Agents bioactifs à base de cuivre avec des applications pharmaceutiques et biomédicales

La dérégulation de l’homéostasie du cuivre est reliée avec diverses maladies telles que la maladie de Menkes, le syndrome de la corne occipitale et la cardioencéphalomyopathie hypertrophique. Le cuivre coordonné avec des résidus d’acides aminés est essentiel pour la fonction de nombreuses protéines. De plus, le cuivre complexé à la L-histidine, sous forme de [Cu(His)2] administré par voie sous-cutanée, est utilisé dans le traitement de ces maladies. La compréhension des mécanismes de transport de ces complexes de cuivre (II) à travers l’épithélium intestinal et de leur activité biologique est fondamentale dans le développement de produits pharmaceutiques pour le traitement des maladies reliées à la carence en cuivre. Dans le cadre de ce projet de thèse des complexes de cuivre (II) avec potentiel thérapeutique comme molécules biologiquement actives, ont été synthétisés : [Cu(His)2Cl2], [Cu(Ser)2], [Cu(Urée)2Cl2] et [Cu(Biuret)2Cl2]. L’analyse élémentaire, la diffraction des rayons X et la FTIR ont suggéré que les complexes étaient sous forme de [Cu(Ligand)2] et présentaient une coordination tridentée (L-histidine), bidentée (L-sérine et biuret) ou monodentée (urée) avec le cuivre. Les profils d’absorbance UV-Vis dans des solutions physiologiques simulées et la voltamétrie cyclique ont révélé que les complexes [Cu(Ser)2] et [Cu(His)2Cl2] étaient stables, différemment de ceux de type [Cu(Urée)2Cl2] et [Cu(Biuret)2Cl2]. Tous les complexes avaient une capacité antioxydante évaluée par des méthodes in vitro. Toutefois, le complexe [Cu(His)2Cl2] et a montré une activité antioxydante plus élevée. Les complexes [Cu(His)2Cl2] et [Cu(Ser)2] ont montré une bonne biocompatibilité évaluée dans de neurones P19 et des cellules Caco-2 différenciées (avec viabilité d’environ 90 % à des concentrations allant jusqu’à 100 μM), plus élevées que celle obtenue avec les autres complexes de cuivre à des concentrations équivalentes. Les complexes [Cu(His)2Cl2] et [Cu(Ser)2] ont été choisis comme les meilleurs candidats pour des investigations en vue des applications thérapeutiques. L’étude du transport à travers l’épithélium intestinal estimé par la mesure de la résistance transépithéliale des monocouches des cellules Caco-2 différenciées et de la concentration de complexes [Cu(His)2Cl2] et [Cu(Ser)2] du côté apical et basolatéral sur cette lignée de cellules a suggéré leur passage par voie paracellulaire. Ce rapport est le premier à montrer la capacité de [Cu(His)2Cl2] et de [Cu(Ser)2] à induire la régulation à la baisse du niveau relatif d’ARNm des quatre principaux transporteurs de cuivre (CTR1, DMT1, ATP7A, ATP7B) et la régulation à la hausse de l’expression génétique de la métallothionéine. Une augmentation de l’activité de la cytochrome c oxydase a été observée après le traitement des cellules Caco-2 différenciées avec les deux complexes cuivriques [Cu(His)2Cl2] et [Cu(Ser)2] (50-100 μM). Ces observations ouvrent de nouvelles perspectives pour l’éventuelle utilisation ces complexes en tant qu’agents thérapeutiques pour le traitement des dysfonctionnements reliés à la carence du cuivre. Les défaillances du métabolisme du cuivre affectent la biogenèse des enzymes comme la diamine oxydase, enzyme à cuivre impliquée dans le catabolisme de l’histamine. L’excès de cette amine biogène accroît les dysfonctionnements neurologiques constatés chez les patients atteints des maladies associées au déficit cuivrique. Des modèles cellulaires pratiques sont nécessaires pour cribler et développer de nouveaux agents antihistaminiques ciblant les récepteurs histaminiques dans le système nerveux central. L’exposition des neurones P19 à l’histamine a réduit la viabilité cellulaire à 65 %. Cet effet a suggéré l’implication des récepteurs spécifiques de l’histamine puisqu’il a été prévenu par le traitement avec la desloratadine et à la cimétidine, respectivement antagonistes H1 et H2, mais pas par l’antagoniste H3 ciproxifan. L’analyse RT-PCR a montré que les neurones P19 expriment les récepteurs H1 et H2, ainsi que le récepteur H3 (bien qu’il ne semble pas impliqué dans l’effet de l’histamine sur ces cellules). Le récepteur H4 n’a pas été exprimé. Les antagonistes H1 et H2 ainsi que la diamine oxydase végétale ont diminué la mobilisation intracellulaire du Ca2+ déclenchée par l’histamine. Le traitement avec la diamine oxydase végétale ou de la catalase protégeait contre la mortalité cellulaire. Une réduction significative du niveau de H2O2, produit par les cellules, sous l’action de l’histamine, a été trouvée lors de traitements avec desloratadine, cimétidine, diamine oxydase végétale ou catalase. Dans l’ensemble, les résultats indiquent l’expression des récepteurs fonctionnels de l’histamine et ouvrent la possibilité d’utiliser les neurones P19 comme système modèle pour étudier les rôles de l’histamine et des médicaments anthistaminiques dans la pathogenèse neuronale. Ce modèle est moins coûteux à exploiter et peut être facilement mis en oeuvre par les laboratoires d’analyse actuels et par les RCO (Research Contract Organizations/Organisations de recherche sous contrat). \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Complexes de cuivre (II), Transporteurs de cuivre ; Cytochrome c oxydase ; Transport paracellulaire, Histamine, Antihistaminiques; Diamine oxydase d’origine végétale, Récepteurs de l’histamine ; Cellules de carcinome embryonnaire P19.

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