Caractérisation et développement de vésicules extracellulaires issues de bactéries probiotiques pour l'encapsulation et la délivrance pulmonaire de molécules bioactives

Characterization and development of extracellular vesicles from probiotic bacteria for encapsulation and pulmonary delivery of bioactive compounds

• Auteur / Autrice : Noé Renard
• Direction : Tan sothea Ouk, Vincent Sol
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Chimie Santé mention Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Inscription en doctorat le 12/09/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Biologie, Chimie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoires des Agroressources, Biomolécules et Chimie pour l'Innovation en Santé

Mots clés

Mots clés libres

Vésicules extracellulaires

Encapsulation

Bactérie probiotique

Principes actifs

Nébulisation

Encapsulation

Bioactive molecules

Probiotic bacteria

Nebulization

Extracellular vesicles

Résumé

De nombreuses molécules naturelles et synthétiques ont une activité biologique in vitro bien établie mais celle-ci n'est pas confirmée lors d'essais cliniques. Ces échecs thérapeutiques peuvent s'expliquer par différentes raisons : (i) les propriétés physico-chimiques des molécules à l'origine de problèmes de biodisponibilité et/ou biodégradabilité entraînant un manque d'efficacité, (ii) une mauvaise vectorisation et/ou méthode d'administration et (iii) des problèmes de sécurité à l'origine d'effets indésirables. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles technologies permettant de protéger les molécules des fluides corporels (effet du pH,...), d'augmenter leur biodisponibilité et d'augmenter les effets thérapeutiques en ciblant mieux la zone à traiter. Le projet de thèse vise à exploiter les vésicules extracellulaires produites par des bactéries probiotiques (pBEVs, probiotic Bacterial Extracellular Vesicles), comme nouveau véhicule pour l'encapsulation et la délivrance de molécules bioactives. Cette nouvelle stratégie d'encapsulation fait pleinement partie de celles envisagées par le Conseil Européen de l'Innovation pour la délivrance de substances actives. L'objectif final est d'augmenter la biodisponibilité et l'efficacité thérapeutique de molécules qui seront encapsulées de manière active ou passive. Peu de données sur la caractérisation physico-chimique et moléculaire des pBEVs sont disponibles dans la littérature. Au cours de ce projet sera menée une caractérisation exhaustive des pBEVs. Les évaluations biologiques permettront de démontrer que les pBEVs apportent bien une réponse aux limitations actuelles liées à la biodisponibilité et/ou biodégradabilité des molécules in vivo. De plus, un développement technologique sera envisagé avec la formulation des pBEVs pour une administration par aérosolthérapie pour permettre de cibler une zone à traiter et de réduire les effets indésirables. Plusieurs objectifs seront visés : I- Caractérisations protéomique, lipidomique et génomique des vésicules extracellulaires produites par les bactéries probiotiques utilisées lors de ce projet. II- Encapsulation de molécules bioactives dans les pBEV pour améliorer leur solubilité en milieu aqueux. La curcumine, connue pour ses propriétés biologiques (anti-cancéreuse, anti-microbienne et anti-inflammatoire), servira de molécule modèle mais d'autres molécules thérapeutiques seront testées (photosensibilisateurs,…). III- Évaluations biologiques des pBEV chargés de molécules. Il s'agira d'évaluer leurs activités anti-bactérienne et anti-inflammatoire, leur éventuelle cytotoxicité,… IV- Formulation des pBEV chargés de molécules actives pour une administration par nébulisation

Many natural and synthetic molecules have well-established in vitro biological activity, but these activities have not been confirmed in clinical trials. These therapeutic failures can be explained by different reasons: (i) the physicochemical properties of the molecules causing bioavailability and/or biodegradability problems leading to a lack of effectiveness, (ii) poor vectorization and/or method of administration, and (iii) safety issues causing adverse effects. It is therefore necessary to find new technologies to protect the molecules of body fluids (effect of pH, etc.), to increase their bioavailability, and to increase the therapeutic effects by better targeting the area to be treated. The thesis project aims to exploit extracellular vesicles produced by probiotic bacteria (pBEVs, probiotic Bacterial Extracellular Vesicles), as a new vehicle for the encapsulation and delivery of bioactive molecules. This new encapsulation strategy is fully part of those envisaged by the European Innovation Council to deliver active substances. The final objective is to increase the bioavailability and therapeutic effectiveness of molecules that will be encapsulated actively or passively. Few data on the physicochemical and molecular characterization of pBEVs are available in the literature. During this project, an exhaustive characterization of pBEVs will be carried out. Biological evaluations will demonstrate that pBEVs respond to current limitations linked to the bioavailability and/or biodegradability of molecules in vivo. In addition, technological development will be considered with the formulation of pBEVs for administration by aerosol therapy to make it possible to target an area to be treated and reduce side effects. Several objectives will be targeted: I- Proteomic, lipidomic, and genomic characterizations of extracellular vesicles produced by the probiotic bacteria used during this project. II- Encapsulation of bioactive molecules in pBEVs to improve their solubility in an aqueous medium. Curcumin, known for its biological properties (anti-cancer, anti-microbial, and anti-inflammatory), will serve as a model molecule but other therapeutic molecules will be tested (photosensitizers, etc.). III- Biological evaluations of pBEVs loaded with molecules. This will involve evaluating their anti-bacterial and anti-inflammatory activities, their possible cytotoxicity, etc. IV- Formulation of pBEVs loaded with molecules for administration by nebulization.