Biotransformation of desogestrel by fungi, bioactivity of metabolites and metabolism studies using human liver microsomes

• Auteur / Autrice : Iman Ibrahim
• Direction : El Hassan Ajandouz, Akram Ibrahim Hijazi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 29/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2)
• Jury : Président / Présidente : Soizic Prado
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Atia-Tul Wahab, Malika Mazzouza
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Noori Luaibi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microsomes du foie

Cytochrome P450

Biotransformation (métabolisme)

Désogestrel

Mots clés libres

Désogestrel

Cytochrome P450

Biotransformation

Champignons

Microsomes hépatiques humains

Desogestrel

Biotransformation

Fungi

Human liver microsomes

Cytochrome P450.

Résumé

Le désogestrel (DSG) est un contraceptif oral de troisième génération dont la forme active est l'étonogestrel (ETN).Nous avons criblé 24 champignons pour leur capacité à métaboliser le DSG et avons constaté que Cunnninghamella blakesleeana (CB) et Cunninghamella elegans (CE) sont des producteurs efficaces de métabolites de ce médicament. Huit métabolites ont été purifiés à partir de milieux fongiques et caractérisés par des outils spectroscopiques, dont quatre n'ont jamais été décrits auparavant.DSG et M2 ont montré des activités anti-S. aureus équivalentes à celle de l’antibiotique vancomycine, et le DSG certains de ses métabolite ont montré des activités anti-prolifératives et anti-inflammatoires supérieures aux molécules standards (respectivement prédnisolone et pentoxifilline). Le DSG et ses métabolites, à 150 M, ne sont pas cytotoxiques sur les fibroblastes de souris 3T3 à 150 µM.Par ailleurs, sur la base d'une méthode HPLC/UV et de l’utilisation de microsomes hépatiques humains, nous avons montré que les constantes de Michaelis-Menten de formation de M6, de M10.6 (pic inconnu) , de M5 et de M8 sont situées entre 7 et 18 µM, tandis que les Vmax correspondantes (sauf pour M10.6) sont comprises entre 117 et 350 nM/min.mg de protéines. En outre, l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des CYP450 a suggéré l’implication de CYP3A4, CYP2C9 et CYP2C19 dans ces voies métaboliques. Les résultats de cette thèse permettent une mise à jour du métabolisme du DSG et soutiennent l'utilité des champignons pour produire de métabolites ayant potentiellement des propriétés thérapeutiques.

Desogestrel (DSG) is an oral contraceptive the active form of which is etonogestrel (ETN).We screened 24 fungi for their ability to metabolize DSG and found that Cunnninghamella blakesleeana (CB) and Cunninghamella elegans (CE) are effective producers of metabolites from this drug. Eight metabolites were purified from fungi media and characterized by spectroscopic tools, four of which were new.DSG and M2, showed anti-S. aureus activity, and DSG and some of its metabolites exhibited more potent inhibitory effects on T-cell proliferation and pro-inflammatory cytokine TNF-α production than the standard drugs. DSG and its metabolites (M2-9) were non-toxic on 3T3 mouse fibroblasts.Based on an HPLC method with UV detection, we determined the kinetic parameters (Km and Vmax) of formation of ETN (M6) from DSG and M5, M8 and an unknown peak, named M10.6, from ETN, after incubation with human liver microsomes (7 - 18 µM and 117 - 350 nM/min.mg proteins, respectively). M8 is identified here for the first time as a DSG metabolite in humans. The IC50 values of CYP450 inhibitors, suggested the involvement of CYP3A4, CYP2C9 and CYP2C19 in the metabolism of DSG.This thesis brings further insights into the metabolism of DSG and support the uses of fungi as producers of metabolites potentially having therapeutic properties.