Etude des interactions lipase-lipides au niveau d'interfaces modèles

Study of lipase-lipids interactions using model interfaces

• Auteur / Autrice : Anais Benarouche
• Direction : Jean-François Cavalier, Frédéric Carrière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance le 17/12/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole èdoctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Gontero-Meunier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Carrière, Agnès Girard-Egrot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Vié, Stéphane Ransac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinétique chimique

Hydrolyse

Chimie des surfaces

Mots clés libres

Enzymes lipolytiques

Interactions lipase-lipides

Films monomoléculaires

Enzymologie

Constantes cinétique interfaciales

Adsorption et désorption

Catalyse

Films de Langmuir

Inhibition de lipase

Insuffisance pancréatique exocrine

Lipolytic enzymes

, lipase-lipids interactions

Monomolecular films

Enzymology

Interfacial kinetic constants

Adsorption and desorption

Catalysis

Langmuir films

Lipase inhibition

Exocrine pancreatic insufficiency

Résumé

Les enzymes lipolytiques sont solubles en phase aqueuse mais hydrolysent des substrats insolubles. Leurs activités lipolytiques dépendent donc fortement de l’organisation des substrats lipidiques présents sous forme de structures interfaciales telles que des émulsions, des micelles, des liposomes, ou des bicouches lipidiques. Les propriétés cinétiques et la spécificité de substrat de ces enzymes résultent de l’étape initiale d’adsorption à l’interface lipide-eau et des interactions entre le substrat et le site actif. Dans le cadre de ce travail de thèse, la technique des films monomoléculaires a été utilisée pour étudier en détail les étapes séquentielles d’adsorption, de catalyse et d’inhibition de l’enzyme à l’interface lipide-eau. Dans une première partie, nous avons réalisé la caractérisation physico-chimique de la lipase gastrique de chien (DGL), avec l’étude :  de son adsorption sur un film non substrat de dilauroylphosphatidylcholine ; ‚ de l’hydrolyse interfaciale de la 1,2-dicaprine dans des films mixtes en présence d’Orlistat. Concernant l’étape de catalyse, nous avons étudié l’effet du propeptide sur la spécificité de substrat et l’activité interfaciale de la phospholipase A2 sécrétée de groupe X de souris. Enfin, dans une troisième partie, nous avons comparé les propriétés interfaciales de la lipase YLLIP2 de la levure Yarrowia lipolytica qui serait un bon candidat pour l’enzymothérapie de substitution chez les patients atteints d’insuffisance pancréatique exocrine (IPE), la lipase pancréatique humaine et la DGL. Nos résultats ont confirmé le rôle d’YLLIP2 en tant qu’excellent « substitut » non seulement de la HPL en cas d’IPE, mais aussi de la DGL.

Lipolytic enzymes are water-soluble whereas their substrates are insoluble in water. Their lipolytic activities depend strongly on the organization of the lipid substrates present in interfacial structures such as oil-in-water emulsions, micelles, liposomes, and membrane bilayers. The kinetic properties and substrate specificity of these enzymes result from both their adsorption at the lipid-water interface, and the interactions occurring between the substrate and the active site. In this thesis work, the monomolecular film technique was used to study in details the sequential steps of adsorption, catalysis and inhibition of model enzymes at the lipid-water interface. In a first part, we performed the physico-chemical characterization of the dog gastric lipase (DGL), by studying:  its adsorption onto a dilauroylphosphatidylcholine non-substrate film; ‚ its interfacial hydrolysis of 1,2-dicaprin in mixed films with various amounts of Orlistat. Regarding the catalysis step, we studied the effect of the propeptide on the substrate specificity and interfacial activity of the murine group X secreted phospholipase A2. A model of this enzyme with its propeptide was built from the available 3D structure of the corresponding mature human enzyme. Finally, in the third part, we compared the interfacial kinetic properties of YLLIP2 lipase of the yeast Yarrowia lipolytica which has been identified as a good candidate for enzyme replacement therapy for patients with exocrine pancreatic insufficiency (EPI), human pancreatic lipase and DGL. Our results confirmed the role of YLLIP2 as an excellent "substitute" not only for HPL in case of PEI, but also for the DGL at acidic pH values.