Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Il est important de connaître le métabolisme stéréosélectif du R,S-propranolol car le pouvoir b-bloquant de l'énantiomère S(-) est environ 100 fois plus puissant que celui de l'énantiomère R(+). La stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol semble dépendante de la voie d'administration. Ainsi, les surfaces sous la courbe des concentrations plasmatiques (SSCp) de l'énantiomère S(-) suivant l'administration orale et l'injection intraveineuse sont 1,48 et 1,17 fois supérieures à celles de l'énantiomère R(+). Deux hypothèses sont proposées dans le but de connaître les facteurs responsables des différences stéréosélectives dans le métabolisme des énantiomères du propranolol. La première hypothèse est basée sur la capacité des organes extrahépatiques à métaboliser les médicaments. Il a été démontré que les poumons, les reins et les cellules épithéliales de l'intestin contiennent des isoenzymes du cytochrome P-450. Suivant une administration orale, la contribution intestinale au premier passage du propranolol est de 43%, alors que son extraction systémique est de 23%. Nous postulons que le métabolisme préférentiel de l'énantiomère R(+) dans la paroi intestinale est, en grande partie, responsable de la stéréosélectivité suivant l'administration orale. La deuxième hypothèse repose sur le fait que la dose atteignant le foie influence la stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol. En effet, lorsque 0,1 mg/kg ou 5 mg de propranolol sont injectés par la voie intraveineuse, une quantité maximale de 2 à 3 mg atteint le foie. Par contre, lorsque 40 mg ou plus sont administrés par voie orale, le propranolol traverse les cellules épithéliales de l'intestin et, même en tenant compte de la capacité d'extraction de l'intestin, au moins 25 mg atteindront le foie. Afin de déterminer l'effet de la voie d'administration et de la dose sur la stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol, des lapins conscients ont reçu des doses variables de R,S-propranolol par voie orale (40, 80 et 120 mg/kg) et intraveineuse (0,5 et 10 mg/kg). Des expériences in vitro ont permis de déterminer la capacité des cellules épithéliales de l'intestin, du foie, des poumons et des reins à métaboliser le R,S-propranolol. L'incubation de chaque énantiomère individuellement a permis de déterminer si l'interaction entre les énantiomères ou la saturation du métabolisme d'un énantiomère pourrait influencer la stéréosélectivité du métabolisme. Suivant l'administration orale de 40 mg/kg et l'injection intraveineuse de 0,5 mg/kg, le métabolisme des énantiomères du propranolol n'est pas stéréosélectif. Les doses orales de 80 et 120 mg/kg génèrent une augmentation non-linéaire des SSCp des deux énantiomères et la SSCp du S(-)-propranolol augmente plus rapidement que celle du R(+)-propranolol, signifiant qu'une stéréosélectivité dans le métabolisme des énantiomères du propranolol apparaît lorsque la dose augmente. Suivant l'administration orale de 120 mg/kg, on observe des concentrations plasmatiques de S(-)-propranolol nettement supérieures à celles de son antipode (p < 0,05). L'injection intraveineuse de 10 mg/kg génère également une cinétique d'ordre zéro, mais dans ce cas, les SSCp du S(-)-propranolol sont inférieures à celles du R(+)-propranolol (p < 0,05). In vitro, seuls le foie et la muqueuse intestinale métabolisent le propranolol. Suivant l'incubation de 5,8 et 58 mM de R,S-propranolol dans les cellules épithéliales de l'intestin, les vitesses d'élimination du R(+)-propranolol sont plus rapides que celles du S(-)-propranolol. Aux concentrations de 5,8 mM dans les cellules hépatiques, un métabolisme rapide sans stéréosélectivité est observé. Par contre, suivant l'incubation de 58 mM de R,S-propranolol, une diminution des vitesses d'élimination des deux énantiomères du propranolol et l'apparition d'un métabolisme préférentiel de l'énantiomère R(+) sont notées. Ces résultats suggèrent que la stéréosélectivité de la cinétique des énantiomères du propranolol est dépendante de la dose dans les cellules hépatiques. Par rapport à ces derniers résultats, l'incubation de 2,9 et 29 mM de chaque énantiomère individuellement dans les cellules épithéliales de l'intestin montre que le métabolisme du S(-)-propranolol est saturé. À une concentration de 2,9 mM dans les cellules hépatiques, les vitesses d'élimination de chaque énantiomère sont le double par rapport au mélange racémique, ce qui signifie que les énantiomères d'un mélange racémique inhibent l'élimination de leur antipode. À une concentration de 29 mM, la saturation de l'élimination de l'énantiomère S(-) et l'apparition d'un métabolisme stéréosélectif sont observées. Nous concluons que l'intestin et le foie sont responsables du métabolisme stéréosélectif des énantiomères du propranolol. La stéréosélectivité dose-dépendante dans les cellules hépatiques est principalement responsable de l'élimination préférentielle du R(+)-propranolol observée in vivo chez le lapin. Finalement, ces résultats démontrent que la stéréosélectivité ne dépend pas d'une différence de clairance intrinsèque pour les deux énantiomères, mais de la saturation du métabolisme du S(-)-propranolol.

Tout médicament administré par la voie orale doit être absorbé sans être métabolisé par l’intestin et le foie pour atteindre la circulation systémique. Malgré son impact majeur sur l’effet de premier passage de plusieurs médicaments, le métabolisme intestinal est souvent négligé comparativement au métabolisme hépatique. L’objectif de ces travaux de maîtrise est donc d’utiliser, caractériser et développer différents outils in vitro et in vivo pour mieux comprendre et prédire l’impact du métabolisme intestinal sur l’effet de premier passage des médicaments comparé au métabolisme hépatique. Pour se faire, différents substrats d’enzymes du métabolisme ont été incubés dans des microsomes intestinaux et hépatiques et des différences entre la vitesse de métabolisme et les métabolites produits ont été démontrés. Afin de mieux comprendre l’impact de ces différences in vivo, des études mécanistiques chez des animaux canulés et traités avec des inhibiteurs enzymatiques ont été conduites avec le substrat métoprolol. Ces études ont démontré l’impact du métabolisme intestinal sur le premier passage du métoprolol. De plus, elles ont révélé l’effet sur la vidange gastrique du 1-aminobenzotriazole, un inhibiteur des cytochromes p450, évitant ainsi une mauvaise utilisation de cet outil dans le futur. Ces travaux de maîtrise ont permis d’améliorer les connaissances des différents outils in vitro et in vivo pour étudier le métabolisme intestinal tout en permettant de mieux comprendre les différences entre le rôle de l’intestin et du foie sur l’effet de premier passage. / To reach the systemic circulation, orally administered drugs have to be absorbed and not metabolized by the intestine and the liver. Even though it has a major impact on the first pass effect of many xenobiotics, the intestinal metabolism is often neglect compare to the hepatic metabolism. The objective of this work is to use, characterize and develop multiple in vitro and in vivo tools to better understand and predict the impact of intestinal metabolism on the first pass effect of xenobiotics compared to the liver. To do so, multiple substrates of metabolic enzymes were incubated in intestinal and hepatic microsomes and differences between the rate of metabolism and the production of metabolites were demonstrated. To better understand the impact of these differences in vivo, mechanistic studies were undergone in rats cannulated or treated with enzymatic inhibitors with the substrate metoprolol. These studies demonstrated the impact of intestinal metabolism on the first pass of metoprolol. Moreover, they exposed the effect on gastric emptying of 1-aminobenzotriazole, a cytochrome p450 inhibitor, avoiding its wrong utilisation in future studies. This work helped increase the knowledge about the different in vitro and in vivo tools to study intestinal metabolism and to better understand the differences between the role of the intestine and the liver on the first pass effect.

Les derniers apports nutritionnels conseillés recommandent une consommation plus importante en acides gras polyinsaturés de la série n-3 que celle actuellement constatée dans l’alimentation française. Dans ce contexte, il convenait d’appréhender les facteurs susceptibles de moduler l’absorption et le devenir de leur chef de file, l’ALA, en faisant appel à deux approches, l’une in vivo (rat), l’autre in vitro (Caco-2). L’étude relative au devenir métabolique de l’ALA, selon sa forme physique et chimique de présentation, a été réalisée avec des lipides « modèles » (TAG structurés) ou naturels (huile de lin) riches en ALA, et selon différents systèmes lipidiques (huile en phase continue ou en émulsion de type huile dans eau et de composition en phospholipides variables). Les résultats obtenus in vivo et in vitro à l’égard de l’huile de lin (émulsionnée ou non) montrent que l’émulsification accélère non seulement le passage intestinal de l’ALA mais améliore également sa concentration lymphatique. L’étude cellulaire a par ailleurs démontré que la présence de lysophospholipides dans les micelles mixtes permet d’améliorer la sécrétion de l’ALA dans les lipoprotéines. D’autre part, le devenir métabolique de l’ALA dépend de sa régiolocalisation sur le triglycéride alimentaire. En effet, les résultats de l’étude faisant appel aux TAG structurés montrent que la position interne n’est que partiellement conservée dans la lymphe, suggérant qu’une hydrolyse des 2-MAG serait opérée par une MG lipase. En conséquence, l’ensemble des résultats obtenus lors de cette étude montre que l’absorption et le transport de l’ALA seraient uniquement modulés selon la forme physique de l’acide gras alors que son devenir et son utilisation métabolique dépendraient de sa régiolocalisation sur le TAG alimentaire. Ces deux facteurs réunis permettraient dés lors de prévenir l’ALA d’une β-oxydation précoce, en vue de favoriser son élongation en dérivés supérieurs dans les tissus cibles. / The last recommended nutrient intakes advise a higher consumption of n-3 polyunsaturated fatty acids series than currently found in French diet. In this context, it was appropriate to apprehend the factors that could modulate the absorption and fate of their leader, ALA, using two approaches, one in vivo (rat), the other one in vitro (Caco-2). The study on the metabolic fate of ALA, according to its physical and chemical submission form, was conducted with "models" lipids (structured TAG) or natural (flaxseed oil) rich in ALA, and according to different lipid systems (oil in continuous phase or in emulsion type oil in water and with variable phospholipid composition). Results obtained in vivo and in vitro for flaxseed oil (emulsion or not) show that emulsification enhances the recovery of ALA at the intestinal level but also improves its lymphatic concentration. The cell study also demonstrated that the presence of lysophospholipids in mixed micelles can improve the secretion of ALA in lipoproteins. On the other hand, the metabolic fate of ALA depends on its location on the glycerol backbone of the dietary triglyceride. The results of the study using structured TAG show that the internal position is partially preserved in lymph, suggesting that a hydrolysis of 2 - MAG by MG lipase could occur. Accordingly, all of the results obtained in this study shows that the absorption and transport of ALA would only be modulated according to the physical form of the fatty acid while its fate and its metabolic use would depend on its location on the dietary TAG. These two factors combined would then allow preventing the early β-oxidation of ALA in order to promote its elongation in higher derivatives in the target tissues.

La protéine CD36 est un senseur aux AGLC au niveau des papilles gustatives et des entérocytes, impliqué dans la détection gustative des lipides et dans l’optimisation de la synthèse des CM. Notre 1er objectif a été de déterminer si le syndrome métabolique (MS) était associé à une altération de la détection oro-intestinale des AGLC. A l’aide de modèles murins de MS (régimes riches en AGS), nous avons montré que le MS est associé à une moindre sensibilité gustative aux sucres et aux lipides et à une altération de la synthèse des CM à l’origine d’une hypertriglycéridémie postprandiale. Cette modification est associée à une absence de dégradation de CD36 classiquement médiée par les AGLC. Cette altération conduit à un retard d’induction de l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de CM moins bien dégradés au niveau sanguin. Selon nos résultats l’hyperinsulinémie en MS pourrait être à l’origine de l’absence de dégradation de CD36. Au niveau oral il a aussi été montré que l’absence de dégradation de CD36 est associée à une altération de la signalisation calcique probablement à l’origine d’un seuil de détection plus élevé des AGLC. Le MS se caractérise donc par un problème de détection des lipides au niveau de la sphère oro-digestive qui favoriserait hyperphagie et hypertriglycéridémie postprandiale. Le 2e objectif a été de déterminer si le XXS (polyphénols) pouvait prévenir le MS. La supplémentation en XXS diminue la prévalence du MS, du fait d’une action anti-obésité associée à un maintien du seuil de détection des lipides et une augmentation de l’activité. Ainsi, la détection oro-intestinale des lipides semble être une cible pertinente pour lutter contre la mise en place du MS / CD36 is a LCFA sensor in gustatory papillae and enterocytes. CD36 is implicated in the gustatory detection of lipids and in optimized CM synthesis. Our first goal was to determine if the metabolic syndrome (MS) was associated with alteration of the oro-intestinal detection of LCFA. Using a murine model of diet induced MS (saturated high fat diets) we shown that the MS is associated with a decrease in lipids and sugar gustatory sensitivity and an alteration in CM synthesis which contributes to the postprandial hypertriglyceridemia. This modification is associated with an absence of CD36 protein degradation classically triggered by LCFA. This alteration leads to a delay in the stimulation of the gene expression involved in the synthesis of CM less well cleared into the blood. Our data shows that the hyperinsulinemia on MS could cause the abolition of CD36 protein degradation. Other data obtained on gustatory papillae demonstrates that the absence of CD36 degradation is associated with an alteration of the LCFA induced calcium-signaling and that probably causes the increase in LCFA detection threshold. Thus, the MS is characterized by an alterated dietary lipids detection by the oro-intestinal tract which could promote overeating and postprandial hypertriglyceridemia. The second goal was to determine if the XXS (polyphenols) could prevent the appearance of the MS. The XXS supplementation decreases the syndrome prevalence, by exerting an anti-obesity activity associated with a LCFA detection threshold preservation and an increased activity. Thus, dietary lipids detection by gustatory papillae and intestine could represent a relevant target in order to prevent MS appearance