Ingénierie rationnelle et évolution dirigée de la lipase pancréatique : application à l'insuffisance pancréatique dans la mucoviscidose

Rational design and directed evolution of pancreatic lipase : application to pancreatic insufficiency in cystic fibrosis

• Auteur / Autrice : Damien Colin
• Direction : Brigitte Kerfelec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nutrition, aspects cellulaires et moléculaires
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : NORT Nutrition, Obésité et Risque Thrombotique (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colipases

Stéatorrhée

pH -- Mesure

Enzymes digestives

Métabolisme

Pancréas

Lipases

Gène de la mucoviscidose

Mucoviscidose

Résumé

Les lipides alimentaires jouent un rôle essentiel dans le maintien d’un statut nutritionnel équilibré. La lipase pancréatique, en digérant la quasi-totalité des triglycérides ingérés, en est l’enzyme majeure. Dans les conditions duodénales particulières des patients atteints de mucoviscidose, la lipase est confrontée à un environnement acide qui diminue sa demi-vie et son activité. L’administration de suppléments pancréatiques est alors essentielle pour améliorer le statut nutritionnel des patients et contrôler la stéatorhhée. Cependant, les suppléments actuels ne permettent pas de normaliser complètement la digestion des lipides, dont le taux diffère d’un patient à l’autre. L’une des façons d’améliorer l’efficacité des suppléments serait d’optimiser les performances de la lipase pancréatique. Nous avons combiné une approche d’ingénierie rationnelle et d’évolution moléculaire pour créer une lipase plus fonctionnelle à pH acide. Cette stratégie nous a permis d’identifier deux mutants dont l’activité et/ou la stabilité à pH acide est augmentée, et d’un point de vue plus fondamental, de mettre en évidence la contribution de trois acides aminés dans le profil d’activité de la lipase en fonction du pH.

Dietary fat have an important impact on health and as so, on disease. Pancreatic lipase has a pivotal role in the intestinal fat digestion. In particular intestinal conditions such as those observed in cystic fibrosis, pancreatic lipase is faced to an acidic environment that shortens its luminal survival and impairs its digestive action. Supplementation with appropriate doses of pancreatic enzymes is essential to improve the nutritional status of cystic fibrosis patients and to control steatorrhea. However, the current pancreatic enzyme replacement therapy does not fully normalize lipid digestion and the response to supplements is variable from patient to patient. One way to improve the supplement efficiency could be to optimize the pancreatic lipase action at low pH. By combining rational engineering and directed evolution, we identified two mutants with increased stability and activity at pH 5. This study also shed new light on the contribution of three amino acids on the pH activity profile of pancreatic lipase.