Développement et caractérisation de système de délivrance lipidique d'ARNm thérapeutique pour la médecine régénérative
Le développement de systèmes de délivrance, comme les nanoparticules lipidiques (LNP) pour les vaccins contre le COVID-19, a été un facteur clés dans l'évolution des thérapies à base d'ARNm qui depuis connaissent un succès international. Cependant, plusieurs aspects cruciaux tels que, le s...
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| Autor principal: | |
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| Altres autors: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Idioma: | Français |
| Publicat: |
2025.
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| Matèries: | |
| Accés en línia: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1012_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1012/abes https://theses.hal.science/tel-05244586 |
| Nota: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Centre de biophysique moléculaire (Orléans ; 1967-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Sylvain Routier (Président du jury) ; Catherine Ladaviere, Nathalie Mignet (Membre(s) du jury) ; Catherine Ladaviere, Hervé Hillaireau (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Development and characterization of lipid-based delivery system for therapeutic mRNA in regenerative medicine |
| Sumari: | Le développement de systèmes de délivrance, comme les nanoparticules lipidiques (LNP) pour les vaccins contre le COVID-19, a été un facteur clés dans l'évolution des thérapies à base d'ARNm qui depuis connaissent un succès international. Cependant, plusieurs aspects cruciaux tels que, le stockage, l'efficacité de transfection, l'échappement endosomal, ou la biocompatibilité des formulations, représentent encore des défis majeurs à relever pour améliorer ces thérapies. Dans ce cadre, les objectifs de cette thèse ont été d'optimiser et de caractériser des LNP et liposomes pour la délivrance d'ARNm.Dans une première étude trois formulations de LNP (DSPC/chol*, DOPE/chol* et DOPE/bS*) ont été comparées. L'objectif était d'identifier la meilleure formulation pour la délivrance d'un ARNm thérapeutique conçu pour la vaccination. Nos résultats montrent que celles formulées avec le DOPE induisent une meilleure expression des gènes rapporteurs in cellulo et in vivo. Cette première étude démontre l'intérêt du choix des lipides auxiliaires pour la transfection des cellules dendritiques et l'administration d'ARNm par voie intramusculaire pour la vaccination.Dans une seconde étude, nous avons optimisé le protocole de préparation d'un liposome cationique (désigné Lip100) conçu pour délivrer de l'ARN et déjà développé au laboratoire. Nous avons ajouté une étape de lyophilisation permettant de stocker de manière stable les liposomes 15 mois à -20ů sans perte d'efficacité de transfection, puis une étape d'extrusion pour obtenir une solution monodisperse de liposome de 150 nm (désignée LYX). Les performances biologiques des lipoplexes (LYX/ARNm) ont été évaluées et leurs structures analysées par SAXS et cryoTEM. Le LYX transfecte efficacement diverses lignées cellulaires et cellules primaires, pour la délivrance d'ARNm codant des protéines rapportrices et des facteurs ostéoinducteurs (BMPs), dans le cadre d'une application en régénération osseuse. Toutefois, avec une efficacité inférieure à celle d'un vecteur commercial (Lipofectamine MessengerMAX ). Une analyse des mécanismes de transfection des deux vecteurs démontre une internalisation plus lente et un échappement endosomal moins efficace du LYX par rapport à la Lipofectamine. Néanmoins, nous avons démontré une meilleure efficacité du LYX incorporé dans un hydrogel pour délivrer de l'ARNm in vitro et in vivo. Cette étude démontre que le LYX est un vecteur prometteur pour la délivrance d'ARNm. En conclusion, nos travaux nous ont permis d'optimiser deux systèmes de délivrance (LNP et liposomes) et d'approfondir nos connaissances des mécanismes de transfection, contribuant ainsi à l'amélioration des thérapies à base d'ARNm.* DSPC : 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholineDOPE : 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamineChol : CholestérolbS : b-sitostérol The development of suitable delivery systems, such as lipid nanoparticles (LNPs) for COVID-19 vaccines, has been a key factor in the evolution of mRNA-based therapies, which have since enjoyed international success. However, several crucial aspects, such as storage, transfection efficiency, endosomal escape and biocompatibility of formulations, still represent major challenges to be overcome to improve these therapies. In this context, the objectives of this thesis were to optimise and characterise LNPs and liposomes for mRNA delivery.In a first study, three LNP formulations (DSPC/chol*, DOPE/chol* and DOPE/bS*) were compared. The aim was to identify the best formulation to deliver a therapeutic mRNA designed for vaccination. Our results show that those formulated with DOPE induce better expression of reporter genes in cellulo and in vivo. This initial study demonstrates the value of auxiliary lipids selection for transfecting dendritic cells and administering mRNA by intramuscular route for vaccination.In a second study, we optimised the formulation protocol of a cationic liposome (designated Lip100) designed for RNA delivery and already developed in the laboratory. We added a freeze-drying step to enable the liposomes to be stably stored for 15 months at -20ů with no loss of transfection efficiency, followed by an extrusion step to obtain a monodisperse 150 nm liposome solution (designated LYX). The biological performances of lipoplexes (LYX/mRNA) were assessed and their structures analysed by SAXS and cryoTEM. LYX efficiently transfects various cell lines and primary cells to deliver mRNA encoding reporter proteins and osteoinductive factors (BMPs) for bone regeneration application. However, with a lower efficiency in comparison with the commercial vector (Lipofectamine MessengerMAX ). Transfection mechanisms analysis of the two vectors showed slower internalisation and less efficient endosomal escape of LYX compared with Lipofectamine. Nevertheless, we demonstrated greater efficacy of LYX incorporated into a hydrogel to deliver mRNA in vitro and in vivo. This study demonstrates that LYX is a promising vector for mRNA delivery. In conclusion, our work allowed us to optimise two delivery systems (LNP and liposomes) and to extend our knowledge of transfection mechanisms, thereby contributing to the improvement of mRNA-based therapies.* DSPC : 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholineDOPE : 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamineChol : CholesterolbS : b-sitosterol |
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| Descripció de l’ítem: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Centre de biophysique moléculaire (Orléans ; 1967-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Sylvain Routier (Président du jury) ; Catherine Ladaviere, Nathalie Mignet (Membre(s) du jury) ; Catherine Ladaviere, Hervé Hillaireau (Rapporteur(s)) |
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