Contribution of capillary electrophoresis for the therapeutic drug monitoring of patients treated by targeted cancer therapy : application to tyrosine kinase Inhibitors

par Omar Ahmed

Thèse de doctorat en Ingénierie biomoléculaire

Sous la direction de Catherine Perrin.

Le président du jury était Anne Varenne.

Le jury était composé de Catherine Perrin, Anne Varenne, Marianne Fillet, Yoann Ladner.

Les rapporteurs étaient Anne Varenne, Marianne Fillet.

  • Titre traduit

    Apport de l’électrophorèse capillaire pour le Suivi Thérapeutique Personnalisé de patients traités par thérapies ciblée : application aux inhibiteurs de tyrosine kinase


  • Résumé

    L'objectif de ce travail de thèse était d’évaluer l’apport de l'électrophorèse capillaire (EC) comme technique analytique pour la quantification des inhibiteurs de la tyrosine kinase (ITKs) présents dans des échantillons plasmatiques humains dans le contexte du STP. 4 ITKs ont été sélectionnés pour cette étude: mesylate d’imatinib, chlorhydrate d’erlotinib, ditosylate de lapatinib et sorafenib. Tout d’abord, une méthode simple, rapide et peu couteuse a été développée par électrophorèse capillaire de zone (CZE) avec détection UV. Cette méthode reposait sur l’utilisation d’une méthode de préparation d’échantillon par précipitation des protéines à l’ACN avant l’analyse par CZE-UV. Une étude approfondie a également été réalisée pour comprendre le comportement électrophorétique de l’imatinib en présence de sels et d’ACN dans l’échantillon plasmatique. Ensuite, une seconde étude a été réalisée pour optimiser une méthode de préparation d’échantillon simple, rapide et efficace basée sur le principe d’extraction liquide-liquide en présence de sel (SALLE). Cette méthode SALLE reposait sur l’ajout de sels en grande concentration dans deux solvants immiscibles permettant ainsi d’extraire en une seule étape les ITKs du plasma vers la phase ACN avec des rendements d’extraction élevés. Les extraits étaient ensuite analysés directement par CZE-UV. L’utilisation de l’ACN comme solvant d’extraction permettait d’injecter des volumes d’échantillon allant jusqu’à 80% du volume effectif du capillaire. Les ITKs étaient donc concentrés en tête du capillaire grâce à l’existence de mécanisme de préconcentration électrophorétiques. Dans la perspective d'une utilisation en routine, la méthodologie SALLE-CZE-UV a été entièrement automatisée. Les performances analytiques obtenues pour les quatre ITKs sont parfaitement adaptées aux exigences du STP. Enfin, la méthode SALLE-CZE-UV a été appliquée avec succès pour l'extraction et l'analyse des quatre ITKs directement à partir de sang humain. Tous les développements actuels prouvent que la CE est une technique pertinente pour résoudre de nombreux problèmes rencontrés dans le contexte du STP.


  • Résumé

    The objective of the present work was to evaluate the relevance of capillary electrophoresis (CE) method for the quantification of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) in human plasma in the context of TDM. Four TKIs were selected for this study: imatinib mesylate, erlotinib hydrochloride, lapatinib ditosylate and sorafenib.A fast, simple and cost effective CZE-UV methodology for the quantification of imatinib in plasma was first developed using simply ACN precipitation as sample preparation before analysis. A complete study was performed to understand the electrophoretic behavior of imatinib in the presence of salt (from plasma) and ACN in the sample matrix. Then, a thorough study was performed to optimize an easy to use and performing sample pretreatment methodology based on salting-out assisted liquid-liquid extraction (SALLE) for the four TKIs from human plasma. SALLE, which is based on adding high concentration of salt to two miscible liquids, allows to extract in one step TKIs from plasma in an ACN phase with high recovery. The extracted TKIs can then be directly injected for further CZE-UV analysis. The use of ACN as extraction solvent allows to inject up to 80% of the capillary effective volumes. This allows in-line sample concentration through electrophoretic stacking mechanisms. In the perspective of routine use, the SALLE-CZE-UV methodology was fully automated. The analytical performances obtained for the four TKIs are fully suitable with TDM requirements. Finally, the SALLE-CZE-UV was successfully applied for the extraction and analysis of the four TKIs directly from human blood. All the present developments prove that CE is a relevant technique to address many TDM issues.


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