Nonlinear adaptive control of adrenal-postpituitary imbalances and identifiability analysis

Deroanne, Claude; Nadjar, Nelly

doi:10.1016/0025-5564(94)90069-8

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“…Inspired by Goldbeter work (30), Claude was the first to bring the pathological/physiological limit cycles approach to neuroendocrinology (14). However, it was not until the last five years that a full stability theory of HPA model emerged, see for example (21,25).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

“…In the 90s, Bernard-Weil and Claude were pioneering what was probably the first clinical therapeutical application of system theory in clinical neuroendocrinology (13,14).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The HPA block diagram and model can also be expanded to include aldosterone (17) and arginine vasopressin (AGV) (13,14) for various clinical therapeutic applications given the connections between these and cortisol.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Using new modern system control theories such as model predictive control (31,25), nonlinear adaptive control (14), the system model of HPA in Fig. 3 is incorporated in a feedback controller that generates feedback drug therapies to treat imbalances in a real patient HPA neuroendocrine system.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Integrative System Theory of Hippocampal-Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis for Cortisol Feedback Dysfunctions and Feedback Drug Therapies

Burstein¹

2012

Acta Endo (Buc)

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The stress driven cortisol dynamics of the Hippocampal-Hypothalamic-(Anterior) Pituitary-Adrenal (HHPA) axis with its negative feedback loops from the adrenals to pituitary and hypothalamus, in particular relation with hippocampus, have been the focus of the last few years boom of papers using various distinctive mathematical models, simulations, stability analyses and optimal control of these models. These many quantitative approaches led to discovering unknown connections between cortisol feedback loop dysfunctions and stress disorders (post-traumatic stress disorder (PTSD), depression, chronic fatigue syndrome (CFS)), adrenal suppression and atrophy, Alzheimer (AD) and hypocampal cognitive dysfunctions (memory loss) leading to new drug treatment strategies.We assemble here together and unify these results, including our own early work, in order to create an integrative mathematical system theory framework for HHPA & HPA and stress driven cortisol dynamics in which various clinical disorders appear as various quantifiable negative feedback loop dysfunctions and drug therapies correcting these disorders appear as feedback model based treatments: a neuroendocrine system theory for cortisol "feedback pathology" and its existing and future possible "feedback therapies".

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Section: Introductionmentioning

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“…In the 90s, Bernard-Weil and Claude were pioneering what was probably the first clinical therapeutical application of system theory in clinical neuroendocrinology (13,14).…”

Section: Introductionmentioning

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Integrative System Theory of Hippocampal-Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis for Cortisol Feedback Dysfunctions and Feedback Drug Therapies

Burstein¹

2012

Acta Endo (Buc)

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“…Certaines pathologies dénommées « dynamical diseases » par L. Glass et al [2], sont associées à une altération de rythmes qui peut résulter d'une mutation génétique ayant pour effet de modifier certaines oscillations biochimiques et certains rythmes cellulaires [22], comme c'est le cas chez la Drosophile. Dans des articles antérieurs [12,13] et dans un contexte biologique différent, l'un des auteurs, en complément des travaux de E. Bernard-Weil [4,5,6], avait déjà considéré le problème de déplacer le comportement d'un système pathologique pour le rapprocher d'un comportement physiologique, mais la réalisation effective des lois de commande trouvées n'avait pas été considérée sous l'angle de la pharmacocinétique appliquée. Dans un article récent D. Claude et J. Clairambault [14], ont privilégié le point de vue inverse.…”

Section: Introductionunclassified

Rythmes biologiques et chronothérapeutique : comparaison entre des schémas d’administration théoriques et des thérapeutiques appliquées en cancérologie

Deroanne

Clairambault²,

Lévi³

2000

ESAIM: Proc.

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RésuméÀ l'aide du modèle proposé par A. Goldbeter pour décrire les oscillations circadiennes de la protéine PER chez la Drosophile, D. Claude et J. Clairambault ont mis en évidence que, parmi les schémas d'administration usuels en pharmacocinétique, le seul qui était à même de déplacer convenablement le rythme endogène des différents mutants, en jouant sur la fréquence de traduction de l'ARN-messager, était le schéma d'administration intermittent périodique. De plus, ce schéma d'administration, par stimulation activatrice ou inhibitrice, bien qu'il définisse une loi de commande en boucle ouverte, réalise un entraînement 1-1 du modèle et possède ainsi des qualités de robustesse vis-à-vis des erreurs en amplitude, en phase et en période. Il permet de déplacer en théorie le rythme endogène de divers mutants pour obtenir un rythme résultant proche du rythme endogène de l'insecte sauvage. Ceci suggère comment, dans d'autres contextes, certaines pathologies associées à une modification de rythmes pourraient être traitées par l'administration périodique d'agents pharmacologiques. Il est à cet égard tout à fait remarquable que des schémas périodiques d'administration intermittente de chimiothérapie soient utilisés actuellement en cancérologie pour traiter les cancers colorectaux. Ces protocoles ont été appliqués à près de 1500 patients cancéreux dans le cadre d'essais cliniques contrôlés. Ils se sont révélés plus efficaces qu'une perfusion constante dans 2 essais randomisés multicentriques portant sur un total de 278 patients (taux de réponses objectives tumorales : chronothérapie, 50 % ; perfusion constante : 30 % ; p < 0.001). De plus, la survie des patients recevant la chronothérapie est supérieure de près de 6 mois à celle rapportée pour les traitements conventionnels (chronothérapie : 16 à 21 mois, traitements conventionnels : 10 à 17 mois), suggérant un effet bénéfique d'une administration chronomodulée rythmée sur 24 heures.Nous proposons ainsi d'utiliser les résultats des simulations sur le modèle des oscillations de la protéine PER pour expliquer certaines propriétés thérapeutiques spécifiques des schémas chronomodulés et d'optimiser ceux-ci en fonction des caractéristiques des rythmes.Article published by EDP Sciences and available at http://www.edpsciences.org/proc or http://dx

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1990

Organisation and Regulation

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