Au cours de ces dernières années, le développement des inhibiteurs de protéines kinases (IPK) a offert d'importants avantages aux patients atteints de cancer, tels qu'une meilleure autonomie et une meilleure qualité de vie par comparaison aux chimiothérapies traditionnelles. Cependant, ces traitements présentent également l'inconvénient d'exposer les patients à des concentrations plasmatiques très variables, pouvant mener à des effets secondaires et/ou à des échecs thérapeutiques. De plus, étant des traitements oraux à prise quotidienne, l'adhésion médicamenteuse influence grandement l'efficacité thérapeutique. Une optimisation du bénéfice thérapeutique des IPK semble possible au moyen du suivi thérapeutique pharmacologique (STP) et du suivi de l'adhésion médicamenteuse, afin d'adapter ces traitements à chaque patient dans des conditions de vie réelle et d'améliorer la prise en charge des patients. L'objectif principal de cette thèse était d'établir les connaissances pré-requises à la mise en place d'un suivi rationnel des patients, d'un point de vue des concentrations plasmatiques et de l'adhésion médicamenteuse. Pour cela, les buts étaient a) de développer une méthode permettant de mesurer simultanément différents IPK dans le plasma, b) d'identifier les facteurs influençant l'exposition de l'erlotinib chez les patients atteints de cancer du poumon non à petites cellules, c) d'initier une étude pharmacocinétique-pharmacodynamique (PK-PD) afin de récolter des échantillons sanguins et des données cliniques chez des patients non-sélectionnés traités par IPK, et parallèlement d'implémenter une étude d'adhésion médicamenteuse dans la prise en charge standard des patients atteints de cancer.