Formulation and evaluation of lipophenol derivatives to prevent macular degeneration
Formulations de dérivés lipophénoliques, évaluation in vitro et in vivo de leur efficacité contre la dégénérescence maculaire
Résumé
Age-related macular degeneration is a neurodegenerative pathology affecting photoreceptor cells through the production of a cytotoxic retinoid (A2E) linked to lipofuscin accumulation. This mechanism is also involved in hereditary macular dystrophies, such as Stargardt's disease, by a double carbonyl and oxidative stress. Lipophenolic derivatives (IP-DHA and Q-IP-DHA) capable of acting against carbonyl and oxidative stress have been synthesized in order to limit the degeneration of the photoreceptors of the macula. Promising results were obtained in vivo after administration of IP-DHA at 30mg/kg intravenously by inducing photoreceptor degeneration by acute light stress. The objective of this work is to evaluate the physicochemical and biopharmaceutical characteristics of these lipophenols in order to propose intravenous and oral formulations to be able to evaluate their effectiveness on animal models. The characterization of these lipophenols reveals that these molecules are BCS class IV (low soluble, low permeable). Thus, a micellar formulation improving the solubility of Q-IP-DHA was successfully developed; this formulation allowed to obtain a protection of the activity and integrity of the photoreceptors of 76% at a dose of 30mg/kg in the mouse. For the oral route, a self-nanoemulsifying formulation (SNEDDS) was used to improve the solubility and stability of IP-DHA in the gastrointestinal tract. A second oral formulation of lipid nanocapsules was optimized for Q-IP-DHA allowing a high loading rate and percentage of encapsulation. In vivo, these two formulations administered orally at 100mg/kg, limit the degeneration of photoreceptors in mice by 77% for IP-DHA and 100% for Q-IP-DHA after inducing their degeneration by an acute light stress. After the development of a chronic model of photoreceptor degeneration in mice, the protection of IP-DHA with SNEDDS formulation administered orally twice a day at 50mg/kg and 3 times a day at 33mg/kg showed its capacity to protect respectively 60% and 56% of the photoreceptors of mice over 1 week. In conclusion, the formulations developed allow the intravenous and oral delivery of lipophenols and highlight their ability to protect photoreceptors in different animal models, thus showing their potential in the development of treatments for macular degeneration and Stargardt disease.
La dégénérescence maculaire liée à l'âge est une pathologie neurodégénérative affectant les cellules photoréceptrices par la production d'un rétinoïde cytotoxique (A2E) lié à l'accumulation de lipofuscine. Ce mécanisme est également impliqué dans les dystrophies maculaires héréditaires, comme la maladie de Stargardt, par un double stress carbonylé et oxydant. Des dérivés lipophénoliques (IP-DHA et Q-IP-DHA) capables d'agir contre le stress carbonylé et oxydant ont été synthétisés afin de limiter la dégénérescence des photorécepteurs de la macula. Des résultats prometteurs ont été obtenus in vivo après administration de l’IP-DHA à 30mg/kg par voie intraveineuse en induisant la dégénérescence des photorécepteurs par un stress lumineux aigu. L’objectif de ces travaux de thèse est d’évaluer les caractéristiques physico-chimiques et biopharmaceutiques de ces lipophénols afin de proposer des formulations intraveineuse et orale adaptées pour pouvoir évaluer leur efficacité sur des modèles animaux. La caractérisation de ces lipophénols révèle que ces molécules sont de BCS classe IV (faiblement soluble, faiblement perméable). Ainsi, une formulation micellaire améliorant la solubilité de la Q-IP-DHA et garantissant que l’actif ne précipite pas après injection intraveineuse a été développée avec succès ; cette formulation a permis d’obtenir une protection de l’activité et de l’intégrité des photorécepteurs de 76 % à une dose de 30mg/kg chez la souris. Pour la voie orale, une formulation auto-nanoémulsifiante (SNEDDS), stable à la dilution, a permis d’améliorer la solubilité et la stabilité de l’IP-DHA dans le tractus gastro-intestinal. Une seconde formulation orale de nanocapsules lipidique a été optimisée pour la Q-IP-DHA permettant un taux de chargement et un pourcentage d’encapsulation élevé. In vivo, ces deux formulations administrées par voie orale à 100mg/kg, permettent de limiter la dégénérescence de photorécepteurs des souris de 77 % pour l’IP-DHA et de 100% pour la Q-IP-DHA après avoir induit leur dégénérescence par un stress lumineux aigu. Après mise au point d’un modèle chronique de dégénérescence des photorécepteurs des souris, la protection de l’IP-DHA sous formulation SNEDDS administrée par voie orale 2 fois par jour à 50mg/kg et 3 fois par jour à 33mg/kg a mis en avant sa capacité de protéger respectivement de 60 % et 56 % les photorécepteurs des souris sur 1 semaine. En conclusion, les formulations développées permettent la délivrance intraveineuse et orale de lipophénols et mettent en avant leur capacité à protéger les photorécepteurs de différents modèles animaux, montrant ainsi leur potentiel dans le développement de traitements de la dégénérescence maculaire et de la maladie de Stargardt.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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