Nouvelle génération d’AAV : un mélange de chimie organique et de vectorologie

New generation of AAV : a mixture of organic chemistry and vectorology

• Auteur / Autrice : Pierre-Alban Lalys
• Direction : David Deniaud, Mathieu Mével
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 21/06/2023
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes) - Translational Research in Gene Therapy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Desvergnes, Émilie Allard-Vannier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Vidal, Nicolas Ferry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thérapie génique

Dependovirus

Mots clés libres

AAV

Bioconjuguaison

Chimie des sucres

Vectorisation

Ciblage

AAV

Bioconjugation

Carbohydrate Chemistry

Vectorization

Targeting

Résumé

Les virus adéno-associés ou AAV sont utilisés comme vecteurs pour le transfert de gènes thérapeutiques chez l’homme. Leur efficacité a été démontrée pour le traitement de maladies génétiques avec cinq médicaments actuellement sur le marché. Cependant, améliorer leur action est une priorité aujourd’hui nécessaire pour réduire les doses injectées et en conséquence, diminuer les effets indésirables, les quantités à produire et donc les coûts. Les principales techniques pour optimiser les AAV font intervenir des procédés de génie génétique. Dans le cadre de la thèse, nous avons opté pour une approche innovante, combinant la chimie organique et la vectorologie, pour concevoir de nouvelles capsides chimiquement modifiées. Ainsi, des ligands ont été greffés par couplage covalent sur la capside de l’AAV2 afin de le protéger des anticorps circulants et de le guider vers les cellules du foie. Après une partie introductive, ce manuscrit décrit la synthèse de nouvelles molécules permettant de cibler le récepteur aux asialoglycoprotéines, protéines présentes à la surface des hépatocytes, ainsi que la caractérisation et l’étude des propriétés biologiques in vitro et in vivo des vecteurs chimiquement modifiés. Les ligands sont formés d’une ancre permettant la bioconjugaison des lysines, d’un motif de reconnaissance des récepteurs du foie à base de GalNAc, le tout séparé par un espaceur triéthylène glycol. L’étude in-vivo sur des souris, à travers différentes analyses biomoléculaires et histologiques, a mis en évidence l’intérêt des capsides modifiés avec une meilleure transduction et une meilleure expression du gène dans le foie comparativement à l’AAV2 pour certains de nos ligands.

Adeno-associated viruses or AAVs are used as vectors for therapeutic gene transfer in humans. Their efficacy has been demonstrated for the treatment of genetic diseases with five drugs currently on the market. However, improving their action is a priority today in order to reduce the doses injected and, consequently, to reduce the undesirable effects, the quantities to be produced and therefore the costs. The main techniques to optimize AAVs involve genetic engineering processes. In the framework of this thesis, we opted for an innovative approach, combining organic chemistry and vectorology, to design new chemically modified capsids. Thus, ligands were grafted by covalent coupling onto the AAV2 capsid in order to protect it from circulating antibodies and to guide it to liver cells. After an introductory part, this manuscript describes the synthesis of new molecules allowing to target the receptor to asialoglycoproteins, proteins present on the surface of hepatocytes, as well as the characterization and the study of the biological properties in vitro and in vivo of the chemically modified vectors. The ligands consist of a lysine bioconjugation anchor, a GalNAc-based liver receptor recognition motif, and a triethylene glycol spacer. The in-vivo study on mice, through various biomolecular and histological analyses, has highlighted the interest of modified capsids with a better transduction and a better gene expression in the liver compared to AAV2 for some of our ligands.