Methylglyoxal (MGO) is a highly reactive metabolite of glucose present at elevated levels in diabetic patients. Its cytotoxicity is associated with endothelial dysfunction, which plays a role in cardiovascular and cerebrovascular complications. Although curcumin has many therapeutic benefits, these are limited due to its low bioavailability. We aimed to improve the bioavailability of curcumin and evaluate a potential synergistic effect of curcumin and reconstituted high-density lipoprotein (rHDL) nanoparticles (Cur-rHDLs) on MGO-induced cytotoxicity and oxidative stress in murine cerebrovascular endothelial cells (bEnd.3). Cur-rHDL nanoparticles (14.02 ± 0.95 nm) prepared by ultracentrifugation and containing curcumin were quantified by LC–MS/MS. The synergistic effect of cur-rHDL nanoparticles was tested on bEnd.3 cytotoxicity, reactive oxygen species (ROS) production, chromatin condensation, endoplasmic reticulum (ER) stress, and endothelial barrier integrity by impedancemetry. The uptake of curcumin, alone or associated with HDLs, was also assessed by mass spectrometry. Pretreatment with Cur-rHDLs followed by incubation with MGO showed a protective effect on MGO-induced cytotoxicity and chromatin condensation, as well as a strong protective effect on ROS production, endothelial cell barrier integrity, and ER stress. These results suggest that Cur-rHDLs could be used as a potential therapeutic agent to limit MGO-induced dysfunction in cerebrovascular endothelial cells by enhancing the bioavailability and protective effects of curcumin.

Le diabète est un problème majeur de santé publique. Il est caractérisé par une hyperglycémie, une résistance à l’insuline et est associé à des complications macro et micro vasculaires. En situation de diabètes, la concentration de méthylglyoxal (MGO) est augmentée. Le MGO est un précurseur des produits avancés de glycation (AGE) et il induit un stress oxydatif, une inflammation et un stress du réticulum endoplasmique. Ces stress jouent un rôle important dans les dysfonctions endothéliales et de la barrière hématoencéphalique ainsi que dans le retard de réparation des lésions. L’objectif de ma thèse a été d’améliorer la délivrance de curcumine, une molécule d’origine végétale. La curcumine a plusieurs effets bénéfiques tel que des activités anti oxydantes et anti inflammatoires, mais ces effets sont limités par son hydrophobicité. Des nanovecteurs tel que des protéines de hautes densités (HDL) ou des micelles peuvent améliorer la délivrance de la curcumine. L’effet de la curcumine, vectorisée par des HDL ou par des micelles, a été évaluée dans deux modèles différents : la protection de cellules endothéliales en présence de MGO in vitro et in vivo, la régénération de la nageoire caudale chez le poisson zèbre. Des nanoparticules de rHDL associées avec la curcumine (Cur-rHDLs) ont été préparées par ultracentrifugation après avoir mélangé brièvement les HDL avec la curcumine. Une analyse par LC-MS/MS a permis de quantifier la curcumine associée aux HDL. Les cellules endothéliales cérébrales Bend3 ont été prétraitées 1 heure en présence de rHDL, de curcumine ou de Cur-rHDLs puis incubées en présence de MGO. Sur des cellules traitées par du MGO, la Cur-rHDLs a montré un effet protecteur en réduisant la cytotoxicité, la production d’espèces radicalaires d’oxygène, le stress du réticulum endoplasmique et la condensation de la chromatine. Elle améliore également l’intégrité des cellules endothéliales compromise par le MGO. La Cur-rHDLs a un effet synergique en comparaison des effets de la curcumine ou des rHDLs seuls. Des micelles de polysaccharide d’algues (des carraghénanes) associées avec de la curcumine (Cur-micelles) ont été préparées en copolymérisant des oligocarraghénanes (carraghénanes digérées) avec du polycaprolactone. La curcumine a été associée aux micelles par la méthode d’évaporation de l’acétone. Les Cur-micelles ont été caractérisées par des analyses de spectroscopie de résonance magnétique nucléaire et de diffusion dynamique de la lumière. Dans ce modèle, les Cur-micelles augmentent le recrutement des macrophages et des neutrophiles au site de la lésion ainsi que la taille de la surface de la nageoire régénérée. Les Cur-micelles ont également un effet synergique en comparaison des effets de la curcumine ou des micelles seules. Ces travaux montrent les effets bénéfiques des Cur-rHDLs sur des cellules endothéliales en présence de MGO et des Cur-micelles sur la régénérescence de la nageoire caudale des poissons zèbres. Ils permettent une meilleure compréhension de ces approches et ouvrent de nouvelles perspectives de recherche pour le développement de thérapies dans le cadre de complications vasculaires associées au diabète.