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Page de résumé pour ULgetd-11172009-154251

Auteur : Castagne, Delphine
E-mail de l'auteur : dcastagne@ulg.ac.be
URN : ULgetd-11172009-154251
Langue : Français/French
Titre : ETUDE DES INTERACTIONS ENTRE LES CYCLODEXTRINES ET LES MEMBRANES LIPOSOMALES OU BIOLOGIQUES
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences biomédicales et pharmaceutiques
Département : Médecine - Département de pharmacie
Jury :
Nom : Titre :
BOCHOT, Amélie Membre du jury/Committee Member
EVRARD, Brigitte Membre du jury/Committee Member
NOEL, Agnès Membre du jury/Committee Member
NUSGENS, Betty Membre du jury/Committee Member
REMON, Jean-Paul Membre du jury/Committee Member
BELLAHCENE, Akeila Président du jury/Committee Chair
DELATTRE, Luc Promoteur/Director
PIEL, Géraldine Promoteur/Director
Mots-clés :
  • cavéoline/caveolin
  • toxicité/toxicity
  • méthyl-b-cyclodextrine/methyl-b-cyclodextrin
  • liposomes/liposomes
  • cellules/cells
  • complexes/complexes
  • calcéine/calcein
  • culture cellulaire/cell culture
  • cavéoles/caveolae
  • lipides/lipids
  • microdomaine/microdomain
Date de soutenance : 2009-12-11
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

Résumé :

A ce jour, l’utilité des cyclodextrines comme adjuvant pharmaceutique n’est plus à démontrer. En biologie cellulaire, la méthyl-b-cyclodextrine est un outil couramment utilisé par les expérimentateurs. La déstructuration qu’elle induit au niveau des microdomaines membranaires que sont les radeaux lipidiques ou les cavéoles est mise à profit pour l’étude des fonctions cellulaires qui y sont associées.

Le but de notre recherche est d’étudier les interactions de différentes cyclodextrines couramment utilisées dans le domaine pharmaceutique avec les constituants des membranes liposomales ou biologiques afin de mieux comprendre les conséquences de ces interactions au niveau cellulaire.

L’hypothèse d’une interaction des cyclodextrines avec les constituants lipophiles des membranes cellulaires a souvent été énoncée pour expliquer la cytotoxicité de certains dérivés.

Nous avons pu montrer à l’aide de liposomes unilamellaires utilisés comme modèles membranaires, que l’interaction des cyclodextrines avec leurs constituants, en particulier le cholestérol, est en relation avec une perte de l’intégrité de la membrane. Ces premières études nous ont permis de prédire quels seraient les dérivés qui induiraient la cytotoxicité la plus importante.

La cytotoxicité importante de certains dérivés méthylés (D.S. proche de 2) a été corrélée avec une capacité d’extraction du cholestérol cellulaire relativement élevée. A l’inverse, nous avons montré que les dérivés faiblement substitués extraient peu le cholestérol, ce qui permet d’expliquer la meilleure tolérance observée au niveau biologique avec la Crysmeb et l’HP-b-CD.

Nous nous sommes ensuite intéressés à l’effet de la b-CD et de ses dérivés méthylés sur la déstructuration des microdomaines membranaires. Nous avons étudié la relation entre leur capacité de déstructuration des cavéoles et d’extraction du cholestérol cellulaire. Une extraction relativement élevée du lipide induit un effet important au niveau des microdomaines voire très important dans le cas de la Dimeb, le dérivé ayant l’effet le plus délétère sur l’intégrité des membranes artificielles et biologiques. Un effet moins marqué a également pu être corrélé avec une extraction plus faible du cholestérol par certains dérivés (Crysmeb, Trimeb).

Les taux d’extraction du cholestérol cellulaire mesurés sont en bonne corrélation, mis à part pour la Trimeb et la b-CD, avec les résultats des diagrammes de solubilité. La capacité de solubilisation du cholestérol par les cyclodextrines est en accord avec les interactions plus ou moins importantes observées en RMN. Les résultats de mesure de l’intégrité des membranes artificielles correspondent à ceux obtenus avec les membranes biologiques excepté pour la b-CD, cette dernière n’ayant pu être testée dans les mêmes conditions que les autres cyclodextrines sur les liposomes.

Il est maintenant admis que les cyclodextrines pourraient avoir un intérêt thérapeutique potentiel. En effet, la modulation des taux de cholestérol par l’utilisation de cyclodextrines pourrait être mise à profit pour traiter des maladies ou infections impliquant ces microdomaines membranaires.

Summary :

Nowadays, the usefulness of cyclodextrins as pharmaceutical adjuvants is obvious. In cell biology, methyl-b-CD is a tool commonly used by scientists. The disruption of membrane microdomains (such as lipid rafts and caveolae) caused by cyclodextrins is used to study cellular functions.

The aim of this research is to study the interactions of various cyclodextrins currently used in pharmaceutical development with the components of liposomal and biological membranes for a better understanding of the consequences of these interactions at the cell level.

The hypothesis of an interaction between cyclodextrins and lipophilic components of cell membranes has often been suggested to explain the cytotoxicity of some cyclodextrin derivatives.

Using unilamellar liposomes as model membranes, this research has shown that the interaction between cyclodextrins and their components, especially cholesterol, is linked with a loss of membrane integrity. This preliminary study has allowed predicting which derivatives will be the most cytotoxic.

The high cytotoxicity of some methylated derivatives (D.S. close to 2) has been correlated with a relatively strong extraction capacity of cell cholesterol. On the other hand, it has been shown that low substituted derivatives do not extract much cholesterol, which is in agreement with the better biological compatibility observed with Crysmeb and HP-b-CD.

The research has then focused on the effect of b-CD and its methylated derivatives on membrane microdomains disruption. The relation between caveolae disruption and cell cholesterol extraction capacities has been studied. A relatively strong extraction of the lipid highly disturbs the microdomains and this effect is even more important for Dimeb, the derivative showing the highest loss of integrity of artificial and biological membranes. A less marked effect has also been correlated with the lowest cholesterol extraction capacities of some derivatives (Crysmeb, Trimeb).

The measured cell cholesterol extraction rates are in good correlation, except for Trimeb and b-CD, with the results of the solubility diagrams. The cholesterol solubilisation capacity of cyclodextrins is in accordance with the intensity of the interactions observed by NMR. The effects on the integrity of artificial membranes correspond to those obtained with biological membranes except for b-CD, which was not tested on liposomes in the same conditions as those used for the other cyclodextrins.

It is now agreed that cyclodextrins could have a therapeutical potential. Indeed, the modulation of cholesterol levels could be applied for treating raft-related infections and diseases.

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