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Les modèles mathématiques théoriques offrent les analyses dans thérapeutique, stratégies de prévention pour le VIH

Stratégies de prévention et de demande de règlement conçues en analysant la dynamique virale tôt

Les heures premières aux jours suivant l'exposition au virus de l'immunodéficience humaine (HIV) peuvent être d'importance critique en déterminant si l'infection se produit dans un patient. Mais les nombres peu élevés des virus et des cellules infectées le rend à ce stade très difficile d'étudier ces événements chez l'homme ou des modèles animaux.

Les modèles mathématiques théoriques peuvent aider à analyser la dynamique virale dans cette phase précoce, et par conséquent offrent des analyses dans des stratégies thérapeutiques et de prévention, comme démontré par un mois dernier publié de papier dans le tourillon du SIAM sur des mathématiques appliquées.

Dans un papier intitulé analyse stochastique de la prophylaxie Pre-- et post-exposition contre modèles théoriques actuels de Jessica Conway infection à VIH, auteurs, de Bernhard Konrad, et de Daniel Combes de dynamique de VIH juste après l'exposition au virus, de ce fait fournissant à une méthode à l'infection d'étude et à la demande de règlement à ces stades précoces, ainsi que germé des stratégies de préemption pour la prévention.

Les différentes classes du VIH dope différentes phases d'objectif de la durée de vie utile virale. Par exemple, les médicaments peuvent empêcher le matériel génétique viral d'être intégré dans la cellule hôte ou perturber la formation des particules virales neuves. « Dans les modèles de l'infection chronique, les différents mécanismes de médicament finissent avoir des effets similaires dans les modèles mathématiques, » explique Daniel Combes auteur. « Mais pendant l'infection tôt, il est critique à la petite population de virus persister chaque opération de la durée de vie utile dans l'hôte, et ceci mène aux différences intéressantes entre les efficacies de différents médicaments dans cette phase. »

Les auteurs produisent les modèles stochastiques pour analyser la dynamique virale et pour comprendre avant à quel point le traitement médicamenteux protecteur ou préventif ou juste après l'exposition peut agir de réduire le risque d'infection sous les scénarios variés.

« Il y a beaucoup de discussion en cercles de santé publique au sujet du potentiel de pre- et prophylaxie post-exposition (préparation et PEP respectivement) contre le VIH, » dit Combes. « Des pratiques cliniques pour le PEP sont basées sur des découvertes empiriques avec plus vieux, moins de traitements efficaces, alors que la préparation est très neuve et toujours en cours de développement. » Pour cette raison, les tests cliniques de la préparation et le PEP montrent souvent la réussite variable, le rendant dur pour prévoir leur efficacité.

« Nous avions l'habitude les modèles stochastiques pour vérifier différents choix des stratégies de demande de règlement pour le PEP et la préparation. Nos résultats sont en bon accord avec des découvertes cliniques, et montrent également des sens possibles pour la future enquête, » dit Combes.

Le papier propose un modèle simple et plus complexe. Le modèle simple d'un-compartiment de l'infection à VIH emploie une formule mathématique que qui comporte la dynamique entre réplication-compétent et - les virus incompétents, ainsi que les cellules infectées dans l'éclipse mettent en phase (quand ils ne produisent pas le virus) et pendant la phase productive (quand ils font). La formule comprend également le régime de l'infection des cellules neuves, le régime du jeu viral (dû au démontage ou à l'inactivation), ainsi que l'interaction de différents types de médicaments. Le modèle complexe (de deux-compartiment) est assimilé, mais comporte supplémentaire les différents types de cellules et facteurs de dynamique-deux de transport qui sont également importants dans l'amorçage de l'infection à VIH.

Tandis que comparer dope pour la préparation, les auteurs concluent que les inhibiteurs de transcriptase inverse, qui empêchent le procédé de la transcription de l'ARN du virus dans l'ADN dans la cellule hôte, sont en quelque sorte plus efficaces que les inhibiteurs de la protéase, qui empêchent la réplication d'ARN viral. Les inhibiteurs de la protéase agissent en inactivant l'enzyme de protéase, une molécule qui accélère la perte de protéines dans les organismes. « Les différences sont petites, bien que, et d'autres caractères pratiques (comme les effets secondaires toxiques, ou le médicament coûte) pourraient bien être plus importants en effectuant le meilleur choix, » dit Combes. Pour le PEP, la plupart des modèles et essais prouvent prévisible que l'amorçage rapide du traitement est important. Les modèles des auteurs indiquent que la réduction du risque tombe à en-dessous de 15% après qu'un délai de trois jours de demande de règlement, et un régime thérapeutique de deux semaines soit montré pour fonctionner essentiellement ainsi que la recommandation actuelle de quatre semaines.

Les modèles présentés dans l'affaire de papier avec l'infection à VIH après l'exposition de sang, par conséquent se concentrant principalement sur l'exposition professionnelle. Les mécanismes menant à l'infection par l'exposition sexuelle sont plus compliqués, mais le cadre général du modèle peut être appliqué aux cas de l'infection sexuelle. Avec plus de données expérimentales sur l'anatomie, la physiologie et la nature des interactions de virus-hôte, le modèle actuel peut être reconstruit pour capter les étapes de l'exposition sexuelle. La préoccupation concernant le développement du VIH résistant à la drogue suivant le PEP et la préparation peut également être abordée avec une modélisation plus considérable avec l'aide des données expérimentales complémentaires des modèles animaux.

« Elle est dure pour étudier les événements précoces dans l'infection à VIH expérimental, ainsi il est très naturel d'employer la modélisation mathématique pour vérifier les effets possibles du traitement médicamenteux. D'autre part, parce que le travail expérimental est si difficile, il n'est pas évident comment construire un modèle, » dit Combes, expliquant les complexités du VIH mathématiquement de modélisation. « Pour cette raison, nous avons employé le modèle le plus simple que nous pourrions penser à cela capte toujours les essentiel de la réplication virale tôt. Il y a beaucoup d'étendue pour développer des modèles plus complexes de l'infection tôt, et pour employer particulièrement l'information glanée des infections expérimentales des animaux. D'autre part, parce que nos modèles sont si simples, ils pourraient être adaptés à d'autres viraux infection tels que le VHC ou la grippe à l'avenir. »