Encapsulation de peptides thérapeutiques à partir de nanoparticules de grain d'amidon in planta : approche innovante pour le traitement du diabète de type 2

Encapsulation of therapeutic peptides from starch granule nanoparticles in planta: an innovative approach for the treatment of type 2 diabetes

• Auteur / Autrice : Thibault Boscart
• Direction : Amar Abderrahmani, Christophe D'hulst
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Micro-nanosystèmes et capteurs
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés libres

Amidon

Diabète de type 2

Solanum tuberosum

Agonistes aux récepteurs GLP1

Starch

Type 2 diabetes

Solanum tuberosum

GLP-1 receptor agonists

Résumé

Les agonistes du récepteur au GLP-1 (ARG) figurent parmi les meilleurs antidiabétiques pour traiter les patients atteints d'un diabète de type 2, une des maladies chroniques dont la prévalence et les dépenses de santé sont particulièrement élevées dans les Hauts-de- France. Ils améliorent la sécrétion de l'insuline, font perdre du poids et confèrent aux patients une protection contre les infarctus, les décès cardiovasculaires, ou les accidents cérébrovasculaires. Mais, ces médicaments sont quotidiennement administrés par des injections sous-cutanées avec des stylos préremplis munis d'aiguilles. Chez nombre de patients, la douleur ou la peur de l'aiguille/piqûre compromet le protocole thérapeutique et ainsi l'efficacité du traitement et la progression de la maladie vers les risques cardiovasculaires, les AVC. L'objectif de ce projet de thèse consiste à établir une alternative innovante et non invasive aux injections actuelles des ARG. Ainsi, il est proposé de développer un mode d'administration orale des ARG, en utilisant des nanoparticules d'amidon naturelles capables de les encapsuler. L'encapsulation dans l'amidon se déroulera de manière ciblée et spécifique directement dans la plante pendant la synthèse de l'amidon par fusion avec GBSS, une protéine naturellement et abondamment liée à l'amidon in planta. Ainsi encapsulés et protégés, dans une structure stable et comestible, l'amidon sera réduit sous forme de nanoparticules, puis les ARG seront acheminés vers l'intestin directement par l'ingestion d'amidon. Le passage dans le tractus gastro-intestinal conduira à la digestion progressive de l'amidon et à la libération des ARG qu'il contient permettant d'obtenir l'effet souhaité. La plante sélectionnée pour ce projet est la pomme de terre. Cette espèce est particulièrement bien adapté au projet car elle produit une abondante quantité d'amidon dans ses tubercules (80% de la masse sèche). C'est une plante dont on transforme facilement le génome par des méthodes qui sont bien maîtrisées dans les laboratoires d'accueil du projet de thèse. En outre, cet amidon est très facile à extraire et à purifier à partir des tubercules etil sera facile d'en produire en quantité largement suffisante pour les tests sur la souris.

GLP-1 receptor agonists (ARG) are among the best antidiabetic drugs for treating patients with type 2 diabetes, a chronic disease with particularly high prevalence and healthcare costs in the Hauts-de-France region. They improve insulin secretion, promote weight loss, and provide patients with protection against heart attacks, cardiovascular deaths, and strokes. However, these drug are administered daily through subcutaneous injections using prefilled pens with needles. For many patients, the pain or fear of needles compromises the therapeutic protocol, thereby reducing the treatment's efficacy and increasing the risk of cardiovascular disease and strokes. The objective of this thesis project is to establish an innovative and non-invasive alternative to the current injections of ARG. Thus, it is proposed to develop an oral delivery method for ARG using natural starch nanoparticles capable of encapsulating them. The encapsulation in starch will be targeted and specific, occurring directly in the plant during starch synthesis by fusion with GBSS, a protein naturally and abundantly associated with starch in planta. Encapsulated and protected in a stable and edible structure, the starch will be reduced to nanoparticle form, allowing the ARG to be delivered to the intestine directly through starch ingestion. Passage through the gastrointestinal tract will lead to the progressive digestion of the starch and the release of the encapsulated ARG, achieving the desired effect. The plant selected for this project is the potato. This species is particularly well-suited for the project because it produces a large quantity of starch in its tubers (80% of the dry mass). It is a plant whose genome can be easily transformed using methods that are well-established in the laboratories hosting the thesis project. Additionally, this starch is very easy to extract and purify from the tubers, and it will be easy to produce in sufficient quantities for testing on mice.