Potentiel antidiabétique de métabolites de polyphénols : les urolithines

The objective of our thesis was to study the anti-diabetic potential of metabolites of ellagic acid tanins, present notably in pomegranate and nuts, that are formed by the colon microbiote. The metabolites are urolithins A, B, C and D.The first part of thesis is bibliographic and reviews: •The control of glycemic plasma levels, and in particular the role of insulin secretion in this process; •The pathophysiology of Type 2 Diabetes (T2D); •The various polyphenols and their metabolites, along with their potential anti-diabetic activity.The second part describes the effects of urolithins on various experimental models: •On a model of insulin secreting beta cells (the INS-1cell line), urolithins concentration-dependently amplified insulin secretion induced by glucose, but also by insulinotropic drugs used in the treatment of T2D such as a GLP-1 analogue or a sulfonylurea. In addition, urolithins were able to induce insulin secretion on cells rendered unresponsive to glucose by oxidative stress. •The insulinotropic effect of urolithins was also confirmed on isolated rat islets of Langerhans. •As urolithin C appeared to be the most promising antidiabetic compound, we further characterized its activity on an ex vivo model mimicking the physiological situation, the isolated infused pancreas. While urolithin C (20µM) had no effect in the presence of 5 mM glucose concentration, it amplified the stimulation of insulin secretion in the presence of 8.3mM glucose. The effect of urolithin C was also strictly glucose-dependent, as insulin secretion immediately returned to basal level when glucose concentration was switched from 8.3 to 5mM glucose in the presence of urolithin C. •We also conducted studies aiming at designing a validated methodology for rat plasma urolithin C determination using a liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry method. The applicability of this assay was demonstrated in a preclinical pharmacokinetic study carried out in rats receiving intraperitoneal administration of urolithin C (10mg/kg). We found that the urolithin C followed a three-compartment model, suggesting a long-term tissue storage of urolithin C.Some other (confidential) results, not described in this abstract, confirmed urolithin C as a potential glucose-dependent insulinotropic treatment for type 2 diabetes.Notre travail de thèse avait pour objet l’étude du potentiel anti-diabétique des urolithines A, B, C et D, métabolites de polyphénols formés par le microbiote colique à partir des tanins de l’acide ellagique (présents notamment dans la grenade et les noix). La première partie, bibliographique, constitue un rappel :•de la régulation de l’équilibre glycémique et le rôle de la sécrétion d’insuline dans cette régulation ; •de l ‘épidémiologie et la physiopathologie du diabète type 2 (DT2) ; •des polyphénols et leurs métabolites, ainsi que de leurs effets antidiabétiques potentiels.La seconde partie décrit les effets des urolithines sur différents modèles expérimentaux : •Sur un modèle de cellules β insulino-sécrétrices (lignée INS-1), les urolithines induisent une amplification concentration-dépendante de la sécrétion d’insuline induite par le glucose, mais également par d’autres sécrétagogues comme un analogue du GLP-1 ou une sulfonylurée (médicaments utilisés dans le diabète). Les urolithines préviennent également l’altération sécrétoire induite par un stress oxydant. •L’effet insulino-sécrétoire des urolithines a été confirmé sur îlots de Langerhans isolés. •L’urolithine C étant apparu comme le composé le plus prometteur, nous avons poursuivi la caractérisation de son activité sur un modèle ex vivo mimant la situation physiologique, le pancréas isolé perfusé. Alors que l’effet sécrétoire de l’urolithine C n’apparaît pas en présence de 5mM de glucose, l’urolithine C (20µM) a stimulé la sécrétion d’insuline dans des conditions de stimulation modérée de la sécrétion d’insuline par le glucose (8.3mM). Cet effet est strictement dépendant du glucose, la sécrétion d’insuline retournant immédiatement à son niveau basal lors du passage de 8,3 à 5mM de glucose en présence d’urolithine C. •Des études de pharmacocinétique ont permis de mettre au point une méthodologie de dosage plasmatique de l’urolithine C dans le plasma de rat par chromatographie liquide / ionisation electrospray /spectrographie de masse en tandem. Cette méthodologie a été appliquée à une première étude pharmacocinétique chez le rat après injection de 10mg/kg d’urolithine C par voie intra-péritonéale. Cette étude montre notamment que le profil pharmacocinétique suit un modèle à 3 compartiments et suggère un stockage tissulaire du composé.D’autres résultats (confidentiels) ne peuvent être évoqués dans ce résumé mais confirment l’intérêt potentiel de l’urolithine C dans le traitement du diabète de type 2 en tant que médicament insulinotrope dépendant du glucose