Formulation et stabilisation de complexes colloïdaux de polyélectrolytes à base de chitosane et de siRNA

Formulation and stabilization of colloidal polyelectrolyte complexes of chitosan and siRNA

• Auteur / Autrice : Tim Delas
• Direction : Christophe Schatz, Olivier Sandre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 22/03/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Chapel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Schatz, Olivier Sandre, Jean-Paul Chapel, Christensen Björn E., Martin Müller, Sylvie Crauste-Manciet, Stéphane Trombotto, Hervé Hillaireau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christensen Björn E., Martin Müller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligosaccharides

Petits ARN interférents

Chitosane

Mots clés libres

Chitosane

Oligosaccharide

SiRNA

Interactions électrostatiques

Complexes de polyélectrolytes

Stabilité colloïdale

Conjugué

Chitosan

Oligosaccharide

SiRNA

Electrostatic interaction

Polyelectrolyte complexes

Colloidal stability

Conjugates

Résumé

La présence de fortes interactions électrostatiques entre les acides nucléiques tel que l’ADN, l’ARN et des polycations permet l’élaboration de particules colloïdales appelées complexes de polyélectrolytes (PECs). Cette approche permettant la formation de vecteurs non-viraux pour la délivrance de matériel génétique a fait l’objet de nombreuses études basées sur l’utilisation de chitosane comme polycation. Dans le cadre de cette thèse, ce dernier a été étudié pour ses propriétés de complexation avec des petits ARN interférents (small interfering RNA, siRNA). Dans un premier temps, des oligosaccharides de chitosane (COS) ont fait l’objet d’une étude quant à leurs propriétés en solution et de complexation avec des siRNA. L’effet de longueur de chaîne sur la solubilité du chitosane et leur comportement complexant a pu être étudié. Par la suite, la stabilité colloïdale en conditions physiologiques des PECs formés à partir de chitosane et de siRNA a été abordée. La déprotonation du chitosane étant un élément rédhibitoire quant à la stabilité des complexes, l’introduction d’ions zinc lors de la formulation des complexes a permis une amélioration de la stabilité à pH physiologique. De plus, l’augmentation du degré d’acétylation du chitosane a également permis une nette amélioration de la stabilité des complexes à des concentrations physiologiques en sel. Avec l’introduction de zinc, une étude portant sur les interactions entre des ions métalliques et le siRNA a également été menée. Finalement, une nouvelle synthèse menant à la formation d’un nouveau copolymère à base de chitosane a été réalisée, permettant d’obtenir des structures encore inexplorées à base de chitosane telles que des micelles ou des structures de type conjugués.

The presence of strong electrostatic interactions between nucleic acids such as DNA, RNA and polycations leads to the formation of colloidal particles called polyelectrolyte complexes (PECs). This approach, which allows the formation of non-viral vectors for genetic material delivery, has been the subject of numerous studies based on the use of chitosan as polycation. In the framework of this thesis, the latter was studied for its complexing properties towards small interfering RNA (siRNA). First, chitosan oligosaccharides (COS) were studied for their solution properties and complexation properties with siRNA. The effect of chain length on the solubility of chitosan and their complexing behaviour was demonstrated. Subsequently, the colloidal stability of PECs formed between chitosan and siRNA under physiological conditions was addressed. As the deprotonation of chitosan is redhibitory for the stability of the complexes, it was shown that the introduction of zinc ions in the formulation of complexes allowed to improve their stability at physiological pH. Moreover, the increase in the degree of acetylation of chitosan also allowed a clear improvement in the stability of the complexes at physiological salt conditions. With the introduction of zinc, a study of the interactions between metal ions and siRNA was also carried out and was able to highlight the strong interactions involved between metal ions and siRNA. Finally, a new synthesis leading to the formation of a new chitosan-based copolymer was carried out, making it possible to obtain as yet unexplored chitosan-based structures such as micelles or conjugate-type structures.