Study of the effect of active agents and nanovectors on the permeability of a hydrophilic product through liposome membranes containing different cholesterol content

La stabilité membranaire et particulièrement la perméabilité de la membrane constitue un sujet de préoccupation dans la conception des formulations liposomiales visant la délivrance des principes actifs. La composition membranaire des liposomes dictent les propriétés de la membrane : le taux de cholestérol (CHOL) joue alors un rôle primordial dans le maintien de la perméabilité membranaire. Ainsi, ce travail de recherche vise à étudier l’effet du CHOL sur la perméabilité membranaire des liposomes formés de DPPC et de différents taux de CHOL en présence d’agents actifs et de nanovecteurs. Les liposomes formés de DPPC et de CHOL et encapsulant un agent fluorescent hydrophile, la sulforhodamine B (SRB), sont préparés par la méthode d’évaporation en phase inverse suivie d’une extrusion. L’étude de perméabilité membranaire est effectuée en suivant le relargage de la SRB des liposomes au cours du temps et à 37 ºC. Dans un premier temps, l’effet d’une série de 22 composés des huiles essentielles (HE) sur la perméabilité membranaire des liposomes a été étudiée. Les résultats ont démontré que la perméabilité membranaire dépend principalement de la structure de la molécule de HE, son hydrophobicité ainsi que le taux de CHOL dans la membrane. Il ressort également de cette étude que le CHOL réduit l’effet des composés de HE et cet effet disparaît pour des taux supérieurs à 40 % CHOL. Dans un deuxième temps, l’effet de 7 cyclodextrines (CDs) sur la perméabilité membranaire des liposomes a été étudié. Les résultats ont révélé la dépendance de l’effet de ces CDs de plusieurs facteurs notamment : le taux de CHOL, la concentration de la CD, son type qui est déterminé par son affinité pour les composants lipidiques de la membrane ainsi que le temps d’incubation. Les membranes pauvres en CHOL étaient sensibles aux CDs qui présentent une affinité aux phopholipides alors que les membranes riches en CHOL étaient sensibles aux CDs capables d’extraire le CHOL de la membrane. La dernière étude porte sur l’effet des complexes d’inclusion HP-β-CD/thymol et RAMEB/thymol sur la perméabilité des membranes liposomiales formées de DPPC et CHOL au rapport molaire 1:1. Nous avons trouvé que l’inclusion du thymol dans la cavité de l’HP-β-CD protège la membrane de l’effet du thymol alors son inclusion dans la RAMEB protège la membrane de l’effet de la RAMEB. L’ensemble de ces résultats contribue à la compréhension des facteurs modulant la perméabilité membranaire et au développement des formulations liposomiales stables pour l’encapsulation des molécules bioactives et des nanovecteurs tels que les CDs et les complexes d’inclusion CD/invité.The membrane stability and particularly the permeability of the membrane remains a matter of concern in the design of liposomal formulations aiming the delivery of active ingredients. The membrane composition of liposomes dictates the properties of the membrane: the cholesterol (CHOL) content plays a key role in maintaining the membrane permeability. Hence, our work aims to study the effect of CHOL on the membrane permeability of liposomes composed of DPPC and different CHOL content in the presence of active agents and nanovectors. Liposomes made of DPPC and CHOL and encapsulating a hydrophilic fluorescent agent, the sulforhodamine B (SRB), are prepared by the reverse phase evaporation method followed by extrusion. The membrane permeability study is carried out by following the release of SRB from liposomes over time at 37 ºC. First, the effect of a series of 22 essential oil (EO) compounds on the membrane permeability of liposomes was investigated. The results demonstrated that the membrane permeability mainly depends on the structure of the EO molecule, its hydrophobicity as well as the CHOL content in the membrane. It was also found that CHOL reduces the effect of HE compounds, and this effect disappears beyond 40% CHOL. Secondly, the effect of 7 cyclodextrins (CDs) on the membrane permeability of liposomes was studied. The obtained results revealed the dependence of the effect of these CDs on many factors including: the CHOL content, the concentration of the CD, its type which is determined by its affinity for the lipid components of the membrane as well as the time of incubation. CHOL poor membranes were sensitive to CDs showing a high affinity to phospholipids while CHOL rich membranes were sensitive to CDs that can extract CHOL from the membrane. Finally, we studied the effect of HP-β-CD / thymol and RAMEB / thymol inclusion complexes on the permeability of liposomal membranes composed of DPPC and CHOL at the molar ratio 1: 1. It was found that the inclusion of thymol in the cavity of HP-β-CD protects the membrane from the effect of thymol while its inclusion in RAMEB protects the membrane from the effect of RAMEB. All of these results contribute to the better understanding of the factors modulating the membrane permeability and to the development of stable liposomal formulations for the encapsulation of bioactive molecules and nanovectors such as CDs and CD / guest inclusion complexes