Transport cérébral de drogues et radiotraceurs par les proteines ABC

Cerebral transport of drugs of abuse and radiotracers by ABC-proteins

• Auteur / Autrice : Nicolas Tournier
• Direction : Jean-Michel Scherrmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacocinétique, Radiopharmacie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Médicament (....-2009 ; Paris)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Paris Descartes. Faculté de pharmacie de Paris (....-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie par émission de positons

Technétium

Barrière hématoencéphalique

Glycoprotéine P

Drogues

Traceurs radioactifs

Transporteurs ABC

Mots clés libres

BCRP (Breast cancer resistance protein)

Résumé

Au cours de ce travail, différents modèles d’études in vitro et in vivo ont été développés afin de déterminer les mécanismes et connaître l’influence de transporteurs appartenant à la famille des ABC protéines (ATP Binding Cassette). La P-glycoprotéine (P-gp, ABCB1) et la Breast Cancer Resistance Protein (BCRP, ABCG2) sont deux transporteurs ABC exprimés au niveau de la barrière hémato-encéphalique (BHE) capables de moduler le passage cérébral de nombreux médicaments et pouvant ainsi introduire une variabilité pharmacocinétique et clinique de ses substrats. Ainsi, l’interaction de drogues, de certains de leurs métabolites et molécules de substitutions a été étudiée avec des modèles cellulaires de la P-gp et de la BCRP humaines. La P-gp module de manière importante le transport de la norbuprénorphine, seul métabolite actif de la buprénorphine (ratio de transport ~11 fois) et de façon modéré pour la méthadone (ratio de transport ~2 fois). Parmi ces composés, l’ibogaïne, un produit en cours d’évaluation dans la substitution aux drogues a été sélectionné afin de pouvoir développé une nouvelle stratégie de marquage par le 99mTc-tricarbonyle émetteur gamma pour la neuro-imagerie par émission monophotonique (TEMP). Ainsi, le radiomarquage et la purification du complexe synthétisé (99mTc-(CO)3-ibogaïne) ont été réalisés permettant l’étude du transport par perfusion cérébrale in situ chez la souris et sur modèles cellulaires. Ainsi, une faible extraction cérébrale non restreinte au niveau de la BHE par la P-gp mais liée à sa plus faible lipophilie et à la présence d’une charge cationique interagissant significativement avec le potentiel de dipôle membranaire sont des facteurs intervenant sur cette perméabilité restreinte. En effet, notre étude sur les radiotraceurs TEMP technétiés a montré que la P-gp et surtout le potentiel du dipôle membranaire pouvaient fortement restreindre le passage cellulaire et cérébral pour certains dérivés téchnétiés cationiques tels que le 99mTc-sestamibi, à la différence de dérivés non chargés. Ces modèles ont ensuite été adaptés pour l’étude du transport de plusieurs radiotraceurs utilisés en tomographie par émission de positons (TEP) pour permettre d’apprécier la variabilité de leur distribution cérébrale liée à la P-gp et à la BCRP. Dans cette étude, il est montré que certains radiotraceurs sont des substrats de la P-gp et/ou de la BCRP tout en ayant la capacité de franchir et de se distribuer dans le parenchyme cérébral.

In this work, several in vitro and in vivo models have been developed to study the pharmacological impact of P-glycoprotein (P-gp, ABCB1) and Breast Cancer Resistance Protein (BCRP, ABCG2), two ABC transporters (ATP Binding Cassette) expressed at the blood-brain barrier (BBB). These transporters are able to influence the brain uptake of their substrates with significant pharmacological and clinical impact. Thus, interaction of 14 drugs-of-abuse and maintenance treatments or their main metabolites with human P-gp and BCRP were studied in vitro. Norbuprenorphine, which is the active metabolite of buprenorphine (transport ratio ~11 fold), and, in a lesser extent methadone (transport ratio ~2 fold), appeared to be specifically transported by human P-gp. Among tested drugs, psychoactive ibogaine was radiolabeled using 99mTc-tricarbonyl core, as a new radiotracer for SPECT imaging (single photon emitting computed tomography). 99mTc-(CO)3-ibogaine was synthesized and purified. Its brain transport was studied in vivo using the in situ brain perfusion technique and in vitro. As previously reported for 99mTc-sestamibi, 99mTc-(CO)3-ibogaine low brain uptake seems to be due to poor lipophilicity and cationic charge interacting with membrane dipole potential, contrary to some uncharged and lipophilic 99mTc-compounds like 99mTc-HMPAO. However, 99mTc-(CO)3-ibogaine does not seem to be transported by P-gp. Then, these models have been adapted to study PET (positron emitting tomography) tracers transport by human P-gp and BCRP. Some of these tracers, with significant brain uptake, appeared to be transported by P-gp or BCRP