Développement de plateformes de signalisation dérivées de particules pseudo-virales pour contrôler les fonctions cellulaires

Development of virus-like particle-derived signaling platforms to control cellular functions

• Auteur / Autrice : Hasna Maayouf
• Direction : Laurent Pieuchot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 10/10/2024
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Science des Matériaux de Mulhouse - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse / IS2M

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Peptides

Cellules -- Adhésivité

Polydiméthylsiloxanes

Génie tissulaire

Biocompatibilité

Matériaux

Mots clés libres

Particules pseudo-virales (VLPs)

Fonctionnalisation de surface

Polydiméthylsiloxane (PDMS)

Peptides de la matrice extracellulaire (MEC)

Présentation de peptides

Fonctions cellulaires

Nanoplateformes de signalisation

Biomatériaux

Virus-like particles (VLPs)

Surface functionalization

Polydimethylsiloxane (PDMS)

Extracellular matrix (ECM) peptides

Presentation of peptides

Cellular functions

Signaling nanoplatforms

Biomaterials

Résumé

Diverses stratégies de fonctionnalisation de surface visent à améliorer la biocompatibilité des matériaux pour les dispositifs implantables, notamment en ingénierie tissulaire. Par exemple, le polydiméthylsiloxane (PDMS), bien qu’utilisé dans de nombreux domaines, présente des propriétés de surface défavorables à l’adhérence cellulaire. La fonctionnalisation par des protéines de la matrice extracellulaire (MEC) ou des peptides synthétiques dérivés de celles-ci permet d’améliorer l'adhérence des cellules. Bien que ces approches offrent certaines solutions, des défis tels que le coût de production et le contrôle de la présentation en 3D entravent leur manipulation. Pour répondre à ces défis, nous avons développé des particules pseudo-virales (VLPs) présentant des peptides bioactifs à leur surface. La protéine d’enveloppe CP3, dérivée du bactériophage à ARN AP205, a été modifiée génétiquement à ses extrémités N- et C-terminales pour produire des VLPs présentant des peptides d’adhésion (RGD et YIGSR) et ostéogéniques (BMP2). La bioactivité des VLPs a été testée sur du PDMS avec des cellules de myoblastes C2C12, montrant une stimulation de l'adhérence, de la migration, de la prolifération et de la différenciation cellulaires. Des VLPs hétéromériques co-exprimant les peptides RGD et YIGSR ou BMP2 ont montré une bioactivité combinée. Des comparaisons entre la fibronectine et les VLP-RGD ont révélé des similarités et des différences dans les interactions cellulaires et la formation des adhésions focales. Ces résultats démontrent que les VLPs d’AP205 peuvent servir de nano-plateformes de signalisation, avec des applications potentielles en nanomédecine et dans les biomatériaux.

Scientists have explored various surface functionalization strategies to improve the biocompatibility of materials used in implantable devices, particularly in tissue engineering. For example, polydimethylsiloxane (PDMS), although used in many fields, has surface properties that are unfavorable for cell adhesion. Functionalization with extracellular matrix (ECM) proteins or synthetic peptides derived from ECM components improves cell adhesion. While these approaches offer some solutions, challenges such as production cost and control over 3D presentation limit their use. To overcome these challenges, we developed virus-like particles (VLPs) displaying bioactive peptides on their surface. The coat protein CP3, derived from the RNA bacteriophage AP205, was genetically modified at both its N- and C-termini to produce VLPs displaying adhesion peptides (RGD and YIGSR) and an osteogenic peptide (BMP2). The bioactivity of the VLPs was tested on PDMS with C2C12 myoblast cells, demonstrating enhanced cell adhesion, migration, proliferation, and differentiation. Heteromeric VLPs co-expressing RGD and YIGSR or BMP2 peptides showed combined bioactivity. By comparing focal adhesions formed by RGD VLPs and those formed by fibronectin, we elucidate both the similarities and the differences in cell interactions. These results demonstrate that AP205 VLPs can be used as nanoscale signaling platforms to stimulate multiple cell functions, with promising applications in nanomedicine and biomaterials.