Implication des transporteurs SR-B1, NPC1L1 et la P-glycoprotéine dans l'absorption intestinale des composés lipophiles
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Intestinal absorption of lipids and lipophilic micronutrients involves apical membrane transporters of the enterocyte such as NPC1L1, SR-B1 and CD36. In addition, multidrug ABC transporters such as P-glycoprotein (Pgp) or MRP or BCRP, are involved in effluxing and in limiting the bioavailability of lipophilic xenobiotics including drugs in the body. They can also transport lipids such as cholesterol or phospholipids, suggesting a role of these transporters in the lipid turn-over. The objectives of the thesis were (i) to characterize the contribution of NPC1L1 and SRB1 in the cholesterol and vitamin E (tocopherol) absorption throughout the small intestine, (ii) to identify the role of Pgp in the lipid homeostasis in the body and (iii) to evaluate the influence of lipid formulations on the Pgp-mediated transport of ivermectin, a lipophilic drug from anthelmintic macrocyclic lactone family. In Caco-2 cells, in the presence of oleic acid, the cholesterol and tocopherol share common uptake pathways through NPC1L1 and SR-B1. In mice, we showed that the absorption of tocopherol occurred in the medial and distal jejunum. Specific roles in the absorption of cholesterol and tocopherol were envisaged for these transporters based on their intestinal localization. NPC1L1-mediated intestinal absorption of cholesterol occurs throughout the small intestine while it takes place in the distal part for tocopherol. SR-B1 is involved in the in distal intestinal absorption of cholesterol and in the proximal intestine for tocopherol (Publication 1: Soayfane et al. , 2011). In addition, Pgp-deficient mice developed metabolic disorders and obesity suggesting an important role of this transporter in the maintenance of lipid homeostasis (Publication 2: Foucaud- Vignault et al. , 2011). Moreover, a significant decrease in postprandial triglyceride levels was observed in these mice. Indeed, we have shown that Pgp deficiency is associated with a decrease in intestinal fat absorption and increased uptake of lipids by adipose tissue (Publication 3: Soayfane et al. , in preparation). Finally, the bioavailability of ivermectin, formulated in oil or in excipient such as polysorbate 80, was determined. We showed that a polysorbate based-formulation enhanced the bioavailability of ivermectin in mice by inhibiting the Pgp (Publication 4: Soayfane et al. , in preparation). In conclusion, we have contributed to the understanding of some mechanisms underlying the intestinal absorption of several lipophilic compounds. Specific roles of NPC1L1 and SR-B1 were determined along the intestine in the absorption of cholesterol and tocopherol. In addition, other transporters may be involved in tocopherol absorption in the medial and distal intestine. Moreover, lipid homeostasis is disturbed in the absence of Pgp. An obesity and a decrease in the postprandial triglyceridemia occurred in Pgp-deficient mice. These results could reveal new physiological functions of Pgp. Finally, vehicule-based formulations which are able to inhibit Pgp, should improve the bioavailability and certainly the efficacy of lipophilic drugs. This work should contribute to better understand the mechanisms underlying lipid absorption and will allow to propose strategy to enhance the absorption of key lipophilic compounds such as those contained in our diet or therapeutical agents.
Abstract FR:
L'absorption intestinale des lipides et des micronutriments à caractère lipophile fait intervenir des transporteurs de la membrane apicale de l'entérocyte tels que NPC1L1, SR-B1 et CD36. Pour les xénobiotiques incluant les médicaments lipophiles, les transporteurs ABC multidrogues, comme la P-glycoprotéine (Pgp) ou MRP ou BCRP, interviennent en effluant et en limitant la biodisponibilité de ces composés dans l'organisme. Ils sont aussi capables de transporter des lipides comme le cholestérol et les phospholipides. De plus, un rôle dans l'homéostasie des lipides a été évoqué pour la Pgp. Les objectifs de cette thèse ont été (i) de caractériser la contribution de NPC1L1 et SR-B1 dans l'absorption du cholestérol et d'une vitamine liposoluble, la vitamine E ou tocophérol, tout au long de l'intestin grêle, (ii) d'identifier le rôle de la Pgp dans l'homéostasie des lipides dans l'organisme et enfin (iii) d'évaluer le rôle de la Pgp dans la biodisponibilité de l'ivermectine, un médicament anthelmintique lipophile, lorsqu'elle est administrée dans des formulations lipidiques. Nous avons montré que les cellules Caco-2 sont capables d'absorber le cholestérol et le tocophérol incorporés dans des micelles contenant de l'acide oléique, selon une voie commune, faisant intervenir NPC1L1 et SR-B1. Chez la souris, nous avons montré que le tocophérol est majoritairement absorbé au niveau du jéjunum médial et distal. Nous avons également mis en évidence un rôle spécifique de ces transporteurs en fonction de leur localisation intestinale : NPC1L1 intervient tout au long de l'intestin dans l'absorption du cholestérol et seulement au niveau distal pour le tocophérol. SR-B1 intervient dans l'absorption du cholestérol au niveau distal et dans celle du tocophérol au niveau proximal de l'intestin (Publication 1: Soayfane et al. , 2011). Par ailleurs, nous avons mis en évidence un rôle important de la P-glycoprotéine (Pgp) dans le maintien de l'homéostasie des lipides. Les souris déficientes en Pgp développent une obésité associée à des troubles métaboliques (stéatose hépatique, hyperinsulinémie) (Publication 2: Foucaud-Vignault et al. , 2011) mais ont aussi une triglycéridémie postprandiale augmentée par rapport aux souris sauvages. Parmi les mécanismes explorés, nous avons montré que les souris déficientes en Pgp avaient une diminution de l'absorption intestinale des lipides et une captation plus importante des lipides par le tissu adipeux (Publication 3: Soayfane et al. , en préparation). Enfin, la biodisponibilité de l'ivermectine formulée dans de l'huile ou avec un émulsifiant, le polysorbate 80, a été évaluée. Nous avons montré chez la souris que le polysorbate augmente de façon marquée la biodisponibilité de l'ivermectine via l'inhibition de la Pgp (Publication 4: Soayfane et al. , en préparation). En conclusion, nous avons contribué à élucider certains mécanismes qui sous-tendent l'absorption intestinale de différents composés lipidiques. Différents rôles de NPC1L1 et SR-B1 dans l'absorption du cholestérol et du tocophérol ont été établis tout au long de l'intestin. De plus, d'autres transporteurs semblent intervenir dans l'absorption du tocophérol au niveau médial et distal de l'intestin. D'autre part, l'homéostasie des lipides est profondément affectée chez la souris déficiente en Pgp révélant une nouvelle fonction physiologique possible pour la Pgp en relation avec le développement de l'obésité. Enfin, des formulations à base de composés capables d'inhiber la Pgp augmentent la biodisponibilité des médicaments lipophiles dans l'organisme et pourraient contribuer ainsi à améliorer l'efficacité. Ces travaux devraient contribuer à potentialiser l'absorption de composés lipophiles clé de notre alimentation comme les vitamines liposolubles mais aussi certains médicaments lipophiles.