Thèse soutenue

Évaluation de l'intégrité physique et fonctionnelle de la barrière hémato-encéphalique dans un modèle murin de neurodégénérescence ; impact pharmacocinétique sur un exemple de candidat médicament

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Auteur / Autrice : Camille Taccola
Direction : Fanchon BourassetXavier Declèves
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Pharmacocinétique
Date : Soutenance le 16/03/2018
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
Laboratoire : Variabilité de réponse aux psychotropes / VariaPsy - U1144
Jury : Président / Présidente : Claire Paquet
Examinateurs / Examinatrices : Claire Paquet, Laurence Tilloy-Fenart, Jérôme Badaut, Sandrine Marchand, Sylvaine Cartot-Cotton
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Tilloy-Fenart, Jérôme Badaut

Résumé

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La barrière hémato-encéphalique (BHE), constituée par les cellules endothéliales des capillaires cérébraux (CECCs), est la principale interface d'échange entre le sang et le parenchyme cérébral. La présence de jonctions serrées (JS) entre les CECCs et de pompes d'efflux (protéines ABC (ATP-binding cassette)) garantissent la faible perméabilité de la BHE et la protection du cerveau vis-à-vis de substances potentiellement neurotoxiques. Cependant, cet effet barrière limite également la pénétration dans le système nerveux central (SNC) de molécules à visée cérébrale et peut ainsi être un frein à leur développement clinique. Les CECCs expriment aussi des récepteurs et transporteurs d'influx qui permettent l'entrée de molécules dans le SNC tels des nutriments. La question que nous nous posons est de savoir si des modifications de la BHE existent dans un contexte de neurodégénérescence et si ces modifications peuvent avoir des conséquences en termes de passage de la BHE de médicaments à visée cérébrale. Le premier objectif de notre travail était d'étudier l'intégrité physique et fonctionnelle de la BHE dans le modèle p25 (modèle murin présentant une neurodégénérescence rapide et sévère associée à une hyperphosphorylation de la protéine Tau). Grâce à l'association de différentes techniques incluant la perfusion cérébrale in situ (PCIS), l'imagerie confocale et la PCR quantitative, nous avons montré que la perméabilité de la BHE n'était pas augmentée et que le réseau vasculaire n'était pas atrophié chez les souris p25. En revanche, nous avons mis en évidence, chez les souris p25, une augmentation de l'expression du collagène IV dans la lame basale suggérant son épaississement, ainsi qu'une augmentation de l'expression génique d'une protéine de JS (ZO-1). Ces deux modifications pourraient expliquer la diminution du volume vasculaire cérébral observée chez ces souris. Sur le plan fonctionnel, les souris p25 présentent une diminution du transport cérébral du glucose, une augmentation de l'expression de Rage, l'acteur principal de l'influx cérébral du peptide bêta-amyloïde (Abêta), et une augmentation de l'expression des récepteurs et transporteurs actuellement connus pour être impliqués dans l'efflux cérébral du peptide Abêté et du cholestérol (Lrp1, P-gp, Bcrp, Abca1, Abca2, Abcg1 et Abcg4). Le second objectif de notre travail était d'étudier la pharmacocinétique et les caractéristiques de transport à travers la BHE d'un médicament candidat (PKRinh) à visée cérébrale, chez des souris saines et p25. Nos résultats chez la souris saine ont montré que sa partition cerveau-sang suite à son administration orale à la dose de 100 mg/kg était faible (Kpu,u,brain= 0,37), suggérant l'existence d'un efflux actif à la BHE. L'utilisation de la technique de PCIS a permis de confirmer cette hypothèse en montrant que PKRinh était efflué au niveau de la BHE par la P-glycoprotéine (P-gp) (Km= 3 µM, Vmax= 0,4 nmol/g/s). Cependant, PKRinh présente des caractéristiques neuropharmacocinétiques intéressantes, avec une clairance d'entrée cérébrale élevée (Clup= 14 µl/g/s) malgré un important efflux médié par la P-gp (rapport d'efflux= 4). Chez les souris p25, la capacité de transport de la P-gp est significativement augmentée vis-à-vis de PKRinh (Km= 13 µM, Vmax= 1,8 nmol/g/s), se traduisant par une diminution significative de sa Clup (7 µl/g/s) et de sa partition cerveau-sang (Kpu,u,brain= 0,1). En conclusion, ce travail de thèse confirme l'existence de modulations de la BHE dans un contexte de neurodégénérescence et d'hyperphosphorylation de Tau et démontre l'impact que ces modulations peuvent avoir sur la pénétration cérébrale d'un médicament visant à traiter les pathologies du SNC.