Lieu : CARF
Soutenance en français
Camille Ruffier
Nutrineuro
Titre
Développement de polymersomes photoactivables pour la libération contrôlée dans le temps et l’espace de molécules dans le cerveau
Résumé
De nombreuses maladies neurologiques et neuropsychiatriques restent mal soignées, ce qui constitue l’une des premières causes d’invalidité dans le monde. Plusieurs de ces pathologies sont localisées dans une zone précise du cerveau et leur traitement reste insuffisant : les médicaments administrés par voie systémique n’atteignent les zones pathologiques qu’en concentrations limitées et sans contrôle spatio-temporel précis. Si la barrière hémato-encéphalique et l’hétérogénéité structurelle du cerveau limitent fortement la délivrance ciblée des médicaments, des approches alternatives comme la pharmacologie intracrânienne, ouvrent des perspectives prometteuses. Cependant, ces méthodes restent passives : la diffusion de médicament n’est ni dosable ni contrôlable dans le temps, ce qui limite leur efficacité clinique. Parallèlement, les nanotechnologies offrent des vecteurs stables et polyvalents, capables d’encapsuler et transporter efficacement plusieurs agents thérapeutiques mais elles ne permettent pas, à elles seules, une délivrance localisée et déclenchée à la demande.
Notre approche répond à ces limites en développant des vésicules photoactivables à base de copolymères amphiphiles, appelées polymersomes, capables de libérer leur contenu sous l’effet de la lumière et ce de manière localisée dans le tissu cérébral.
Mes travaux reposent sur trois axes principaux : (i) la conception des polymersomes photoactivables et biocompatibles ; (ii) l’évaluation de leur innocuité afin d’assurer une utilisation sûre et efficace au niveau du tissu cérébral ; (iii) la démonstration d’une photolibération efficace de molécules bioactives dans des circuits neuronaux.
Nos travaux ont confirmé que le procédé d’émulsion-centrifugation constitue une méthode adaptée pour obtenir un rendement élevé de polymersomes photoactivables de taille micrométrique (diamètre moyen de 8.27 ± 0.14 µm), capables d’une libération rapide et localisée de leur contenu, avec un temps de rupture moyen de 6.39 ± 0.90 s. La biocompatibilité et la capacité de libération de ces polymersomes ont été évaluées in vitro sur des cultures primaires corticales murines. Ni l’illumination à 470 nm (fibre optique Ø 400 µm, NA 0.5, 20 s), ni l’incubation avec des polymersomes à des concentrations croissantes (600 à 9000 polymersomes/puits), ni l’association des deux n’ont affecté la viabilité cellulaire. La tolérance in vivo a été confirmée par injection des polymersomes dans le cerveau de souris et analyse de la réactivité gliale par immunomarquage des protéines IBA-1 et GFAP à 48 heures et 3 semaines après injection. Les polymersomes n’ont provoqué aucune réaction gliale au-delà de l’effet de l’injection stéréotaxique elle-même, démontrant que les polymersomes et leur photoactivation sont bien tolérés par les cellules et les tissus cérébraux. Afin de démontrer l’efficacité de la photolibération dans le tissu cérébral et de quantifier sa capacité à moduler les processus neuronaux, nous avons mis au point un protocole fondé sur la mesure de l’activité neuronale. Des enregistrements électrophysiologiques ont été réalisés sur des coupes de cerveau de souris préservant la connexion synaptique entre les régions CA3 et CA1 de l’hippocampe, une zone clé impliquée dans les processus de mémorisation. Grâce à l’encapsulation puis la photolibération du CNQX (100 µM), un antagoniste compétitif des récepteurs AMPA/kaïnate, nous avons démontré que les polymersomes agissent comme des réservoirs à la demande, permettant une administration prolongée de médicaments et localisée autour du site d’injection.
En conclusion, les polymersomes photoactivables constituent un outil prometteur pour l’étude des mécanismes cérébraux et le développement de stratégies thérapeutiques innovantes. Leur potentiel est actuellement exploré in vivo dans un modèle murin de glioblastome, pour la libération ciblée de CNQX, afin de limiter l’invasion tumorale.
Mots clés : polymersomes, délivrance ciblée de molécules, photostimulation, cerveau
Publication
https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-9232875/v1
Jury
- Mme BOSCH-BOUJU Clémentine – Maître de conférences, Nutrineuro (Bordeaux) – Directrice de thèse
- Mme NADJAR Agnès – Professeure, IMN (Bordeaux) – Présidente du jury
- Mme MURA Simona – Professeure, Institut Galien Paris-Saclay (Paris) – Rapporteur
- M. VENANCE Laurent – Directeur de recherche, Collège de France (Paris) – Rapporteur
- Mme MUTSCHLER Angela – Maître de conférences, LCPO (Bordeaux) – Examinateur
- M. CAZORLA Maxime – Chargé de recherche, INT (Marseille) – Examinateur
- Membres invités :
– M. LECOMMANDOUX Sébastien – Professeur, LCPO (Bordeaux)
– M. MCCLENAGHAN Nathan – Directeur de recherche, ISM (Bordeaux)