Expression génomique et protéomique quantitative des transporteurs et des enzymes du métabolisme au niveau de la barrière hémato-encéphalique humaine

Abstract

Le passage des médicaments dans le cerveau est un processus qui implique souvent des transporteurs éventuellement couplés avec des enzymes du métabolisme. Au niveau de la barrière hémato-encéphalique (BHE), ces transporteurs et enzymes contribuent à modifier la pharmacocinétique cérébrale des médicaments. Leurs activités sont souvent corrélées a leur niveau d expression protéique. Dans la première étude, nous avons réalisé une quantification relativement exhaustive de l expression génomique et protéomique de 71 transporteurs SLC et OST, 34 transporteurs ABC, et 51 enzymes des les phases I et II dans des microvaisseaux cérébraux humain fraîchement isolées. Notre étude a montré que les transporteurs du glucose et des acides aminés sont les principaux transporteurs exprimés. La protéine ABCG2/BCRP était 1,6 fois plus exprimée que l ABCB1/MDR1. Les CYP1B1 et CYP2U1 étaient quantifiables au niveau génomique et protéomique. Les GSTs sont fortement exprimées, dans les microvaisseaux cérébraux alors que les UGTs n ont pu être détectées. Dans la seconde étude, nous avons quantifié l'expression relative des gènes marqueurs de type cellulaire, les transporteurs SLC et ABC, les enzymes de la phase I et la phase II et certains facteurs de transcription dans un modèle in vitro optimisé de la BHE humaine : la lignée hCMEC/D3. Les cellules hCMEC/D3 sont moins fenêstrées par rapport aux cellules non-cérébrales (HUVEC) : en effet, PLVAP, marqueur de la fenestration, est 70,7 fois moins exprimé dans la lignée hCMEC/D3. Comme les microvaisseaux cérébraux humains, les cellules hCMEC/D3 expriment fortement les transporteurs du glucose et des acides aminés. Le traitement avec le chlorure de lithium (LiCl), agoniste de signalisation Wnt/b-caténine, enrichit l'expression de l ABCG2/BCRP et l ABCC5/MRP5 et du CYP1A1 de 5,6 fois, 2,5 fois et 9,1 fois, respectivement. Tout comme les microvaisseaux cérébraux, les cellules hCMEC/D3 expriment fortement les GSTs et le facteur de transcription AhR.Drug entry and distribution into the brain is a delicate process as modulated by the interaction between the drug molecule with influx and/or efflux drug transporters as well as metabolizing enzymes at the blood-brain barrier (BBB). The transport and metabolic activities of transporters and enzymes are often correlated with their protein amounts. In the first study, we are reporting a relatively exhaustive quantitative gene expression and absolute protein quantification of 71 solute carrier (SLC) and organic solute (OST) transporters, 34 ATP-binding cassette (ABC) transporters, and 51 phase I and phase II metabolizing enzymes in freshly isolated human brain microvessels. Our study showed that glucose and amino acid transporters were the main uptake transporters expressed. Interestingly, our study showed that ABCG2/BCRP protein was 1.6-fold more than ABCB1/MDR1. CYP1B1 and CYP2U1 were quantifiable at both gene and protein levels. Interestingly, microvessels highly expressed GSTs, whereas, UGTs were completely absent. In the second study, we quantitatively investigated the gene expression of cell type markers, SLC and ABC transporters, phase I and phase II metabolizing enzymes and some transcriptional factors in an optimized in vitro human BBB model (hCMEC/D3). The hCMEC/D3 cells were less fenestrated as compared to non-cerebral (HUVEC) cells as shown by PLVAP which was less expressed by 70.7-fold in hCMEC/D3 cells. In accordance with human brain microvessels, hCMEC/D3 expressed glucose and amino acids transporters. Treatment with the Wnt/b-catenin agonist, lithium chloride (LiCl), enriched the gene expression of ABCG2/BCRP and ABCC5/MRP5 and CYP1A1 by 5.6-fold, 2.5-fold and 9.1-fold, respectively. Similar to microvessels hCMEC/D3 cells highly expressed GSTs and the transcriptional factor AhR.PARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF