Comparaison des promoteurs d’absorption intestinaux, SNAC et C₁₀, pour la délivrance orale de peptides : études biophysiques, in vitro et ex vivo

Comparison of the intestinal permeation enhancers, SNAC and C₁₀, for oral peptides : biophysical, in vitro and ex vivo studies

• Auteur / Autrice : Caroline Twarog
• Direction : Elias Fattal, David Brayden
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacotechnie et biopharmacie
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec University College Dublin
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Galien Paris-Saclay (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Ponchel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Healy, Véronique Préat, Hervé Hillaireau, Brigitte Illel, Alan Baird
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Marie Healy, Véronique Préat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertation universitaire

Administration par voie orale

Médicaments

Promoteurs d'absorption

Peptides

Mots clés libres

Délivrance orale de peptides

Promoteurs d'absorption

Cytotoxicité

Interactions

Oral peptide delivery

Intestinal permeation enhancers

Cytotoxicity

Interactions

Résumé

Le caprate de sodium (C₁₀) et le salcaprozate de sodium (SNAC) sont des promoteurs d’absorption (PE) inclus comme composants clés dans les formulations développées pour la délivrance orale de peptides. Plus de 20 essais cliniques réalisés chez l’Homme ont évalués ces formes pharmaceutiques comprenant en quantité majoritaire SNAC ou C₁₀. Cependant, plusieurs propriétés de ces promoteurs font encore débats et sont explorées et comparées dans cette thèse, notamment : (i) leurs interactions avec la molécule active, (ii) leur cytotoxicité, (iii) leur capacité d'amélioration de la perméabilité intestinale et (iv) l'impact sur le mucus intestinal. Les interactions biophysiques entre SNAC ou C₁₀ et l’exénatide se révèlent être de nature similaires, faibles et impactées par l’organisation supramoléculaire individuelle des PEs. Les tests de cytotoxicités combinés au l’High Content Analysis révèlent que SNAC et C₁₀ fluidifient initialement la membrane plasmique des cellules Caco-2. Ils perturbent ensuite l’homéostasie cellulaire générale mais de façon différente. Dans les études de perméabilité, le SNAC diffère du C₁₀ car il n’améliore pas le passage du marqueur FD4 au travers des monocouches de Caco-2. Pour les deux PE, l’augmentation de la perméabilité de marqueurs paracellulaires est confirmée au travers de tissus intestinaux isolés de rat (colon, jéjunum) et de sacs intestinaux non inversés. Seul le SNAC augmente cette perméabilité au travers du tissu gastrique de rat. Des mesures de rhéologie indiquent que la structure gélifiée du mucus intestinal de porc est préservée au contact des PEs. En conclusion, cette thèse révèle de nombreuses similarités entre SNAC et C₁₀ avec de subtiles différences. C₁₀ démontre une puissance légèrement supérieure au SNAC mais ils obtiennent une efficacité et un profil cytotoxique similaire.

Sodium caprate ((C₁₀) and salcaprozate sodium (SNAC) are permeation enhancers (PEs) included as key components in advanced oral peptide formulations. More than 20 clinical trials have evaluated oral peptide formulations comprising high quantities of SNAC or C₁₀. However, there is still debate concerning the comparative mechanistic properties of SNAC and C₁₀, which are studied in this thesis notably: (i) interactions with payloads, (ii) potential cytotoxicity, (iii) intestinal permeability enhancement capacity and (iv) effects on intestinal mucus. A head to head comparison between SNAC and C₁₀ would assist a decision to opt for one over the other in an oral peptide formulation.Biophysical interactions between SNAC or C₁₀ and a model peptide, exenatide, were similar, dominated by non-covalent weak interactions resulting from supramolecular organization. Cytotoxicity assays combined with High Content Analysis revealed that SNAC and C₁₀ initially fluidized Caco-2 cell apical plasma membranes. Intracellular parameters consequently varied, but with different patterns for each PEs. In transport studies, SNAC differed from C₁₀, as only the latter enhanced FD4 fluxes across Caco-2 monolayers. However, permeation enhancing effects of both PEs was confirmed using rat intestinal tissue mucosae and non-everted gut sacs from jejunum and colon. Although a specific enhancing effect was measured for SNAC and not C₁₀ across isolated rat gastric mucosae stomach. Rheological studies indicate that the gel-like structure of intestinal porcine mucus was preserved when in contact with these PEs. In conclusion, this thesis has revealed the common mechanistic features of surfactants between C₁₀ and SNAC along with subtle differences. C₁₀ had a somewhat higher potency as a PE than SNAC, but efficacy and cytotoxicity profiles were similar.