Délivrance ciblée d’un agoniste de TLR2 par des nanoparticules d’acide polylactique et évaluation de l’efficacité thérapeutique contre les hépatites chroniques virales B

Targeted delivery of a TLR2 agonist by nanoparticles based on polylactic acid and evaluation of the therapeutic efficiency against hepatitis B chronic infections

• Auteur / Autrice : Myriam Lamrayah
• Direction : Bernard Verrier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de la vie. Biologie. Santé
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biologie tissulaire et d'ingénierie thérapeutique (Lyon ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Roselyne Boulieu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Verrier, Roselyne Boulieu, Laurence Motte, Patrick Soussan, Florence Delié, Geneviève Inchauspé, David Durantel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Motte, Patrick Soussan, Florence Delié

Mots clés

Mots clés contrôlés

Foie -- Maladies -- Aspect immunologique

Acide polylactique

Nanoparticules

Hépatite B

Mots clés libres

Nanoparticules

Acide polylactique

Hépatite B

Immunomodulation

Pam3csk4

Biodistribution

Traitement antiviral

Ciblage hépatique

Nanoparticles

Polylactic acid

Hepatitis B

Immunomodulation

Pam3csk4

Biodistribution

Antiviral treatment

Liver targeting

Résumé

Le virus de l’hépatite B est devenu un problème majeur de santé publique malgré l’existence d’un vaccin prophylactique efficace et des agents antiviraux améliorant le confort des patients. Près d’un million de personnes en meurt chaque année, des suites de complications (cirrhose, carcinome hépatocellulaire). Il est donc nécessaire de mettre au point des nouvelles stratégies antivirales pour élargir le spectre de traitements disponibles afin d’éradiquer ce virus. Les approches innovantes en traitements curatifs exploitent la combinaison de deux stratégies complémentaires, à savoir l’immunomodulation du système immunitaire pour que l’hôte contrôle plus efficacement l’infection et une action antivirale directe per se afin d’obtenir une clairance fonctionnelle. Malgré de nombreux essais, ces approches sont actuellement peu concluantes, suite à leur toxicité importante, notamment sur les organes non directement ciblés et une faible efficacité antivirale à long terme. L’utilisation d’outils nanotechnologiques, capables de véhiculer un actif tout en le protégeant permet de pallier ces effets par ciblage spécifique de l’organe d’intérêt, tel que le foie, et de prolonger leur action par relargage prolongé. Ce travail de thèse, nous a permis de développer une stratégie thérapeutique innovante à base de nanoparticules biodégradables d’acide polylactique (PLA) contenant un ligand de Toll-Like-Receptor (TLR), à savoir le Pam3CSK4, et fonctionnalisées par un peptide ciblant spécifiquement les hépatocytes, lieu d’accumulation du virus HBV. Nous avons ainsi pu : 1) caractériser précisément les mécanismes de vectorisation du ligand de TLR par étude physico-chimique et modélisation bio-informatique puis corréler l’efficacité de vectorisation à l’activation du récepteur (Lamrayah M et al, 2019), 2) étudier la biodistribution des candidats thérapeutiques par différentes techniques d’imagerie : non invasive en corps entier pour un suivi longitudinal (tomographie à fluorescence), ou ex vivo par immunofluorescence sur coupes d’organes pour montrer l’efficacité du ciblage hépatocytaire, 3) Valider l’efficacité antivirale des formulations par expérimentations in vitro sur des modèles cellulaires hépatocytaires, puis in vivo dans un modèle murin de souris infectées par AAV-HBV. L’ensemble de ces résultats nous ont ainsi conduits à proposer une nouvelle classe de traitements antiviraux utilisant des particules de PLA fonctionnalisées par un peptide de ciblage

Hepatitis B virus is considered as a global burden despite an efficient prophylactic vaccine and antiviral therapies improving patient’s lifetime. Almost one million people die per year worldwide, mostly from complications as cirrhosis or hepatocarcinoma. Thus, it is crucial to develop novel antiviral strategies to broaden the spectrum of available treatment in order to eradicate the virus. Innovative approaches to achieve complete HBV cure (defined by HBsAg clearance in addition with cccDNA elimination) exploit combination of immunomodulation and antiviral action. In this way, the host immune system, inhibited by the virus, is reactivated and thus, allows the organism to struggle autonomously after the direct antiviral action. Despite numerous trials, clinical development of such strategies has been trivial, largely due to systemic toxicity in healthy organs and weak prolonged antiviral effect. Drug delivery systems, such as nanotechnologies, are capable to overcome these side effects by specific delivery such as here the liver, by molecular protection and prolonged release. This thesis project allowed us to investigate a novel therapeutic strategy based on biodegradable polylactic acid (PLA) nanoparticles entrapping a Toll-Like-Receptor (TLR) ligand, named Pam3CSK4, and functionalized with a specific-hepatocyte peptide, which allow the targeting of liver cells of interest. We were able to: 1) precisely characterize the mechanism of TLR ligand vectorization by physico-chemical evaluation and molecular modeling, then correlated with TLR activation efficiency (Lamrayah et al, 2019), 2) study the biodistribution of therapeutic candidates by different imaging systems: non invasive in mouse whole body for a longitudinal follow-up (fluorescence molecular tomography), or by ex vivo experiments using immunofluorescence staining to show the hepatocyte targeting efficiency, 3) validate the antiviral efficiency of formulations in vitro using hepatocyte cell line models, and in vivo on a AAV-HBV infected murine model. This set of results led us to propose a novel class of antiviral treatments using PLA particles functionalized with a targeting peptide