Étude de bioactivité, de bioconversion et d’absorption par cellules CACO-2 d’un principe actif d’origine végétale pour la prévention du diabète de type 2

Study of bioactivity, bioconversion and absorption by CACO-2 cells of an active principle of plant origin for the prevention of type 2 diabetes

• Auteur / Autrice : Quentin Haguet
• Direction : Thierry Maugard, Pascal Sirvent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Valorisation chimique et biologique des agro-ressources
• Date : Soutenance le 28/09/2021
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et Sociétés (La Rochelle)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Maugard, Pascal Sirvent, Rozenn Ravallec, Pascal Degraeve, Ingrid Arnaudin-Fruitier, Philippe Michaud, Florian Le Joubioux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rozenn Ravallec, Pascal Degraeve

Mots clés

Mots clés contrôlés

Emploi en thérapeutique

Plantes

Enzymes digestives

Obésité

Cellules Caco-2

Prévention

Diabète non-insulinodépendant

Mots clés libres

Diabète de type 2

Obésité

Enzymes digestives

Extraits de plantes

Bioconversion

Etudes in vitro et in vivo

Type 2 diabetes

Obesity

Digestive enzymes

Plant extracts

Bioconversion

In vitro and in vivo studies

Résumé

Une part grandissante de la population présente des dérèglements de leur métabolisme, regroupés au sein du syndrome métabolique. Ces perturbations engendrent des pathologies comme le diabète de type 2, qui correspond à une déficience de régulation de la glycémie par manque d’efficacité et de production d’insuline. Dans ce contexte, un principe actif végétal à base d’extraits de plantes a été développé. Ce principe nous a permis in vitro et in vivo d’améliorer des paramètres métaboliques liés au diabète de type 2 et à son état préliminaire, le prédiabète. Nous avons effectivement démontré qu’il possède des activités inhibitrices sur les enzymes digestives des sucres et des lipides (α-glucosidase, α-amylase et lipase). L’inhibition la plus forte a été observée sur une α-glucosidase, avec un mécanisme d’inhibition mixte, combiné à une très forte affinité (supérieures à un produit commercial). In vivo, le principe actif a également exprimé les caractéristiques d’un anti-diabétique sur deux modèles de souris. Sur des souris génétiquement diabétiques (db/db), nous avons observé une réduction significative de la glycémie à jeun, des taux d’hémoglobine glyquée et de la prise de masse grasse. Chez des souris black6 (wild type) subissant un régime délétère riche en graisses (high-fat diet), le principe actif a permis de réduire l’élévation de la glycémie à l’issue d’un test de tolérance au maltose et au saccharose. De plus, une étude d’absorption in vitro sur un modèle intestinal (cellules CACO-2) a démontré que certaines molécules de notre principe actif pourraient être absorbées par l’organisme pour agir sur des cibles internes. Lors d’une autre partie du projet, une bioconversion du mélange d’extraits végétaux a été réalisée par de multiples souches de micro-organismes (bactéries lactiques et bactéries et champignons filamenteux). Certains des produits de bioconversion ont été caractérisés et testés sur les mêmes cibles que le principe actif initial mais ce dernier a toujours démontré une bioactivité supérieure ou similaire.

A growing proportion of the population has metabolic disturbances, grouped under the metabolic syndrome. These disturbances lead to pathologies such as type 2 diabetes, which corresponds to a deficiency in blood sugar regulation due to a lack of efficiency and insulin production. In this context, a mixture of plant extracts was designed. It improved in vitro and in vivo the metabolic parameters related to type 2 diabetes and its preliminary state, pre-diabetes. We have demonstrated that this product has inhibitory activities on sugars and lipids digestive enzymes (α-glucosidase, α-amylase and lipase). The strongest inhibition was observed on an α-glucosidase, with a mixed mechanism of inhibition, combined with a very high affinity (higher than the commercial product). In vivo, the plant extract mix also expressed the characteristics of an anti-diabetic in two mouse models. In genetically diabetic mice (db/db), we observed a significant reduction in fasting blood glucose, glycated haemoglobin levels and body fat gain. In black6 (wild type) mice on a deleterious high-fat diet, the active ingredient reduced the rise in blood glucose levels after an oral tolerance test with maltose or sucrose. In addition, an in vitro absorption study on an intestinal model (CACO-2 cells) indicated that some molecules of the active ingredient could be absorbed by the body to act on internal targets. A set of bioconversions was then performed on our product by multiple strains of microorganisms (lactic acid bacteria and filamentous bacteria and fungi). Some of the bioconversion products have been characterized and tested on the same targets as those tested previously with the plant extract mixture, but the latter has always demonstrated superior or identical bioactivity.