Étude des propriétés physicochimiques de phospholipides cationiques utilisés comme vecteurs de gènes

by Damien Loizeau

Doctoral thesis in Chimie analytique

Under the supervision of Philippe Giamarchi and Laure Deschamps.

defended on 2010

in Brest .

Alternative Title

Physico-chemical studies of the properties of cationic phospholipids used as gene vectors

Abstract

The aim of the report is to study the formation and the physicochemical properties of liposomes and lipoplexes, in particular by fluorescence measurements, in order to determine the key factors for biological activity. First, we have optimized the formulation of the various compounds. We also showed that the number of charge and the length of the acyl chain strongly affect the formation of liposomes. Fluorescence measurements have shown correlation between structure and physicochemicals properties of liposomes. The presence of at least one insaturation allows to fluidify strongly the bilayer, furthermore the length of the acyl chain affects fusogenicity of liposomes. The last part of this work showed that there are different types of lipoplexes according to the CR. These influence strongly the proporties of the lipoplexes: low RC have slow kinetic of complexation and their transfection efficiency in vitro is sharply lower. Results in vivo confirmed the efficiency of some lipids but in a different order than in vitro, so it is necessary to study other parameters.

keywords

• Thérapie génique
• Transfection
• Phospholipides
• Liposomes
• Fluorescence
• Spectroscopie
• Phospholipides
• Liposomes
• Thérapie génique

Abstract

Ce mémoire a pour objet d’étudier la formation et les propriétés physicochimiques des (liposomes puis des lipoplexes, en particulier par des mesures de fluorescence, afin de déterminer les paramètres clés pour l’activité biologique. Dans un premier temps, nous avons optimisé les conditions de formulation des différents composés. Nous avons aussi montré que le nombre de charge ainsi que la longueur des chaînes grasses influençait fortement la formation des liposomes. Les études de fluorescence ont mis en évidence des corrélations entre la structure et les propriétés physicochimiques des liposomes. Ainsi la présence d’au moins une insaturation permet de fluidifier fortement les bicouches lipidiques, en outre la longueur des chaînes grasses joue sur la fusogénicité des liposomes. La dernière partie de cette thèse a montré l’existence de divers types de lipoplexes selon le rapport de charge. Ceux-ci influencent fortement les propriétés des lipoplexes: d’une part les faibles RC aboutissent à une moins bonne complexation de l’ADN, d’autre part leur efficacité de transfection in vitro est très nettement inférieure. Les résultats in vivo ont confirmé l’efficacité de certains produits mais pas dans le même ordre que pour in vitro ce qui indique que d’autres facteurs sont encore à étudier.