Administration orale d'insuline : validation in vitro et in vivo d'un système basé sur une double encapsulation de l'insuline
Institution:
StrasbourgDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The purpose of this study was to develop a new formulation of oral insulin. Normally, peptide hormones like insulin are given by parenteral injections routes because they are destroyed by the acid and proteolytic enzymes in stomach and intestine. Our project focuses on insulin double encapsulation for oral administration. The first system of encapsulation of insulin is based on Poly(Lactide-co-Glycolide) Acid (PLGA) nanoparticles. This should allow the uptake and the transport across mucosal intestinal barrier. These nanoparticles are put in a gastroresistant capsule made of Eudragit® L100-55. After synthesis, the size of nanoparticles is 165 ±4 nm and the rate of encapsulation is around 95%. In vitro, the absorption has been quantify by flow cytometry and visualized by confocal microscopy. A clathrin dependant endocytosis pathway mechanism has been demonstrated. In vivo, the biofunctionnality of the nanoparticles was evaluated after subcutaneous injections. After nanoparticles gastric force feeding no effect was seen on the glycemia because nanoparticles are not gastroresistant. We measured the kinetic of the glycemia and the biofunctionnality of NP in streptozotocin-induced diabetic rats after intra-duodenal injections of insulin nanoparticles and intraperitoneal injections of insulin. The bioavaibility was evaluated after quantification of the C-peptidemia after intra-peritoneal injections of C-peptide and after intraduodenal injections of the same quantity of encapsulated C-peptide. Intraduodenal injections of insulin nanoparticles induce a significant decrease of glycemia 8h after injection. In comparison with intra-peritoneal injections, results showed that nanoparticles’ biofunctionnality is at less 20% and the biodisponibility is 6,3%. PLGA insulin-loaded nanoparticles are efficient and the biological effect of insulin is preserved. These polymeric particles allow the absorption of insulin through intestinal mucosa into the bloodstream. Thus this new delivery insulin formulation seems to be an interesting approach.
Abstract FR:
Le but de ce travail a été de valider in vitro et in vivo une formulation d’insuline administrable par voie orale. Afin de permettre à l’insuline de franchir les barrières chimiques gastrointestinales (pH, enzymes) et physiques (épithélium intestinal), nous avons développé un système de double encapsulation. La première encapsulation permettant le passage de la barrière intestinale est réalisé à partir d’acide poly(lactique-co-glycolique) afin d’obtenir des nanoparticules par la méthode de double émulsion eau/huile/eau. La seconde encapsulation a consisté à intégrer ces nanoparticules dans une gélule gastrorésistante enrobée d’Eudragit® L100-55. Les nanoparticules (NP) synthétisées ont une taille moyenne de 165 ±4nm et un taux d’encapsulation de l’insuline de 95%. La toxicité a été évaluée par un test de viabilité sur une lignée de cellules intestinales, les Caco-2, en utilisant des concentrations de nanoparticules de 0 à 80 mg de PLGA/mL /cm2. Une toxicité apparaît mais à des doses supraphysiologiques. L’absorption des nanoparticules par les Caco-2 a été quantifiée par cytométrie en flux et visualisée par microscopie confocale. Il a été ainsi démontré que l’absorption des nanoparticules se fait selon un mécanisme clathrine-dépendant. Des rats diabétiques (STZ) ont reçu des NP par gavage sans qu’il y ait d’effet sur la glycémie, ce qui atteste que ces NP ne sont pas gastrorésistants, d’où la nécessité de la gélule entérique. Les administrations d’insuline en solution, faites par voie intraduodénale, n’ont aucun effet sur la glycémie, en revanche, l’insuline encapsulée administrée de la même façon induit une normoglycémie au bout de 8h. La biofonctionnalité intestinale des NP a été évaluée en administrant de l’insuline par voie intrapéritonéale et de l’insuline encapsulée par voie intraduodénale à des rats diabétiques et la biodisponibilité après administration par ces mêmes voies de peptide-C. La biofonctionnalité est d’au moins 20% et la biodisponibilité de 6,3%. La lyophilisation et le compactage des nanoparticules ont permis de les inclure dans les gélules entériques et de débuter des tests de glycémie après administration orale. Les procédures de synthèse utilisées permettent d’obtenir des NP absorbables par un épithélium intestinal in vitro et qui sont biofonctionnelles après administration intraduodénale. Cette nouvelle formulation de l’insuline semble être une approche prometteuse pour l’administration d’insuline administrable par voie orale.