Le cytochrome P450 3A4 hépatique humain (CYP3A4) est le cytochrome P450 le plus abondant. Celui-ci est impliqué dans la dégradation de plus de 50% des médicaments que nous absorbons. Les cytochromes P450 forment une grande famille d'enzymes, caractérisée par la présence d'un hème au site actif, que l'on retrouve chez tous les organismes vivants. La réaction générale catalysée par les cytochromes P450 est une réaction d'oxygénation de substrats qui consomme de l'oxygène et du NADPH. L'étude du CYP3A4 nous a permis de constater que le site actif de cette enzyme est très sensible à la pression et qu'il était essentiel de privilégier un mode de lyse des cellules exprimant le CYP3A4 aux ultra-sons. L'expression en grande quantité du polypeptide a été réussie par l'utilisation en combinaison du vecteur d'expression pET-30a et de la souche Escherichia coli C41 (DE3). Les premières études de spectroscopie de résonance Raman du CYP3A4 purifié nous ont permis d'assigner le mode de vibration VFe-co comme étant situé à 476 cm"1 . De plus les spectres de résonance Raman dans la région des basses fréquences n'ont démontré qu'un très léger déplacement du mode VFeco lors de l'ajout des substrats imipramine et nifédipine. Ce résultat est compatible avec le fait que le site actif du CYP3A4 est flexible et relativement grand de sorte que la molécule de CO liée à Thème n'est presque pas été affectée par l'ajout de ces substrats.

Des facteurs génétiques, un régime riche en gras et en sucre, l'obésité additionnée d'une sédentarité accrue sont des facteurs de risque majeurs pour l'installation progressive du diabète de type IL Ce dernier est caractérisé par une résistance à l'insuline au niveau des tissus cibles (hépatiques, musculaires et adipeux) et un défaut dans la sécrétion d'insuline par les cellules bêta du pancréas. En plus des combinaisons de médicaments augmentant la sensibilité et la sécrétion de l'insuline, les patients diabétiques vont être traités pour leurs nombreuses et diverses complications. La polypharmacie, soit la thérapie médicamenteuse multiple, observée chez les patients souffrant de maladies chroniques, tel le diabète de type II, est donc une pratique commune et une fraction importante de ces médicaments peut être biotransformée par le CYP3 A4 aux niveaux intestinal et hépatique. Des études suggèrent que la variabilité au niveau de la biotransformation des médicaments peut entre autres être causée par certains états pathologiques comme le diabète de type IL Toutefois, les altérations de la biotransformation induites par le diabète de type II sont encore mal connues. Ce projet vise donc à évaluer l'hypothèse selon laquelle le diabète de type II perturbe la biotransformation des médicaments modulant ainsi à la fois leurs effets thérapeutiques et toxiques. L'objectif est de démontrer que cet état pathologique peut influencer l'expression ainsi que l'activité de la sous-famille CYP3a aux niveaux hépatique et intestinal chez un modèle de souris diabétiques de type II (C51BLKSI}-db/db). Des études fonctionnelles ont été réalisées grâce à des incubations de microsomes hépatiques et intestinaux avec un substrat spécifique au CYP3a. Suite aux incubations hépatiques, il y eut la formation de 5 metabolites (Ml, M2, M3, M4 et M5) et seulement 4 au niveau intestinal, M5 étant indétectable. Les résultats d'analyses fonctionnelles suggèrent une diminution de l'activité hépatique et une augmentation de l'activité intestinale du CYP3a. La technique de PCR en temps réel a été utilisée afin de quantifier l'expression de CYP3a et de facteurs de transcription nucléaires chez la souris. Au niveau hépatique, la transcription de CYP3all, CYP3al3, PXR et CAR a été augmentée significativement chez les souris db/db. Au niveau intestinal, seule la transcription de PXR a été augmentée chez les souris db/db. Dépendant de l'activité pharmacologique de la molécule mère et de ses metabolites, une variation de l'activité du CYP3A4 aux niveaux hépatique et intestinal chez les diabétiques de type II pourrait donc mener au niveau clinique à une efficacité thérapeutique diminuée et/ou à l'apparition d'effets toxiques.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 114-127).

Chez l'humain, les cytochromes P450 possèdent un rôle d'importance dans l'élimination des médicaments. Il existe plusieurs facteurs physiopathologiques qui sont en mesure d'affecter leur expression et leur activité. La présente étude a pour but de mieux comprendre le rôle de l'obésité à risque et du diabète de type II sur l'activité et l'expression des enzymes de biotransformation de la sous-famille CYP3A chez notre modèle, le cobaye. Les résultats de la présente étude suggèrent que l'activité enzymatique des CYP3A hépatiques et intestinaux serait diminuée en présence de l'état physiopathologique du diabète du type II et en présence d'une obésité à risque. Par conséquent, une biotransformation des substrats de la sous-famille CYP3A abaissée pounait par ailleurs entraîner au niveau clinique une augmentation des effets pharmacologiques, l'apparition d'effets indésirables, voire de la toxicité.