Etude de la potentialisation de la curcumine par des nanoparticules pour traiter les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Study of the potentiation of curcumin by nanoparticles to treat chronic inflammatory bowel diseases

• Auteur / Autrice : Norhane Salah
• Direction : Didier Betbeder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomolécules, pharmacologie, thérapeutique
• Date : Soutenance le 01/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institute for Translational Research in Inflammation (Lille) - Institute for Translational Research in Inflammation - U 1286
• Jury : Président / Présidente : Laurent Dubuquoy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Federico Perche, Rachel Marion
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Federico Perche, Rachel Marion

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammasomes

Curcumine

Nanoparticules

Maladies inflammatoires intestinales

Curcumine

Nanoparticules

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Mots clés libres

Nanoparticule

Inflammation

Mici

Délivrance

Nanoparticules

Inflammation

Ibd

Delivery

Résumé

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, englobant la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse, est une affection à long terme résultant d'une inflammation intestinale auto-entretenue. Étant donné que les progrès dans la compréhension de la pathogénèse des MICI n'ont pas été entièrement élucidés, identifier des cibles thérapeutiques curatives ou préventives efficaces contre les MICI reste un défi à relever. Les traitements classiques des MICI se concentrent sur la réduction de l'activité inflammatoire en atténuant la prolifération et l'activité pro‐inflammatoire des cellules immunitaires. Afin de réduire le risque d'événements indésirables à un niveau acceptable les chercheurs étudient également les thérapies alternatives naturelles à base de probiotiques qui pourraient permettre une meilleure prévention des MICI. Parmi les probiotiques les plus utilisés, on retrouve les flavonoïdes, présents dans les fruits, les légumes. Dans de nombreux pays, ils sont quotidiennement consommés. Les flavonoïdes possèdent diverses activités pharmacologiques anti inflammatoires, anti cancer, les antimicrobiens et antiparasitaires. Dans le cadre de mon projet de thèse notre intérêt s'est porté sur les propriétés anti-inflammatoires de la curcumine. La curcumine est le curcuminoïde majeur (50 à 60%) présent dans la plante et se décompose en deux autres composants majeurs, à savoir la déméthoxycurcumine (DMC) 20 à 30%, et la bisdéméthoxycurcumine (BDMC) 7 à 20%. Actuellement, de nombreux pays dont les États-Unis, La France, l'Inde, le Japon commercialisent la curcumine comme complément alimentaire sous forme de gélules, de pommades médicinales, de crèmes, de savons et de produits alimentaires. La curcumine diminue efficacement l'activité des cytokines pro-inflammatoires (IFNγ, TNFα, IL1 et IL8) en inhibant l'activation d'inflammasomes mais également en interférant avec de nombreux facteurs de transcriptions et molécules de signalisation notamment le facteur NFκB, les voies de signalisations JAK/STAS, MAPK et β caténine. Dans notre première étude publiée dans le journal International Journal of Pharmaceutics : X nous avons pu mettre en évidence la capacité des NPL à délivrer de la curcumine dans les Caco-2 soumis à deux conditions saine ou inflammatoire. Nous avons ensuite comparé deux méthodes de résolution de cette inflammation, soit un modèle dit « early treatment » avec un traitement court de 4h, ou un modèle dit « late treatment » avec un traitement plus long de 24h en présence de l'agent inflammatoire. Les résultats font état d'une diminution des cytokines inflammatoire grâce à la formulation NPLCur, nous avons pu obtenir des effets comparables à ceux induit par le corticoïde de classe IV qu'est la dexamethasone. De plus nous avons observé une stimulation de l'expression de la cytokine anti-inflammatoire IL10.Ensuite, nous avons choisi pour objectif de vérifier si dans un contexte inflammatoire tel que les MICI, la formulation NPLCur qui pourrait être en contact avec les cellules immunitaires sous adjacentes de l'épithélium inflammée et endommagé, pouvait ou non participer à la résolution de cet état inflammatoire. Nous avons reproduit les modèles sain et inflammée publier précédemment et appliqué les traitements court ou long au modèle THP-1, un modèle de cellules immunitaire différencié en macrophage.Et d'après nos résultats la réponse est oui, nous démontrant que cette formulation peut pénétrer dans les macrophages et induire une diminution des cytokines pro-inflammatoire, tout en stimulant l'IL-10. L'utilisation d'un nanovecteur, ou plusieurs, associés à des molécules anti-inflammatoires, vont permettre de renforcer les effets anti-inflammatoires, tout en diminuant la dose de médicament et donc diminuer les effets secondaires. Cependant, passer d'une production limitée à des modèles in vitro ou in vivo à une production à grande échelle industrielle soumet la conception de ces nanoparticules à de nouvelles exigences.

Inflammatory bowel disease, encompassing Crohn's disease and ulcerative colitis, is a long-term condition resulting from self-perpetuating intestinal inflammation. Since progress in understanding the pathogenesis of IBD has not been fully elucidated, identifying effective curative or preventive therapeutic targets against IBD remains a challenge. Conventional treatments for IBD focus on reducing inflammatory activity by attenuating the proliferation and pro-inflammatory activity of immune cells. In order to reduce the risk of adverse events to an acceptable level, researchers are also studying natural alternative therapies based on probiotics which could allow better prevention of IBD.Among the most used probiotics are flavonoids, found in fruits and vegetables. In many countries, they are consumed daily. Flavonoids possess various anti-inflammatory, anti-cancer, antimicrobial and antiparasitic pharmacological activities. As part of my thesis project, our interest focused on the anti-inflammatory properties of curcumin.Curcumin is the major curcuminoid (50-60%) found in the plant and is broken down into two other major components, namely demethoxycurcumin (DMC) 20-30%, and bisdemethoxycurcumin (BDMC) 7-20%. Currently, many countries including the United States, France, India, Japan market curcumin as a dietary supplement in the form of capsules, medicinal ointments, creams, soaps and food products. Curcumin effectively decreases the activity of pro-inflammatory cytokines (IFNγ, TNFα, IL1 and IL8) by inhibiting the activation of inflammasomes but also by interfering with numerous transcription factors and signaling molecules, in particular the NFκB factor, the pathways JAK/STAS, MAPK and β catenin signaling. In our first study published in the International Journal of Pharmaceutics: X, we were able to demonstrate the ability of NPLs to deliver curcumin in Caco-2 under two conditions, healthy or inflammatory. We then compared two methods of resolving this inflammation, either an “early treatment” model with a short treatment of 4 hours, or a model called “late treatment” with a longer treatment of 24 hours in the presence of an inflammatory agent.The results show a decrease in inflammatory cytokines thanks to the NPLCur formulation, we were able to obtain effects comparable to those induced by the class IV corticosteroid dexamethasone. In addition, we observed a stimulation of the expression of the anti-inflammatory cytokine IL10.Then, we aimed to verify whether in an inflammatory context such as IBD, the NPLCur formulation, which could be in contact with the sub-adjacent immune cells of the inflamed and damaged epithelium, could or could not participate in the resolution of this inflammatory state. We reproduced the healthy and inflamed models previously published and applied the short or long treatments to the THP-1 model, a model of immune cells differentiated into macrophages.And according to our results the answer is yes, showing that this formulation can penetrate into macrophages and induce a decrease in pro-inflammatory cytokines, while stimulating IL-10. The use of a nanovector, or several, associated with anti-inflammatory molecules, will make it possible to reinforce the anti-inflammatory effects, while reducing the dose of drug and therefore reducing the side effects. However, going through an in vitro or in vivo models limited production to large-scale industrial production places new demands on the design of these nanoparticles.