Stabilité plasmatique et biodistribution d’un inhibiteur d’EPAC1, le (R)-CE3F4, et modifications apportées par les nanovecteurs lipidiques

Plasma stability and biodistribution of the EPAC1 inhibitor (R)-CE3F4, and its modulation by lipid-based nanocarriers

• Auteur / Autrice : Balthazar Toussaint
• Direction : Elias Fattal, Hervé Hillaireau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacotechnie et biopharmacie
• Date : Soutenance le 08/09/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Jullien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Andrieux, Béatrice Heurtault, Guillaume Pidoux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Karine Andrieux, Béatrice Heurtault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanocapsules

Liposomes

Insuffisance cardiaque

Mots clés libres

CE3F4

Nanocapsules lipidiques

EPAC1

Liposomes

Insuffisance cardiaque

CE3F4

Lipid nanocapsules

EPAC1

Liposomes

Heart failure

Résumé

Le projet vise à développer une nouvelle stratégie pour traiter spécifiquement le myocarde dans l'insuffisance cardiaque via la formulation du CE3F4, un inhibiteur de la protéine EPAC1. Cette protéine est ubiquitaire, et est notamment impliquée dans l’hypertrophie des cardiomyocytes et la restructuration cardiaque pathologique. Le CE3F4 a été identifié comme candidat pour inhiber EPAC1 afin de bloquer le développement hypertrophique délétère observé dans l’insuffisance cardiaque. Des études préliminaires sur le CE3F4 ont mis en évidence une faible solubilité aqueuse ainsi qu’une instabilité métabolique sur microsomes hépatiques de rats. De plus, en raison de l’ubiquité de la cible dans les différents tissus, il est nécessaire de contrôler la distribution du CE3F4 en favorisant un tropisme cardiaque. Le développement de nanovecteurs encapsulant le CE3F4 apparait comme une approche prometteuse. En effet, ces vecteurs peuvent être fonctionnalisés en surface par des ligands spécifiques du cœur, permettant d’obtenir un adressage spécifique du CE3F4 encapsulé. Au cours de cette thèse, des liposomes et des nanocapsules lipidiques ont été formulés. Ceux-ci ont permis d’augmenter significativement la solubilité apparente du CE3F4, et les nanocapsules lipidiques ont permis une protection du CE3F4 contre la dégradation enzymatique observée in vitro dans le plasma de souris C57BL/6. En effet, une hydrolyse enzymatique rapide du CE3F4 a été observée dans le plasma murin grâce au développement d’outils analytiques adaptés. De plus, une différence interespèces a été observé sur le métabolisme plasmatique du CE3F4, qui a été négligeable dans le plasma humain. Une étude de biodistribution a été menée chez la souris C57BL/6 avec du ³H-CE3F4 encapsulé ou non dans des nanocapsules radiomarquées au ¹⁴C. Une distribution très rapide en dehors du compartiment sanguin a été observée dans les deux groupes, avec une dissociation quasi-instantanée du couple ³H-CE3F4/¹⁴C-nanocapsules.

The project aims to develop a new strategy to specifically treat the myocardium in heart failure with the formulation of CE3F4, an inhibitor of the EPAC1 protein. This protein is ubiquitous and is particularly involved in cardiomyocyte hypertrophy and pathological cardiac restructuring. The CE3F4 has been identified as a candidate to inhibit EPAC1 to block the deleterious hypertrophic development seen in heart failure. Preliminary studies on CE3F4 have shown a low aqueous solubility as well as metabolic instability in rat liver microsomes. In addition, due to the ubiquity of the target in different tissues, it is necessary to control the distribution of the CE3F4 by promoting cardiac tropism. The development of nanovectors encapsulating the CE3F4 appears to be a promising approach. Indeed, these vectors can be functionalized at the surface by specific ligands of the heart, allowing the specific addressing of the encapsulated CE3F4. During this thesis, liposomes and lipid nanocapsules were formulated. These particles have significantly increased the apparent solubility of the CE3F4, and the lipid nanocapsules provided protection of the CE3F4 against the enzymatic degradation observed in vitro in the plasma of C57BL/6 mice. Indeed, a rapid enzymatic hydrolysis of the molecule was observed in murine plasma thanks to the development of suitable analytical methods. In addition, an interspecies difference was observed in the plasma metabolism of the CE3F4, which was negligible in human plasma. A biodistribution study was carried out in C57BL/6 mice with ³H-CE3F4 encapsulated or not in lipid nanocapsules radiolabelled with ¹⁴C. A very rapid distribution outside the blood compartment was observed in both groups, with almost instantaneous dissociation of the ³H-CE3F4 from ¹⁴C-nanocapsules.