils pour la conduite du test de dissolution in vitro. Enfin, la vitesse de libération du paracétamol est accélérée à l’aide de la technologie XPress-FitTM. Les comprimés obtenus avec les deux nouvelles formules de paracétamol satisfont aux exigences de la technologie Press-Fit® et permettent la production de formes à libération rapide
The objective of this study is to prove that the Press-Fit® technology, for tablet encapsulation, is compatible with development of simple formulations and enables fast release of drug. Firstly, we describe the Press-Fit® technology, which is a process to insert and enclose a capsule shaped tablet in hard gelatin shells. The idea of enclosing a tablet in a traditional capsule was born in the USA in the early 90’s, after several murders occurred due to poisoned hard gelatin capsules. Because of authorities and patients required a tamper-proof solid oral dosage form that kept the shape, the glossiness, the dual colouring and the swallowability of traditional hard gelatin capsules, this concept quickly expanded. Processes developed by different competitors are also described and analysed. Secondly, two acetaminophen formulations, prepared by direct compaction and wet granulation, were specifically developed for the Press-Fit® tablet geometry. The results show that these new formulations are compatible with the compaction, the coating and the stretching/shrinking steps of the Press-Fit® process. Besides, some factors that influence the acetaminophen release rate are studied and result in some recommendations to perform in vitro dissolution tests. Finally, acetaminophen release is quickened using the XPress-FitTM technology. The Press-Fit® and XPress-FitTM tablets prepared with the two new acetaminophen formulations met the Press-Fit® requirements and enables production of fast release oral dosage forms

Parmi les équipements de granulation humide haut cisaillement utilisés dans l’industrie pharmaceutique deux configurations sont courantes : procédé monophasique ou « tout en un » pour lequel le mélange, la granulation et le séchage se déroulent dans le même appareil et procédé polyphasique ou séquentiel qui associe, le plus souvent, un mélangeur-granulateur et un système de séchage en lit fluidisé. Actuellement, les formulations sont classiquement développées à l’aide d’appareillages pilotes similaires aux outils de production. Le renouvellement du matériel et les éventuels changements de sites de production sont susceptibles de nécessiter une transposition des formules d’un procédé à l’autre et l’idéal serait de disposer de formules industrialisables indifféremment sur les deux équipements et assurant les propriétés d’usage des grains et la qualité finale des comprimés. La première partie du travail expérimental a montré l’influence respective des étapes de granulation et de séchage et leur effet cumulé lors du transfert d’une formule modèle, d’un mélangeur-granulateur-sécheur à un équipement multiphasique, pour deux principes actifs à deux concentrations. Au delà des différences observées, les caractéristiques des grains et des comprimés, conformes aux spécifications, sécurisent le transfert de la formule modèle, du procédé monophasique au procédé séquentiel. Dans la seconde partie de l’étude, les deux procédés ont été comparés à l’aide d’outils statistiques, pour des formules dont les excipients (diluant, liant, lubrifiant) varient qualitativement et quantitativement. Le domaine optimal de formulation diffère d’un procédé à l’autre. Dans le cas du procédé séquentiel, en dépit d’une dispersion plus large des réponses, les propriétés technologiques des grains et des comprimés sont, par rapport au procédé monophasique, identiques ou améliorées
Among the high shear wet granulation equipments used in the pharmaceutical industry, two configurations are current: single pot process for which blending, granulation and drying are performed in the same apparatus and multiphase process that usually associates a mixer-granulator and a fluid bed dryer. At present time, formulations are classically developped on pilot scale equipments similar to industrial scale ones. Equipment renewal, and eventual change in production sites may justify a transfer of formulations from one process to the other and the ideal case would be to develop formula that could be manufactured on both industrial equipments in order to ensure the technological properties of granules and the final quality of tablets. The first part of the experimental study showed the respective influence of granulation and drying steps and their cumulative effect, in the case of a transfer from a mixer-granulator-dryer to a multiphase equipment, of a model formula, for two drug substances at two concentrations. Despite some differences, granule and tablet properties are conform to specifications which secures the transfer of the model formula from single pot to multiphase process. In the second part of the study, the two processes were compared using statistical methods, for formulations with qualitative and quantitative modifications of the excipients (filler, binder, lubricant). The optimal formulation domain differs from one process to the other. In the case of multiphase process, despite a wider dispersion of the responses, the technological properties of the granules and the tablets are, in comparison with single pot process, either identical or improved

Les substituts osseux synthétiques, notamment les céramiques à base de phosphate de calcium, sont très utilisés en chirurgie pour le comblement de défauts osseux. En effet, ces matériaux biocompatibles en raison d’une composition chimique proche de celle de la phase minérale de l’os, peuvent se lier à ce dernier et agir comme un support à la repousse osseuse. De plus, ils peuvent être utilisés comme systèmes de délivrance d’une molécule active, afin de cibler la zone de relargage, de limiter les effets secondaires systémiques et d’optimiser la biodisponibilité. Parmi les différentes formes disponibles, les sphéroïdes présentent l’avantage d’assurer le comblement de cavités à géométrie complexe tout en garantissant une macroporosité, dont la taille est gérée par le diamètre des agglomérats, et qui est favorable à la repousse osseuse. Dans ce travail, des grains phosphocalciques sont produits par granulation humide à faible et à haut cisaillement en présence d’un liant organique (polyvinylpyrrolidone ou amidon prégélatinisé), éliminé par traitement thermique ultérieur pour créer la microporosité favorable au chargement en molécule active et nécessaire aux échanges liquidiens. Le travail expérimental a permis de sélectionner l’amidon à la concentration de 10 % pour l’obtention en granulateur Mi-Pro de sphéroïdes répondant aux spécifications fixées dans le cadre de cette étude. Les grains préparés par granulation à faible cisaillement sont plus poreux que les sphéroïdes obtenus par granulation à haut cisaillement, mais sont plus friables et moins sphériques. Les grains sont ensuite chargés en ibuprofène par imprégnation sous vide d’une solution éthanolique du principe actif. La caractérisation approfondie des sphéroïdes fonctionnalisés a mis en évidence le comblement progressif de la porosité conjointement au dépôt en surface de l’ibuprofène. De plus, pour les fortes teneurs en principe actif, il a été montré que la quantité d’ibuprofène déposé à la surface des sphéroïdes Mi-Pro est plus importante que celle présente sur les grains Kenwood. Cette localisation semble s’expliquer par la plus faible porosité des grains Mi-Pro et par leur morphologie favorable à un dépôt de surface régulier. L’étude des cinétiques de libération de la molécule active, à l’aide de trois dispositifs normalisés, n’a pas démontré d’influence significative du procédé de fabrication. En revanche, le dispositif à flux continu, et particulièrement la cellule en T, ont montré leur intérêt pour l’étude des cinétiques de dissolution de molécules actives à partir de substrats implantables en site osseux en raison des volumes de milieu et des conditions hydrodynamiques mis en jeu
Bone substitutes, especially calcium phosphate based ceramics are widely used in surgery for bone defect filling. In fact, due to their chemical composition close to bone mineral phase, they are biocompatible, bioactive and osteoconductive. Simultaneously, they can be used as drug delivery systems allowing drug substance targeting, limiting systemic side effects and increasing the bioavailability. Among all physical presentations, pellets present several interests. They allow filling of complex-shaped cavities while keeping a regular macroporosity, depending on the granule median diameter, necessary for bone ingrowth. In this work, phosphocalcic granules are produced by low or high shear wet granulation with an organic binder (polyvinylpyrrolidone or pregelatinized starch), further removed by heat treatment in order to create microporosity favourable to the drug loading and necessary for liquid exchanges. Pellets, produced with 10 % starch in Mi-Pro high shear mixer granulator, are consistent with the specifications established in this work for their use as bone implants. Granules obtained by low shear granulation are more porous but more friable and less spherical than Mi-Pro pellets. The two types of granules are then loaded with ibuprofen by a solvent evaporation method from an ethanolic ibuprofen solution. Characterizations of loaded granules, show the progressive pore filling and the simultaneous surface deposition of ibuprofen, as the drug content increases. Moreover, the quantity of ibuprofen deposited on the surface is higher in the case of Mi-Pro pellets, probably due to their lower porosity and their higher sphericity, favourable to regular coating. Ibuprofen release kinetics, studied with three standard dissolution apparatuses, do not seem to be affected by the granulation process. The flow through cell, especially the T cell, is interesting for drug release study of drug substance carriers intended for bone defect filling

La fabrication d’un médicament sous forme de comprimés à base d'une plante fraîche reste actuellement encore un véritable enjeu et ce, à cause de la variabilité qui peut exister dans les différents lots d'extraits de plantes ainsi qu’à la limite imposée par les techniques de fabrication de comprimés existantes actuellement. Différents problèmes rencontrés avec la formulation actuelle de ce type de comprimés ont été observés tels que : les propriétés physiques du comprimé (très faible dureté des comprimés et temps de désagrégation assez long), goût désagréable, grande variabilité (variabilité de l'extrait sec) et mauvaise stabilité de la substance médicamenteuse. Des observations antérieures ont indiqué que la stabilité de la substance médicamenteuse dans les comprimés d'Echinacea purpurea ainsi que le goût peuvent être améliorés en la mélangeant avec de la bêta-cyclodextrine (β-CD). Dans la thèse de doctorat, une formulation actuelle commercialisée de comprimés d’Echinacea purpurea a été réalisée par la technique de la granulation par voie humide, avec un mélangeur à cisaillement élevé. Dans la formulation, presque la totalité de l'excipient (lactose monohydraté) est mouillé par le concentré d'Echinacea purpurea. Afin de réduire la quantité d'excipients à granuler et à sécher et d’obtenir un produit avec moins cher des couts de matériaux premières, un procédé de granulation classique a été proposé où seulement une fraction de la quantité totale de charge (cellulose microcristalline (MCC)) est utilisée pour la granulation et le séchage; le reste de la charge (sorbitol) est ajouté après la granulation. Ce granulat peut servir de matériau de base des différents comprimés. Dans les différentes expérimentations réalisées, la teinture d’Echinacea purpurea a été utilisée comme modèle pour l'optimisation de la fabrication des comprimés à base de plantes. L'objectif de la thèse était par conséquent de développer une nouvelle formulation de comprimés d’Echinacea purpurea en utilisant un procédé de granulation classique. Avec une meilleure maîtrise de la granulation humide (WGP) et son influence sur les propriétés physiques des comprimés, ceux-ci doivent être optimisés du point du vue de la stabilité de l'ingrédient actif qui se présente sous forme solide (alkylamides) et des propriétés physiques des comprimés, en particulier le taux de dissolution et les propriétés physiques des comprimés
One current formulation of Echinacea tablets which is examined in the present thesis is to produce tablets in a wet granulation process (WGP) with a high shear mixer. During the manufacturing, almost the whole amount of the excipient (lactose monohydrate) is wetted by Echinacea purpurea concentrate. In order to reduce the amount of excipients being granulated and dried by a basis granulate method was proposed where only a fraction of the total amount of filler (Microcrystalline cellulose, MCC) is used for granulation and drying, the rest of the filler (sorbitol) is added after granulation. This granulate can serve as basis material for different tablets.Purpose: in the PhD thesis, tablets containing Echinacea purpurea tincture were used as a model for the optimization of herbal tablets. The aim of the dissertation was to develop a new Echinaforce formulation based on the “Basis Granulate” technology. With deeper understanding of the WGP and its influence on the physical tablet properties, the new Echinaforce tablets should be optimized in term of cost of goods, taste of tablets, stability of the active ingredient in solid forms (alkylamides) and the physical tablet properties of Echinaforce tablets, especially the dissolution rate and the compaction properties of the final tablet

L'innovation pharmaceutique s'intéresse au développement de nouvelles formes galéniques, afin d'améliorer l'activité thérapeutique des molécules. Dans ce cadre, l'utilisation croissante des minigranules comme forme pharmaceutique peut se justifier par tous les avantages qu'ils offrent (dispersion rapide dans le tractus gastro-intestinal, temps de transit plus long et reproductible, surface d'absorption maximale). L'extrusion-sphéronisation est un procédé d'obtention de minigranules qui présente l'intérêt d'être rapide comparée à d'autres techniques de fabrication telle que la granulation par voie sèche ou par voie humide. Par ailleurs, le concept de la bioadhésion constitue une stratégie de recherche intéressante, les formes bioadhésives restant en place pour une durée déterminée sur une muqueuse, apportant ainsi la réponse aux problèmes de biodisponibilité liés à un temps de séjour trop court de la forme pharmaceutique au niveau de son site d'action ou de résorption. Le but de ce travail a été de réaliser des minigranules par extrusion-sphéronisation, contenant une proportion de polymère bioadhésif, le Carbopol® 974P ou le Carbopol® 971P comprise entre 10% et 20% avec un seul excipient l'Avicel® PH 101 et de tester leur force bioadhésive (d'adhérer d'une part à un support biologique tel que la muqueuse intestinale, et d'assurer d'autre part une libération contrôlée du principe actif) in vitro et in vivo
Extrusion-spheronisation is being established as a popular mean of producing pellets which can form controlled-release delivery systems. In addition, this process yields pellets suitable for enteric coating, a prerequisite to prevent mucoadhesive pellets from adhering to the stomach mucosa before reaching the bowel. This first objective of this study was to formulate mucoadhesive pellets for intestinal targeting by using the extrusion-spheronisation technique. Carbopol® 974P and Carbopol® 971P were employed as an adhesive excipients at 10,15 and 20% and just 10% for Carbopol® 971P in combination with Avicel® PH-101 to yield spherical pellets with uniform narrow size distribution and diameter ranging 710 to 1000 [mu]m. The second objective of this study was to investigate the in vitro release of cafein or sodium fluorescein from the pellets. .

Le phénomène de clivage d'un comprimé est un défaut mécanique qui se traduit par la propagation d'une fissure au travers du comprimé et peut conduire à sa séparation en deux parties. L'apparition de ce phénomène est tributaire de l'équilibre entre les forces cohésives développées lors de la compression et la relaxation des contraintes au cours de la décompression. La fissure suit alors un chemin privilégié défini directement par les hétérogénéités du milieu sous pression et l'uniaxialité de la compression. Le phénomène de clivage s'observe fréquemment avec les produits faiblement comprimables lorsqu'ils sont fortement dosés. C'est le cas par exemple du paracétamol. Nous avons dans un premier temps explicité, à l'aide d'une analyse structurale, les cau¬ses justifiant la mauvaise comprimabilité du paracétamol. Dans un second temps, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'impact que pouvaient avoir deux techniques d'agglomération - la granulation humide et l'atomisation - sur la qualité mécanique des comprimés de paracétamol et l'apparition éventuelle du phénomène de clivage. Dans ce but, l'influence des paramètres opératoires et des propriétés mécaniques des grains formulés ainsi que le suivi des caractéristiques texturales des milieux comprimés ont été étudiés. L'acquisition de cohésion des comprimés s'avère directement liée à la structure initiale des grains (en termes de résistance mécanique, de porosité et de distribution du liant). Une évolution plus progressive du milieu sous pression et une répartition plus hétérogène du liant "retardent" l'acquisition de cohésion sous pression mais permettent également au milieu de mieux "accomoder" l'énergie emmagasinée évitant ainsi le clivage du comprimé. Contrairement aux comprimés obtenus à partir des atomisats, les comprimés obtenus à partir des granulés de paracétamol ne clivent pas sur le domaine de pression testé.

L'amélioration de la dissolution des médicaments peu solubles présente de nombreux défis.Dans cette thèse, un procédé d'extrusion-sphéronisation a été étudié en profondeur pour améliorer la dissolubilité du médicament avec une formulation de nano-émulsion. Le but du travail de thèse est de décrire les propriétés et les procédés de fabrication de minigranules permettant d'augmenter la solubilité des principes actifs peu solubles dans l'eau et donc d‘améliorer leur biodisponibilité lors de l'administration par voie orale, pour deux modèles de molécules différentes qui sont l‘acide folique (vitamine peu soluble dans l'eau) et le kétoprofène (anti-inflammatoire non stéroïdien qui présente une solubilité limitée dans les fluides gastriques à cause de son pKa (classe II dans le système de classification biopharmaceutique – BCS, ayant une action anti-inflammatoire, antalgique et antipyrétique). Cette étude décrit la préparation par extrusion-sphéronisation, caractérisation et étude de dissolution in vitro d'acide folique et de pastilles de kétoprofène revêtues de Acryl-EZE®, Advantia® Performance dans un minicoatère à lit fluidisé. Les résultats des essais ont montré la faisabilité de la préparation de pastilles enrobées entériques contenant un AINS et que, en revêtant le système multiparticulaire avec Acryl-EZE® 93A92545 et Advantia® Performance190024HA49 à un gain pondéral de 17,5%, 12,0%, respectivement, du médicament à partir des pastilles peuvent être obtenus. Les résultats des essais de dissolution ont indiqué que dans un milieu acide, le revêtement de film a entraîné un retard dans la libération du médicament, alors qu'aucun retard n'a été observé dans un milieu tampon à pH 6,8
Improvement in dissolution of poorly soluble drugs has many challenges.In this thesis, an extrusion-spheronization process was thoroughly studied forimproving dissolubility of drug with nano-emulsion formulation.The aim of the thesis work is to describe the properties and manufacturing processes ofpellets to increase the solubility of poorly soluble active ingredients in water and thus improvetheir bioavailability when administered orally: folic acid (water-insoluble vitamin) andketoprofen (Non-steroidal anti-inflammatory, having anti-inflammatory, analgesic andantipyretic action, class II in the Biopharmaceutical Classification System).This study describes the preparation by extrusion-spheronization, characterisation andin vitro dissolution study of folic acid and ketoprofen pellets. Ketoprofen pellets coated withAcryl-EZE®, Advantia® Performance in a fluid-bed minicoater. The results of the tests showedthe feasibility of the preparation of enteric-coated pellets containing a NSAID and that bycoating the multiparticulate system with either 17.5% Acryl-EZE® 93A92545 or with 12%Advantia® Performance 190024HA49 weight gain, an enteric release of the drug from thepellets can be obtained. The results of dissolution testing indicated that in acidic media, entericfilm coating resulted in a delay in the release of the drug, while no delay was observed in pH6.8 buffer media

OBJECTIFS : Le Bortezomib (Velcade©) est un inhibiteur de protéasome présentement utilisée en chimiothérapie pour soigner les cas de myélomes multiples et de lymphomes. Les tumeurs solides sont souvent résistantes à ce type de traitement. Mon laboratoire d’accueil à récemment déterminé que le traitement de cellules cancéreuses issues de tumeurs solides avec le Bortezomib induit une réponse de stress caractérisée par la phosphorylation du facteur d’initiation à la traduction eIF2α. Cette phosphorylation est médiée par une protéine kinase, nommée Heme Regulated Inhibitor (HRI). La phosphorylation du facteur eIF2α par HRI occasionne la formation de granules de stress (GS); corps cytoplasmiques renfermant les protéines ribosomales, les ARNms, et des molécules de signalisation. La formation des GS est associée à une résistance à la mort cellulaire induite par différents types de stress, tels qu’un choc oxydatif, l’hypoxie ou les radiations. Nous avons ainsi impliqué la formation des GS dans la résistance des cellules cancéreuses au Bortezomib. En effet, nous avons démontré que la suppression des GS en interférant avec l’expression d’HRI sensibilisait les cellules cancéreuses au traitement de Bortezomib. Ce résultat dénote aussi un nouveau rôle potentiel de HRI dans la chimiorésistance. Mon projet consistait donc à tester cette hypothése in vivo en utilisant des cellules cancéreuses déplétées de manière stable en HRI. MÉTHODES : D’abord, en surexprimant de manière transitoire la protéine HRI grâce à un plasmide GFP-HRI, nous avons pu évaluer l’effet de sa surexpression sur la viabilité cellulaire. D’autre part, en créant des lignées stables exprimant des Small hairpin RNA (shRNA) dirigés contre l’ARNm HRI, nous avons pu étudier l’effet de l’absence de cette kinase sur la physiologie cellulaire et ce, en condition normale et en condition de traitement au Bortezomib. RÉSULTATS : La surexpression de la protéine HRI cause l’induction de granules de stress dépendant de la phosphorylation du facteur eIF2α. Ce résultat valide nos résultats de déplétion démontrant un rôle majeur de HRI dans la formation des GS en condition de Bortezomib via la phosphorylation de son substrat eIF2. De façon surprenante, nous avons également constaté une morphologie cellulaire ainsi qu’un taux de croissance différents en condition non traitée, comparativement aux contrôles shRNA non effecteurs. Ceci suggère un rôle nouveau de HRI dans la croissance cellulaire, indépendamment de la phosphorylation d’eIF2a. L’injection sur la membrane chorioallantoique d’un fœtus de poulet (in ovo) de cellules cancéreuses déplétées en HRI occasionne une diminution de développement tumoral. Inversement, on observe la formation d’une masse apparente pour les contrôles non effecteurs et ce, toujours en condition non traitée. Ceci suggère donc un rôle de HRI dans la croissance tumorale. CONCLUSION : La kinase HRI est impliquée dans la résistance des cellules cancéreuses à la mort cellulaire engendrée par le Bortezomib, mais semble également jouer un rôle physiologique dans la croissance tumorale.

Le réflexe naturel d’une cellule eucaryote, soumise à un stress (ex : radiations, drogues anti-cancers…), est d’activer des mécanismes de défense afin de s’adapter aux conditions extrêmes imposées, leur permettant de survivre. Un des mécanismes activé en condition de stress est l’inhibition de l’initiation de la traduction menant à la formation de granules de stress (GS). Les GS sont des corps cytoplasmiques dynamiques renfermant des facteurs d’initiation de la traduction, des ARNms, des protéines de liaison à l’ARN ainsi que des molécules de signalisation impliquées dans les voies de mort cellulaire. La formation des GS fut identifiée comme un évènement clé inactivant les voies de mort cellulaire, constituant donc un mécanisme majeur de survie, qui dans le cas du cancer peut engendrer une chimiorésistance. Nous avons précédemment conduit un criblage des facteurs d’initiations de la traduction impliqués dans la formation des GS. Ces travaux (Mazroui et al, 2006 ; Mokas et al, 2009) ont permis d’identifier plusieurs facteurs dont l’inactivation induit la formation des GS. Par contre, l’inactivation du facteur eIF4E, qui est responsable de la reconnaissance des ARNms lors de l’initiation de la traduction, n’induit pas la formation des GS. Mon travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du facteur d’initiation de la traduction eIF4E ainsi que son partenaire eIF4GI dans la formation des GS induites par le traitement chimiothérapeutique Bortezomib. Ce rôle est stimulé par la voie oncogénique mTORC1, qui est la voie de signalisation responsable de l’interaction eIF4E-eIF4GI. De plus, notre étude a démontré que l’inhibition spécifique d’eIF4E, d’eIF4GI ou l’inactivation de mTORC1 empêche l’activation des voies anti-apoptotiques associées au GS, sensibilisant ainsi les cellules cancéreuses aux traitements chimiothérapeutiques. Néanmoins, la formation des GS n’est pas restreinte au Bortezomib. En effet, notre criblage des drogues chimiothérapeutiques a identifié le Sorafenib (Nevaxar®) et le Lapatinib (Tykerb/Tyverb®) comme deux puissants inducteurs des GS au sein des cellules cancéreuses. En conclusion, ces travaux ont mis en lumière un nouveau mécanisme de formation des GS ainsi que deux potentiels inducteurs d’assemblage de ces granules.
The natural reflex of a eukaryotic cell under stress (e.g.: radiation, anti-cancer drugs, thermal or oxidative stress) is to activate defense mechanisms to adapt to extreme conditions imposed, allowing them to survive. One mechanism activated under stress conditions is the inhibition of translation initiation leading to the formation of stress granules (SG). SG are dynamic cytoplasmic body containing translation initiation factors, mRNAs, RNA binding proteins and signaling molecules involved in cell death pathways. SG formation was identified as a key event inactivating cell death pathways, thus establishing a major survival mechanism, which in the case of cancer can lead to drug resistance. We previously conducted a screening of the translation initiation factors involved in the SG formation. These works (Mazroui et al, 2006; Mochas et al, 2009) have identified several factors that inactivation induces the formation of GS. For cons, the inactivation of factor eIF4E, which is responsible for the recognition of mRNAs during translation initiation, does not induce the formation of SG. My thesis has highlighted a new role for the translation initiation factors eIF4E and its partner eIF4GI in the SG formation induced by chemotherapeutic drug Bortezomib. This role is stimulated by oncogenic mTORC1 pathway, which is the key regulator of the eIF4E-eIF4GI interaction. In addition, our study demonstrated that specific inhibition of eIF4E, eIF4GI or the inactivation of mTORC1 prevents anti-apoptotic pathways associated with SG and sensitizing cancer cells to chemotherapeutic treatments. The SG formation is not restricted to Bortezomib. Indeed, our screening of chemotherapeutic drugs has identified Sorafenib (Nevaxar ®) and Lapatinib (Tykerb / Tyverb ®) as two potent inducers of SG in cancer cells. Our results indicate that the mechanism of action of these two drugs appears to be similar to Bortezomib and they induce the formation of SG by inhibiting translation initiation. In addition, the formation of SG induced by Sorafenib or Lapatinib also seems to depend on the eIF4E-eIF4GI complex formation. Therefore, my work provides a general role of eIF4E-eIF4GI interaction in the assembly of SG and the cancer cells resistance to chemotherapy.

Raisonnement: Les mécanismes post-transcriptionnels occupent une place importante au sein de la régulation de l’expression génique. L’expression génique est cruciale au bon développement de la cellule, mais également à sa survie. L’altération des mécanismes post-transcriptionnels fait maintenant l'objet de nombreuses études sur la cause ou la conséquence de différentes pathologies humaines telles que le cancer. Récemment, les Granules de Stress (GS) ont été trouvées à agir comme un nouveau mécanisme post-transcriptionnel, qui permet à la cellule de survivre en conditions de stress. Résultats: Notre étude démontre pour la première fois, la formation de GS dans les cellules cancéreuses traitées avec un agent chimiothérapeutique. De cela, nous avons élucidé un sentier spécifique de formation des GS en réponse au Bortézomib (Bz). Nous avons montré que cet inhibiteur de protéasome réduit l’initiation de la traduction via la phosphorylation du facteur de l’initiation de la traduction (eIF2). Cette phosphorylation d’eIF2 se produit via l’activation de la kinase de stress HRI (Heme-Regulated kinase). La suppression de la voie de phosphorylation d’eIF2-GS via la déplétion de HRI favorise une mort cellulaire accrue chez les cellules cancéreuses traitées au Bz. Ces données révèlent donc un rôle important pour HRI dans la résistance des cellules cancéreuses face au Bz, en partie par l’entremise de sa capacité à réguler la formation de GS. Pour faire suite à cette étude, nous décrivons que le facteur anti-apoptotique p21 est séquestré à l’intérieur des GS qui sont induites par le Bz. L’emprisonnement de l’ARNm p21, hautement instable, à l’intérieur des GS permet à cet ARNm d’être protégé, stabilisé et donc accumulé. Nous démontrons que la protéine de liaison à l’ARN, CUGBP1, est responsable de la localisation de l’ARNm p21 à l’intérieur des GS en réponse au Bz. Après un traitement prolongé de Bz, les GS sont désassemblées et ainsi relâchent une grande quantité d’ARNm p21 qui devient alors disponible pour être traduite. Cette traduction massive de p21 apporte alors un élan anti-apoptotique à la cellule cancéreuse ce qui lui permet de survivre au traitement chimiothérapeutique de Bz. Conclusions et perspectives: En somme, ces études décrivent une nouvelle voie spécifique de survie cellulaire qui implique un rôle potentiel pour les GS dans le cancer et qui pourrait être ciblée en thérapie. En perspective, des tumeurs xénogreffes chez la souris seront utilisées pour tester si (i) la suppression des GS via l’inactivation de HRI, et (ii) l’inactivation de la voie CUGBP1-p21, qui est régulée par les GS, sensibiliseraient les tumeurs au Bz, validant ainsi notre modèle in vivo. Ces études apporteraient des preuves de concept pour le développement de nouvelles stratégies ciblant les voies associées au GS et qui pourraient être utilisées en thérapie combinatoire pour diminuer le risque de résistance face au traitement de Bz.
Rationale: Post-transcriptional mechanisms play an important role in the regulation of gene expression. Gene expression is crucial for the proper development of the cell but also for its survival. The alteration of post-transcriptional mechanisms is now the subject of numerous studies on the cause, or on the consequence, of various human diseases such as cancer. Recently, Stress Granules (SG) have been found to act as a new post-transcriptional mechanism, which allows the cell to survive in stress conditions. Results: Our study demonstrates for the first time, the formation of SGs in cancerous cells, in response to a chemotherapeutic agent. From this we have elucidated a specific pathway of SG formation in response to Bortezomib (Bz). We demonstrate herein that this proteasome inhibitor reduces translation initiation via the phosphorylation of the initiation factor (eIF2). This phosphorylation of eIF2 is controlled through the activation of the heme-regulated kinase (HRI). The alteration of the pathway phospho-eIf2-SG, through depletion of HRI, causes massive cellular death in Bz treated cancerous cells. These data thus reveal a crucial role for HRI in the resistance of cancerous cells against Bz, in part via its capacity to regulate SG formation. Furthermore, we describe the anti-apoptotic factor p21 to be trapped inside Bz-SGs. This sheltering of the highly unstable p21 mRNA allows this one to be protected from degradation, which can be stabilized and accumulated. We also demonstrate, herein, that the RNA-binding protein CUGBP1 acts as a factor responsible for the localization of the p21 mRNA inside Bz-SGs. After prolonged treatment of Bz, SGs disassemble and release a high dose of p21 mRNA that becomes available for translation. This massive translation of anti-apoptotic p21 gives a boost to the cell that allows it to survive the stress. Perspectives and Conclusion: In sum, our studies describe a new specific pathway of cell survival that implies a potential role for SGs in cancer, which could be targeted in therapy. In perspective, xenograft tumors in mice will be used to test if (i) the inhibition of SG formation via the inactivation of HRI, and (ii) the inactivation of the CUGBP1-p21 pathway that is regulated by SGs, can both sensitize tumors to Bz treatment thus validating our model in vivo. These studies will provide us with a proof of principle for the development of new strategies targeting SG-associated pathways. Combinatorial therapies implicating the termination of such pathways could be developped in order to reduce the risk of recurrence against Bz.