UPThèses

Face à la pénurie de nouveaux anti-infectieux et à l’émergence toujours plus importante d’agents infectieux multi-résistants, il est primordial de mieux utiliser l’arsenal thérapeutique à notre disposition. Cela peut passer par l’utilisation de nouvelles voies d’administration afin d’agir plus efficacement localement. Pour traiter des infections pulmonaires, l’inhalation ou la nébulisation apparaissent comme des voies logiquement intéressantes. Il a été montré précédemment que les molécules plutôt hydrophiles étaient des bonnes candidates à cette voie d’administration car l’épithélium pulmonaire leur était peu perméable et que le principe actif était séquestré au niveau du poumon. A l’inverse, pour les composés lipophiles qui diffusent rapidement à travers l’épithélium, l’administration pulmonaire ne présente que peu d’intérêt thérapeutique. La situation se complexifie dans le cas de la nébulisation de promédicaments et/ou lorsque des pompes d’efflux interviennent dans la distribution pulmonaire des anti-infectieux. Afin de mieux caractériser le rôle des pompes d’efflux dans la distribution pulmonaire des anti-infectieux in vitro et leur impact in vivo, la distribution pulmonaire de plusieurs anti-infectieux a été évaluée selon un protocole standardisé chez le rat, permettant de mesurer et donc de comparer les concentrations libres plasmatiques et dans le liquide épithélial pulmonaire (ELF) après administrations systémique et intratrachéale. Le premier travail porte sur la distribution pulmonaire de l’oseltamivir, un anti-viral actif contre la grippe, qui est administré sous forme de promédicament (oseltamivir phosphate (OP)). Il a été montré in vitro que l’OP (non actif) est substrat de pompes d’efflux et que ce transport actif se caractérise in vivo par des concentrations locales plus élevées d’OP dans l’ELF que dans le plasma quelle que soit la voie d’administration (intraveineuse ou nébulisation). Cependant, ces fortes concentrations pulmonaires en promédicament n’ont que peu d’effet sur les concentrations pulmonaires en molécule active (oseltamivir carboxylate (OC)), du fait d’une faible conversion locale en composé actif et de la perméabilité pulmonaire de l’OC. La deuxième étude présente le cas des oxazolidinones (linézolide et tédizolide) utilisées pour traiter les infections à Gram positif pour lesquels des études in vivo préalablement réalisées chez l’homme avaient montrées des concentrations locales (ELF) supérieures aux concentrations plasmatiques après administration orale. Ces données ont été retrouvées chez le rat selon notre protocole standardisé et complétées avec des données après nébulisation, suggérant un rôle majeur des transporteurs dans ladiffusion pulmonaire notamment du tedizolide. Cependant, les études de perméabilité membranaire et d’inhibition in vitro réalisées sur un modèle cellulaire (NCI-H441) n’ont pas pu mettre en évidence le rôle de ces transporteurs d’efflux sur les concentrations pulmonaires élevées. D’autres explications ont été envisagées comme la liaison à des protéines dans l’ELF ou encore la pénétration intracellulaire des principes actifs. En conclusion, ces études in vivo et in vitro sur 4 composés nous ont permis d’améliorer nos connaissances sur les paramètres qui gouvernent la diffusion pulmonaire des anti-infectieux telles que la perméabilité et l’affinité pour des transporteurs d’efflux et de montrer la complexité d’extrapolation in vitro/in vivo.

Dans ce travail de thèse, l'efficacité de la voie intrapulmonaire et les paramètres biopharmaceutiques influençant la diffusion pulmonaire après nébulisation d'antibiotiques ont été évalués. La présence et l'impact de certaines pompes d'efflux dans un modèle in vitro de cellules primaires épithéliales pulmonaires de rat ont été testés. Trois fluoroquinolones et la colistine ont été utilisées comme molécules de référence. La combinaison des molécules testées a permis d'obtenir une vue d'ensemble des caractéristiques de diffusion intrapulmonaire des antibiotiques. L'étude in vivo avec les fluoroquinolones a démontré que les concentrations pulmonaires de ces molécules sont plus importantes que dans le plasma, probablement dû à la présence des transporteurs comme la glycoprotéine-P. La présence de ces transporteurs a été confirmée dans le modèle de cellules pulmonaires de rats. L'étude in vivo avec la colistine a montré qu'une lente diffusion pourrait conférer un avantage à la nébulisation par rapport à l'administration intraveineuse. En conclusion, l'administration par nébulisation des molécules, qui traversent les tissus lentement (colistine), pourrait être avantageuse, alors que pour d'autres, qui traversent vite la barrière (fluoroquinolones), la voie nébulisée pourrait ne pas présenter des avantages par rapport à la voie intraveineuse. De plus, les résultats ont démontré qu'une faible perméabilité à travers le poumon (colistine) pourrait donner un avantage à la nébulisation des antibiotiques, tandis qu'une affinité pour des transporteurs (fluoroquinolones) semble présenter un intérêt aussi bien dans le cadre d'une nébulisation que d'une administration intraveineuse.

L'émergence rapide de bactéries résistantes et l’absence de nouveaux traitements efficaces ont conduit à réutiliser d’anciens antibiotiques. Le chloramphenicol (CHL) et le thiamphenicol (THA) ont ainsi été proposés pour traiter les infections respiratoires multirésistantes. Leur administration directe dans les poumons sous forme d’aérosols thérapeutiques devrait augmenter leur efficacité et minimiser l’exposition systémique responsable d’effets secondaires, en particulier lors de traitements prolongés. Ce travail de thèse a eu pour objectifs de réaliser des étudies biopharmaceutiques et de développer des formulations d’aérosols pour la voie pulmonaire. La perméabilité membranaire du CHL et du THA a été évaluée sur le modèle d’épithélium bronchique Calu-3 et leur pharmacocinétique a été réalisée chez le rat après administrations intratrachéale et intraveineuse. La perméabilité membranaire in vitro du CHL s’est révélée élevée, et intermédiaire pour le THA. Les deux antibiotiques sont substrats de transporteurs membranaires d’efflux. Les études pharmacocinétiques, cohérents avec les études in vitro, ont montré un impact nul de la voie d’administration dans cas du CHL et modéré dans le cas du THA. Par conséquent, pour prolonger l’exposition pulmonaire à ces antibiotiques, des formulations à libération prolongées basées sur des nanoparticules ont été incluses dans des poudres sèches de microsphères pour inhalation. Ces poudres se caractérisent par une teneur optimale, des propriétés aérodynamiques satisfaisantes et un profil de libération prolongée, et sont donc prometteuses pour l’administration pulmonaire de CHL ou de THA sous la forme d’aérosols.