Nanoparticules de chitosane pour la délivrance de micro-ARN en vue de la régénération du muscle cardiaque

Chitosan-based nanoparticles for the delivery of micro-RNA for regeneration of the cardiac muscle

• Auteur / Autrice : Hussein Genedy
• Direction : Alexandra Clayer, Thierry Delair
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/06/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Briançon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Saulnier, Christophe Schatz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Saulnier, Christophe Schatz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Innovations médicales

Thérapeutique

Cardiopathies

Cardiomyocytes

Chitosane

Emploi en thérapeutique -- Essais

Nanoparticules

Mots clés libres

Chitosane

Nanoparticules

Complexation polyélectrolyte

Micro-ARN

Cardiomyocytes

Chitosan

Nanoparticles

Polyelectrolyte complexation

Micro-RNA

Cardiomyocytes

Résumé

La cardiopathie ischémique (CI) est la principale cause de décès dans les pays développés, mais aucun traitement n'est disponible. Une stratégie de traitement pour régénérer le tissu cardiaque pourrait être de favoriser la prolifération des cardiomyocytes (CMs) dans la zone infarcie. Certains micro-ARNs (miARNs) semblent bien adaptés à cette classe de produits thérapeutiques très innovants car ils peuvent induire localement la prolifération des CMs. Cependant, pour délivrer efficacement ces miARN, des nanovecteurs sont nécessaires pour les protéger d'un clivage rapide dans le milieu extracellulaire et assurer leur internalisation par les CMs. Idéalement, ces NP doivent être formulées avec des composants sûrs, des procédés « verts » et avoir une longue durée de conservation pour garantir des conditions simples de stockage et de distribution. Nous avons développé des nanoparticules de chitosane (un polysaccharide cationique biodégradable et biocompatible) obtenues par complexation polyélectrolyte (PEC) : un procédé simple réalisé à température ambiante sans solvant organique ni cisaillement élevé. L’impact de différents paramètres a été étudié, comme certains paramètres structuraux des polymères. Ensuite, un acide nucléique modèle a été utilisé pour tester la capacité de chargement des NPs. Puis les NPs ont été chargées cette fois-ci avec le miARN thérapeutique prévu (miR-199a-3p) et leur cytotoxicité et efficacité ont été évaluées in vitro et in vivo. De plus, un agent ciblant le cœur, l'acide tannique (TA), a également été étudié pour décorer la surface des NPs. L'utilisation d'un procédé vert telle que la complexation de polyélectrolytes pour la formulation de NPs stables à base de CS s'est avérée appropriée et sûre pour l'encapsulation et la délivrance de miARNs au tissu cardiaque.

Ischemic heart disease (IHD) is the main cause of death in developed countries, yet no cure is available. One treatment strategy to regenerate the heart tissue could be to promote proliferation of cardiomyocytes (CMs) in the infarcted region. Some microRNAs (miRNAs) seem well suited for this class of ground-breaking therapeutics as they can locally induce cardiomyocyte proliferation. However, to deliver miRNAs efficiently, nanocarriers are required to protect them from rapid cleavage in the extracellular milieu and ensure uptake by cardiomyocytes. Ideally, these vehicles should be formulated with safe components via green processes and have a long shelf life to ensure simple conditions of storage and distribution. We developed nanoparticles (NPs) of chitosan (CS) (a biodegradable biocompatible cationic polysaccharide) formulated by polyelectrolyte complexation (PEC): a simple process carried out at room temperature using no organic solvent nor high shear. The impact of different parameters was investigated, such as some structural parameters of polymers. Then a model nucleic acid (Poly dT) was used to test the loading ability of NPs. Finally, the NPs were loaded with the intended therapeutic miRNA (miR-199a-3p) and their safety and efficacy were evaluated in vitro and in vivo. Moreover, a heart-targeting agent, tannic acid (TA), has also been investigated for decorating NPs’ surface. Using a green process as PEC for the formulation of colloidally stable CS-based PEC NPs was proven suitable and safe for encapsulation and delivery of miRNAs to the heart tissue.