Les vésicules extracellulaires comme stratégie thérapeutique pour prévenir ou inverser l'obésité et ses complications métaboliques dans le domaine de la nanomédecine

Abstract

Actual pharmacological therapies for treating obesity are limited. Promising results on decreasing mice body weight were obtained using a ventromedial nucleus hypothalamic (VMH) stereotaxic injection of a dominant negative isoform of AMPK (AMPK DN). However, DNA-mediated therapeutic potential is hampered by inadequate tissue specific delivery following a systemic injection - more adapted to a bedside approach -. Herein, we developed a nanobiomedicine approach using exosomes - nano-scaled endogenous vesicles containing lipids, proteins and nucleic acids - to deliver DNA in a hypothalamic specific way. Immature dendritic cells were used to generate non inflammatory exosomes. Exosome neuronal targeting aptitudes were achieved by constraining the dendritic cells to express Lamp2b, an exosomal protein, fused to the neuron-specific RVG peptide. Interestingly, DID-labelled Lamp2b-RVG exosomes were found into the mice brain following an intravenous injection. Isolated Lamp2b-RVG exosomes were then loaded by transfection-mediated techniques with AMPK DN under the control of a VMH specific promoter conferring double tissue expression specificity to the exosomes. AMPK DN-loaded exosomes induced a decrease of acetyl-CoA carboxylase phosphorylation in Neu2a neuronal cells in vitro. Furthermore, intravenously injected AMPK DN loaded exosomes induced a decrease of mice body weight following 6 days of treatment, demonstrating the potential of this nanobiomedicine approach.A ce jour, les thérapies anti-obésité restent limitées. De récente études ont fourni des résultats prometteurs en démontrant une diminution du poids de la souris via une injection stéréotaxique d’une forme dominante négative de l’AMPK (AMPK DN) directement dans le noyau ventromédial hypothalamique (VMH). Cependant, le potentiel thérapeutique de cette thérapie génique se voit entravé par une libération non spécifique de l’AMPK suite à une injection intraveineuse, plus adaptée à une approche clinique. Nous avons donc développé une approche de « nanobiomédecine » en utilisant des exosomes - nanovésicules contenant des lipides, des protéines et des acides nucléiques - pour délivrer l’AMPK DN spécifiquement au niveau du VMH. Des cellules dendritiques immatures ont été utilisées pour produire des exosomes non-inflammatoires. Pour permettre le ciblage spécifique du VMH par les exosomes, les cellules dendritiques ont été transfectées pour exprimer Lamp2b, une protéine exosomale, fusionnée au peptide de ciblage neuronal RVG. De façon intéressante, les exosomes Lamp2b-RVG ont été localisés au niveau du cerveau suite à une injection intraveineuse. Les exosomes Lamp2b-RVG ont ensuite été chargés par l’AMPK DN sous le contrôle d’un promoteur spécifique du VMH, apportant une double spéficité tissulaire aux exosomes. Les exosomes Lamp2b-RVG chargés avec l’AMPK DN induisaient une diminution de la phosphorylation de l’acetyl-CoA carboxylase dans des cellules Neu2A in vitro. De plus, l’injection intraveineuse d’exosomes Lamp2b-RVG chargés avec l’AMPK DN induisait une perte de poids de l’animal après 6 jours de traitement, démontrant le potentiel de cette approche de « nanobiomédecine »