Synthèse de nanoconjugués PEG-PLA pour des applications biomédicales : libération contrôlée et Imagerie

Synthesis of nanoconjuguate PEG-PLA for biomedical applications : drug delivrery and Imaging

• Auteur / Autrice : Gwenaëlle Gontard
• Direction : Abderrahmane Amgoune, Didier Bourissou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, biologie, santé
• Date : Soutenance le 13/06/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée (Toulouse ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie médicale

Principes actifs (pharmacologie)

Médicaments -- Conception

Mots clés libres

PEG

PLA

PCL

Polymérisation par ouverture de cycle (ROP)

PH sensible

Imagerie

Nanoparticules

Ring opening polymerization (ROP)

PH sensitive

Imaging

Nanoparticles

PEG

PLA

PCL

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre Sanofi à Vitry-sur-Seine et le Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée (LHFA) à Toulouse, et a pour but de développer de nouveaux nanovecteurs à base de conjugués polymériques biodégradables et biocompatibles capables d’encapsuler, de transporter et de libérer des agents thérapeutiques. Les travaux précédemment réalisés au laboratoire, ont montré que la libération de principes actifs hydrophobes, tels que le Cabazitaxel de la famille des taxanes, pouvait être contrôlée grâce à l’architecture de conjugués de nature PEG-PLA. Dans le premier chapitre, une étude a été menée afin d’améliorer la cinétique de libération du principe actif, en tirant profit de la différence de pH qui réside entre les tissus sains et les tissus cancéreux. Différents liens (reliant le principe actif au copolymère) ayant un comportement pH dépendant ont été étudiés, comme l’hydrazone, l’acétal et le β-thiopropionate. La liaison ester boronique, dynamique en fonction du pH, a aussi été étudiée dans le but de déstructurer la NP et permettre indirectement d’améliorer la libération du principe actif. La synthèse et l’évaluation des divers conjugués ont montré que la structure polymérique amphiphile des conjugués inhibait considérablement le comportement pH dépendant attendu. Dans le second chapitre, plusieurs technologies comme le ciblage, permettant de diriger la NP dans l’organisme, ou l’imagerie permettant de les visualiser, ont été étudiées. L’influence de la structure des conjugués de forme Y et L sur les propriétés de reconnaissance et d’imagerie a été analysée. La structure Y offre quelques avantages quant à la quantité de ligand requise pour obtenir un ciblage actif optimal ainsi qu’une meilleure visualisation, en comparaison des résultats obtenus avec les conjugués L. La méthode de co-nanoformulation a permis de faire varier la quantité de ligand ou de sonde d’imagerie au sein des NPs. Dans le troisième chapitre, la synthèse et l’efficacité de sels de (bi)pyridinium comme catalyseurs pour la ROP de l’ε-caprolactone sont présentées. Un phénomène de coopérativité avec des bipyridiniums, dications donneurs de deux liaisons hydrogènes (IHBD) a été mis en évidence pour l’activation de l’ε-caprolactone, avec des activités en ROP plus importante en comparaison des systèmes impliquant la participation d’une seule liaison H. Les meilleurs systèmes ont pu être évalués plus en détail et ont permis d’accéder à des polymères de masses définies allant jusqu’à 13 000 g/mol.

This PhD thesis is based on a joint between Sanofi in Vitry-sur-Seine and LHFA. This work consists in the development of new nanovectors based on biodegradable and biocompatible polymerics conjugate that enable to encapsulate, transport and deliver therapeutic agents. Previous works in the laboratory have shown that the release of hydrophobic drugs, such as Cabazitaxel, a taxane derivative, could be controlled by the architecture of the conjugated PEG-PLA. In the first chapter, a study was realized to improve the release kinetics of the drug, taking advantage of the difference of pH between healthy and cancerous tissue. Different linkers (linking the drug to the copolymer) having a pH dependent behavior have been studied, such as hydrazone, acetal and β-thiopropionate. The boronic ester bonding, dynamic function of pH, was also studied in order to destroy the NP and indirectly improve the release of drug. The synthesis and the evaluation of various conjugates have shown that the amphiphilic polymeric structure of the conjugates significantly inhibited the expected pH-dependent behavior. In the second chapter, several technologies such as targeting or imaging were studied. The influence of the Y and L-shape on the recognition and imaging properties was analyzed. The Y-shape offers advantages like the amount of ligand required for optimal active targeting and better visualization, in comparison with the results obtained with the L conjugates. The method of co-nanoformulation allowed to adjust the ligand amount or imaging probe within the NPs. In the third chapter, the synthesis and efficiency of (bi)pyridinium salts as catalysts for the ROP of ε-caprolactone are presented. A collaborative behavior with dication bipyridiniums is bearing two hydrogen bonds (IHBD) was demonstrated for the activation of the ε-caprolactone, with greater ROP activities compared to systems involving the participation of only one H bond. The best systems were evaluated in more details and allowed access to polymers with a molecular weight of up to 13 000 g / mol.