Transport transcellulaire

3.1.2.1. Transport transcellulaire passif et facilité.

La diffusion passive à travers les cellules épithéliales intestinales s’effectue par des voies non spécifiques. Ce type de transport transcellulaire se différencie du transport facilité qui utilise des canaux spécifiques ou des transporteurs. L’importance de ces structures et leur implication dans la modification de la solubilité et du coefficient de partage dans le cas de la diffusion passive des petites molécules et des peptides a aussi été discutée. Les coefficients de partage des molécules médicamenteuses entre la phase organique représentée par la bicouche lipidique et la phase aqueuse représentée par la lumière intestinale, le cytosol de l’épithélium ont, quant à eux, été utilisés pour prédire la diffusion passive. Les petites molécules qui sont trop hydrophiles ne peuvent pénétrer la bicouche lipidique, en revanche, celles qui sont trop lipophiles ne peuvent la quitter. Pour le transport des peptides à travers l’épithélium, on prendra plutôt en compte le nombre de liaisons hydrogènes qui doivent être rompues pour permettre la traversée des membranes. Dans certains cas, des prodrogues sont conçues dans le but de masquer les régions hydrophiles chargées de la molécule mère, améliorant ainsi sa diffusion passive. Pour les molécules de taille plus importante, telles que les peptides, les modifications portent sur des groupements permettant de donner plus de flexibilité à la molécule. Malheureusement, toutes les molécules ne peuvent être modifiées.

Les cellules intestinales possèdent de nombreuses voies de transport dont la fonction est d’absorber les ions, les acides aminés, les oligopeptides, les acides nucléiques, les sucres, les acides organiques, les vitamines, les cofacteurs et les nucléosides. Il a été montré que des médicaments de différentes classes thérapeutiques sont absorbés de façon spécifique par ces voies de transport. Par exemple, on peut citer le cas des β-lactames, substrats du transporteur oligopeptidique hPepT-1 ou encore celui de la ribavirine, transporté au niveau du jejunum par le transporteur sodium/nucléoside purique N1. Les activités de ces transporteurs peuvent être altérées par la présence ou l’absence d’une autre substance telle qu’une enzyme, une protéine ou un autre substrat nécessaire au transporteur. Pour illustrer cela, citons l’exemple du

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transporteur du D-Glucose sodium dépendant (SGLT1) affecté par le statut redox du glutathion et des enzymes qui lui sont associées.

L’alimentation joue également un rôle dans le transport des molécules. En effet, des études menées chez des rats privés de nourriture ont montré une augmentation de la capacité de transport des acides aminés. La surface de contact des microvilli de ces rats s’est vue être augmentée tout comme le transport de la glycine et des acides aminés basiques, acides et iminiques dans les voies de transport sodium dépendantes ou indépendantes. De même, il est aussi montré que la nourriture peut inhiber le transport intestinal de certaines substances médicamenteuses. Ainsi, le régime et l’état physio-pathologique peuvent avoir un impact sur l’absorption de certaines molécules médicamenteuses et peuvent expliquer la variabilité de transport observée dans une population.

3.1.2.2. Principes de l’endocytose médiée par des récepteurs (RME).

Une très faible proportion de macromolécules présentes à la surface apicale des cellules intestinales pénètre l’épithélium par pinocytose aléatoire, et une faible partie de celles-ci est réellement libérée sous forme intacte du côté basolatéral. En général, les macromolécules absorbées au sein des cellules épithéliales par pinocytose aléatoire sont catabolisées dans les lysosomes et les corps multivésiculaires. Cependant, un groupe de macromolécules traverse aisément la barrière intestinale par voie transcellulaire. Ces molécules sont trop larges pour être prises en charge par transport facilité et souffrent d’une contrainte thermodynamique trop importante pour leur permettre de se déplier et se replier et ainsi traverser la bicouche lipidique. Ces molécules empruntent alors une voie de transport efficace et étroitement régulée appelée endocytose médiée par récepteurs ou RME. Le facteur de croissance des épidermes (EGF), les immunoglobulines, la transferrine et le complexe protéine intrinsèque/vitamine B12 utilisent cette voie par l’intermédiaire de récepteurs spécifiques. Un certain nombre de facteurs contrôle la séquence des événements de la RME :

o les récepteurs spécifiques à la surface des cellules reconnaissent et fixent un ensemble de ligands sélectifs,

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o la fixation des ligands conduit au regroupement des récepteurs spécifiques à la surface des cellules,

o les récepteurs regroupés induisent la formation des vésicules d’endocytose,

o les canaux et les transporteurs ioniques des vésicules membranaires diminuent le pH au sein des endosomes aux alentours de 5,5 tout en maintenant des valeurs adéquates de la balance osmotique et de la charge superficielle.

Les vésicules endosomales naissant à l’intérieur du cytoplasme des cellules épithéliales peuvent avoir différentes destinations possibles dont celle où elles peuvent être recyclées vers la membrane plasmique apicale, soit avec, soit sans le ligand qui avait initié leur endocytose.

La libération du ligand s’effectue habituellement au sein des endosomes après acidification de ces derniers et les ligands libérés peuvent alors entrer dans le cytoplasme cellulaire. Un certain nombre de pathogènes utilise cette voie pour gagner directement le cytoplasme des cellules, échappant ainsi aux vésicules endosomales après le processus d’acidification. Les endosomes formés au niveau de la membrane apicale sont rarement dirigés directement vers la membrane plasmique basolatérale. En effet, les contenus endosomaux sont habituellement transportés vers un compartiment de tri intracellulaire dans lequel ils sont redirigés vers des sites spécifiques de la cellule. Les molécules atteignant ces compartiments de tri sont fréquemment envoyées vers une voie de dégradation et se retrouvent finalement à l’intérieur d’une structure lysosomale multivésiculaire. Occasionnellement, les molécules entrant dans les endosomes peuvent atteindre une vésicule se dirigeant vers la membrane basolatérale pour y être libérées, complétant de ce fait la séquence nécessaire à une parfaite « transcytose » via la voie de la RME.

Les deux compartiments de tri des cellules épithéliales intestinales sont appelés compartiment commun de recyclage (CRC) et réseau trans-golgien (TGN). Des protéines spécifiques de surface dirigent le trafic des endosomes vers les structures du CRC et du TGN. Bien que les protéines associées à la « transcytose » et au contrôle du trafic des vésicules aient été décrites, des efforts supplémentaires sont nécessaires afin de mettre en évidence les protéines requises à la signalisation du processus

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d’endocytose dirigée de la membrane plasmatique apicale vers la membrane basolatérale.