Caractérisation des nanoparticules siRNA-Squalène et étude de leur transport et internalisation

Characterization of siRNA-Squalene Nanoparticles and Study of Their Transport and Internalization

• Auteur / Autrice : Marie Caillaud
• Direction : Liliane Massade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies et hormones du système nerveux (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Desmaële
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Chanéac, Chantal Pichon, Juliette Vergnaud-Gauduchon, Miryana HéMADI
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Corinne Chanéac, Chantal Pichon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de délivrance de médicaments

Thérapie par l'interférence par ARN

Dissertation universitaire

Nanomédecine

Couronne protéique

Mots clés libres

SiRNA

Nanoparticules

Squalène

Thérapie ciblée

Transport

SiRNA

Nanoparticles

Squalene

Targeted therapy

Transport

Résumé

Les siRNA constituent une thérapie ciblée pour les cancers à oncogène de fusion (réarrangement chromosomique se produisant uniquement dans les cellules tumorales) et les maladies monogéniques neurodégénérative comme la maladie de Charcot-Marie-Tooth (pathologie démyélinisante du système nerveux périphérique). En effet, les siRNA sont spécifiques de la séquence d’ARNm d’un gène cible à inhiber, mais sont instables dans les milieux biologiques. Pour les protéger de la dégradation et les véhiculer, nous avons conjugué, par chimie clic sans cuivre le brin sens du siRNA à un lipide naturel précurseur du cholestérol, le squalène (SQ). Le bioconjugué résultant est ensuite hybridé avec le brin antisens puis nanoprécipité. Notre étude s’est intéressée à étudier les caractéristiques physicochimiques des NPs et à montrer les interactions se produisant in vivo avec le sérum. La compréhension des mécanismes impliqués dans le transport et l’internalisation des NPs a pour objectif de proposer une nanomédecine personnalisée basée sur l’utilisation des NPs siRNA-SQ. Nos résultats montrent qu’en solution aqueuse, les NPs siRNA-SQ ont un diamètre d’environ 200 nm de diamètre, sont chargées négativement (potentiel ζ ~ -35 mV) et de forme sphérique. Par des méthodes physicochimiques et biologiques, nous montrons que les NPs siRNA-SQ interagissent avec les deux principales composantes du sang, l’albumine et les lipoprotéines de basse densité, permettant leur transport vers les tissus cibles (tumeurs et nerfs périphériques). Les NPs siRNA-SQ ont montré une efficacité thérapeutique dans différentes modèles pathologiques corrélée avec une inhibition des gènes cibles. Cependant, in vitro, aucune activité inhibitrice n’a été observée sans utilisation d’un agent transfectant. Nos expériences montrent que la charge négative de ces NPs empêche leur internalisation par répulsion électrostatique avec la membrane cellulaire également chargée négativement. En présence des composantes du sérum, la charge négative des NPs siRNA-SQ est neutralisée. Pour conclure, nous montrons qu’après injection intraveineuse, les NPs siRNA-SQ interagissent avec les composantes majeures du sang, transportées par les lipoprotéines pour être internalisées dans le tissu pathologique.

The siRNA are a targeted therapy for cancers with fusion oncogenes (chromosomal rearrangement occurring only in tumor cells) and neurodegenerative monogenic diseases such as Charcot-Marie-Tooth disease (demyelinating pathology of the peripheral nervous system). Indeed, siRNAs are specific for the mRNA sequence of a target gene to be inhibited but are unstable in biological media. To protect them from degradation and to transport them, we have conjugated, by copper-free click chemistry, the sense strand of the siRNA to a natural lipid precursor of cholesterol, squalene (SQ). The resulting bioconjugate is then hybridized with the antisense strand and nanoprecipitated. Our study focused on studying the physicochemical characteristics of NPs and showing the interactions occurring in vivo with the serum. The understanding of the mechanisms involved in the transport and internalization aims to propose a personalized nanomedicine based on the use of siRNA-SQ NPs. Our results show that in aqueous solution, siRNA-SQ NPs have a diameter of about 200 nm, are negatively charged (potential ζ ~ -35 mV) and spherical in shape. Using physicochemical and biological methods, we show that siRNA-SQ NPs interact with the two main components of blood, albumin and low-density lipoproteins, allowing their transport to target tissues (tumors and peripheral nerves). siRNA-SQ NPs have shown therapeutic efficacy in different pathological models correlated with inhibition of target genes. However, in vitro, no inhibitory activity was observed without the use of a transfecting agent. Our experiments show that the negative charge of these NPs prevents their internalization by electrostatic repulsion with the cell membrane also negatively charged. In the presence of serum components, the negative charge of siRNA-SQ NPs is neutralized. To conclude, we show that after intravenous injection, siRNA-SQ NPs interact with the major components of the blood, transported by lipoproteins to be internalized in the pathological tissue.