Synthèse de nanoparticules monoplasmidiques pour le transfert de gènes

Abstract

Since 20th century, breakthrough in gene therapy paves the way for new therapeutic strategies against genetic disorders, cancers and neurodegenerative diseases. Cells with genetic mutation may have their cellular machinery modulated via the introduction of polynucleotides in their nucleus. Nevertheless, DNA needs to be protected by a vector to cross biological barriers and to reach targeted cell nucleus. Various types of vectors have been developed like PEI-based vectors. However, those efficient polymeric vectors exhibit a toxicity which can be lowered by PEG functionalization. Nevertheless, the well-known PEGylation approach shows limits requiring news hydrophilic polymers. In this context, POxylation was studied as PEG alternatives in the design of new pDNA containing nanovectors. A new synthetic strategy was developed with a selective hydrolysis of block poly(2-R1-2-oxazoline-b-2-R2-2-oxazoline) copolymers. The functionalization of the synthetized PEI-b-POx copolymers with histidine moieties was achieved, along with galactose grafting to induce cellular targeting or histidine grafting to improve endosomal escape. These polymers were used to form polyplexes with DNA via extrusion method and further biological testing via in vitro and in vivo transfection essays were performed. An efficient transfection was obtained with a reduction of the cytotoxicity for PEI-b-POx copolymers compared to PEI.Depuis le XXème siècle, la thérapie génique ouvre la voie au traitement de maladies d’origine génétique et de maladies acquises. L’introduction d’un polynucléotide dans les cellules présentant une mutation génétique permet de moduler leur fonctionnement. Afin de passer les différentes barrières biologiques et de rejoindre le noyau des cellules ciblées, l’ADN doit être protégé par un vecteur. Divers vecteurs ont été développés tels que les vecteurs polymériques à base de PEI. Malgré leur efficacité, ces vecteurs montrent des réactions immunogènes. Des fonctionnalisations sont développées pour réduire cette toxicité notamment par la formation de vecteurs furtifs. La stratégie standard de PEGylation montre, cependant, des limites nécessitant l’utilisation de nouveaux polymères hydrophiles. Dans ce contexte, la POxylation a été étudiée comme alternative à la PEGylation pour le design de nouveaux polyplexes. Une nouvelle méthode de synthèse de copolymères PEI-b-POx par hydrolyse sélective de copolymères à blocs poly(2-R1-2-oxazoline-b-2-R2-2-oxazoline) a été mise au point ainsi que la fonctionnalisation par des résidus histidine pour améliorer l’efficacité de transfection et diminuer la toxicité du vecteur polymère. Un ligand galactose a été greffé en fin de chaîne hydrophile pour induire un ciblage cellulaire. Les polymères synthétisés ont été utilisés pour former des polyplexes avec l’ADN via une méthode de formulation « par extrusion » avant de réaliser des tests de transfection in vitro et in vivo. Une réduction de la cytotoxicité a été observée lors de l’utilisation des copolymères PEI-b-POx en comparaison aux PEI tout en conservant une efficacité de transfection