Transporteurs ABC multidrogues et médicaments lipophiles

75 Dupuy et ses collaborateurs ont montré une accumulation intracellulaire de la moxidectine dans les hépatocytes de rat traités au vérapamil (Dupuy et al., 2001). De plus, le flux de l’ivermectine, la sélamectine et la moxidectine dans les cellules Caco-2 est plus important dans le sens baso-latéral que dans le sens apico-basal, montrant ainsi que leur efflux apical est médié par la Pgp (Griffin et al., 2005).

L’ivermectine a été ensuite ajoutée sur la liste des inhibiteurs du transport médié par la Pgp (Polli et al., 2001). La forte capacité de l’ivermectine à inhiber la Pgp se situe dans le même rang que les inhibiteurs puissants décrits jusqu’alors comme la cyclosporine A, son dérivé PSC833 (Valspodar) et le lopéramide (médicament anti-diarrhéique) (Didier and Loor, 1996; Eneroth et al., 2001). La cyclosporine A, qui a été largement étudiée pour sa capacité à réverser le phénotype MDR (Twentyman, 1992), partage des similitudes avec l’ivermectine en terme d’interaction avec la Pgp. Les deux molécules (la cyclosporine A et l’ivermectine) sont des modulateurs de la Pgp, leur forte affinité de liaison pour cette protéine pourrait être attribuée à leur grande taille moléculaire et à leur richesse en liaisons hydrogène, ce qui semble être lié à un transport lent des substrats de la Pgp (Saeki et al., 1993; Pouliot et al., 1997). En conséquence, ces deux molécules sont capables d’inhiber fortement la fonction de la Pgp à de faibles concentrations. Toutes les deux inhibent avec la même efficacité le transport de la calcéine-AM, un substrat de référence de la Pgp, dans les cellules Caco-2 (Didier and Loor, 1996). En outre, la cyclosporine A entre en compétition avec l’ivermectine pour se lier aux membranes préparées à partir des cellules résistantes aux médicaments et surexprimant la Pgp (Twentyman, 1992). Les LMs peuvent également influencer l’activité ATPasique de ce transporteur. En effet, une augmentation des concentrations de LMs sur les vésicules inversées préparées à partir des membranes de cellules surexprimant la Pgp (les cellules MDR DC-3F/ADX) inhibe son activité ATPasique comparée aux cellules témoins, les cellules DC-3F parentales sensibles (Lespine et al., 2007). Les mêmes auteurs ont montré également que l’ivermectine entre en compétition avec le vérapamil dans les vésicules membranaires surexprimant la Pgp, avec une constante d’inhibition (Ki) de 0,05 µM (Lespine

et al., 2007). L’ivermectine, en raison de sa grande taille moléculaire, peut également entrer

en compétition avec les substrats de la Pgp. Il est probable que le noyau hexahydrobenzofurane et le macrocycle des lactones macrocyliques sont à l’origine de la spécificité de leur liaison à la Pgp, tandis que leur fraction disaccharidique est probablement impliquée dans un autre site de liaison, augmentant ainsi l’affinité de la Pgp (Kiki-Mvouaka et

76 pour inhiber sa liaison avec un grand nombre de ligands et réverser efficacement la résistance MDR.

D’autres LMs comme l’éprinomectine, la doramectine et l'abamectine peuvent aussi inhiber la fonction de transport de la Pgp et moduler son activité ATPasique. L’abamectine et l’éprinomectine ont une affinité légèrement plus élevée pour la Pgp que les autres LMs (1,5 et 2,5 fois plus élevée par rapport à la doramectine et l’ivermectine, respectivement) (Lespine et

al., 2009). Étant donné que ces deux LMs ont une double liaison sur C22-23, il pourrait être

intéressant d'examiner sa contribution réelle pour la liaison avec le transporteur. En revanche, la moxidectine, de la famille des milbémycines et qui n'a pas le groupement disaccharidique sur la carbone C13 (figure 23), a une affinité plus faible pour la Pgp par rapport aux avermectines, soit de 10 fois moins (Lespine et al., 2009).

13 1 2 3 13 Avermectine Mylbémycine Dissacharide

Figure 23 : Structure chimique de l’avermectine et la mylbémycine

La sélamectine possède une structure intermédiaire avec un seul résidu saccharidique, et ressemble à l'ivermectine puisqu’elle est transportée par la Pgp (Griffin et al., 2005; Brayden and Griffin, 2008). De plus, la sélamectine est capable d’inhiber la Pgp (Lespine et al., 2007) et a une faible affinité pour le transporteur (tableau 4).

77 Tableau 4 : Relation entre structure, lipophilie et interaction des lactones

macrocycliques avec la Pgp (Lespine et al., 2009)

La présence du groupement saccharidique influence le degré d’hydrophobie des lactones macrocyliques et influence certainement leur répartition dans les lipides des membranes. Le logP, coefficient de partage octanol/eau, est la mesure de la solubilité différentielle de composés chimiques dans deux solvants. Les valeurs du log P présentées dans le tableau permettent de classifier les LMs selon leur lipophilie : la moxidectine et la sélamectine avec un logP très élevé de 6 et 6,3, respectivement et les autres LMs avec un logP<6 (entre 3 et 5,6). IC50 (« Inhibitory Concentration »), c’est la concentration nécessaire pour inhiber de 50% le transport de la rhodamine 123 dans les cellules surexprimant la Pgp. Le Ki, ou constante d’inhibition, est la concentration en inhibiteur pour laquelle une inhibition des sites enzymatiques de la Pgp demi-maximale est observée.

Sur la base des différences structurales de la doramectine et la sélamectine (Lespine et

al., 2007), il semble que le groupement saccharidique joue un rôle important dans l'interaction

des LMs avec la Pgp. Il influence également le degré d’hydrophobie de la molécule qui joue un rôle important dans la partition dans les lipides membranaires, qui est une étape nécessaire pour l’interaction des substrats avec la Pgp. Le logP, coefficient de partage octanol/eau des LMs, est la mesure de la distribution des LMs entre la phase aqueuse et la phase

78 membranaire. Il permet la classification des LMs en deux classes principales selon leur degré d’hydrophobie: la moxidectine et la sélamectine avec un logP de 6 et 6.3, respectivement, et d’autres LMs avec un logP < 6 (tableau 5). La relation réciproque entre le logP de ces deux classes de LMs et les paramètres d’interaction avec la Pgp (Ki) montre que ces évènements sont dus à une interaction directe des LMs avec le transporteur et non pas à un effet secondaire des interactions des médicaments avec la membrane.

Comme pour la voie du TICE d’excrétion du cholestérol par l’intestin, il a été également montré que les LMs tels que l’ivermectine et l’éprinomectine sont excrétées dans les fécès tout au long de l’intestin grêle. Pour ces médicaments, cette excrétion est dépendante de la Pgp (Kiki-Mvouaka et al., 2010).

B.2.

Lactones macrocycliques et autres transporteurs MDR

Compte-tenu de la spécificité des substrats de la Pgp et des autres transporteurs ABC, il a été postulé que les transporteurs de la famille MRP pourraient être également impliqués dans la biodisponibilité des LMs. Il a été montré que l’ivermectine interagissait avec MRP1 et en moindre mesure avec MRP2 et 3, avec des constantes d’inhibition (Ki) de 0,5 ; 3,6 et 2,7 respectivement (Lespine et al., 2006). L’interaction de la moxidectine avec les MRPs a été également montrée. En effet, l’inhibition des MRPs entraîne une accumulation de la moxidectine dans les hépatocytes de rat en culture (Dupuy et al., 2006). L’ensemble de ces résultats montre que les MRP peuvent aussi moduler la biodisponibilité des LMs.

Ainsi, l’interaction de la « Breast Cancer Resistance Protein » (BCRP) avec les LMs a été bien établie. Il a été montré que les lactones macrocyliques sont des inhibiteurs potentiels de BCRP (Merino et al., 2009). En effet, le traitement des cellules MDCKII transfectées par la BCRP humaine par l’ivermectine ou la sélamectine provoque une accumulation de la mitoxantrone (MXR), un substrat fluorescent de BCRP, de 95 et 32%, respectivement (Merino et al., 2009). Par contre, l’inhibition de BCRP par la fumitrémorgine C n’augmente pas la concentration de la moxidectine dans les hépatocytes de rat en culture (Dupuy et al., 2006), suggérant que BCRP n’est probablement pas impliquée dans la modulation de la biodisponibilité de la moxidectine.

79

C.1.

Pgp et cholestérol

En plus de leur fonction dans le transport des médicaments, les transporteurs ABC sont également impliqués dans le transport et la régulation d'une variété de composés endogènes tels que les nucléotides, les acides biliaires, les porphyrines, les stéroïdes / conjugués stéroïdes et les sphingolipides (Litman et al., 2001; Bodo et al., 2003; Kruh and Belinsky, 2003; Schinkel and Jonker, 2003). Ils ont été impliqués dans le maintien de l'assymétrie des lipides à travers les membranes cellulaires dont la membrane plasmique (Sietsma et al., 2001). Les transporteurs MDR qui sont impliqués dans le transport des médicaments lipophiles ont également la capacité de transporter des analogues de lipides membranaires (Borst et al., 2000).

La Pgp montre une activité d’hydrolyse de l’ATP couplée à l’efflux d’une variété de molécules hydrophobes (Gottesman and Pastan, 1993; Sharom, 1997). Elle présente une activité ATPase basale en l’absence d’un substrat ajouté (Sharom, 1997), ce qui reflète la présence des substrats endogènes inconnus (Higgins and Gottesman, 1992; Borgnia et al., 1996). Pour supporter cette hypothèse, un lien entre la Pgp et le cholestérol cellulaire a été établi. D’une part, la Pgp est principalement localisée au niveau des micro-domaines des membranes riches en cholestérol, les radeaux lipidiques (Luker et al., 2000). D’autre part, lorsque la Pgp est reconstruite dans des protéoliposomes, elle montre une activité ATPasique plus importante en présence du cholestérol (Shapiro and Ling, 1994). De plus, elle joue un rôle important dans la redistribution du cholestérol membranaire selon un couplage entre la translocation du cholestérol et sa stimulation qui induit l’activité ATPasique de la Pgp (Garrigues et al., 2002). Cette activité ATPasique basale de la Pgp est inhibée dans les membranes surexprimant la Pgp traitées par la « methyl-β-cyclodextrine » (MβCD) qui extrait le cholestérol des membranes (Garrigues et al., 2002). Le flux du cholestérol de la membrane plasmique vers le RE diminue en présence des inhibiteurs de la Pgp (Metherall et al., 1996). Ainsi, l’absorption du cholestérol exogène augmente dans les cellules transfectées avec la Pgp (Tessner and Stenson, 2000). Par ailleurs, l’enrichissement du feuillet externe de la membrane plasmique avec du cholestérol peut faciliter l’efflux de la molécule vers les HDL, probablement via ABCA1. Une autre étude réalisée sur des souris déficientes en Pgp soumises soit à un régime normal ou riche en lipides « High Fat Diet » (HFD) montre un taux