Gene delivery by sonoporation for Fragile X syndrome therapy
Comme de nombreuses maladies monogéniques du système nerveux central, le syndrome de l'X fragile manque de traitement efficace. Si la thérapie génique offre un grand potentiel thérapeutique, la barrière hémato-encéphalique (BHE) reste une limite majeure à son efficacité. L'utilisation de m...
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| Autor principal: | |
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| Altres autors: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Idioma: | Anglais Français |
| Publicat: |
2025.
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| Matèries: | |
| Accés en línia: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1034_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1034/abes https://theses.hal.science/tel-05421545 |
| Nota: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Interdisciplinaire pour l'Innovation et la Recherche en Santé d Orléans (2024-....) (Laboratoire), Immuno-NEuro Modulation (Orléans ; 2012-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Stéphane Pallu (Président du jury) ; Binnaz Yalcin, Nicolas Tsapis, Anthony Delalande, Anthony Novell (Membre(s) du jury) ; Binnaz Yalcin, Nicolas Tsapis (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Délivrance de gènes par sonoporation pour la thérapie du syndrome de l'X fragile |
| Sumari: | Comme de nombreuses maladies monogéniques du système nerveux central, le syndrome de l'X fragile manque de traitement efficace. Si la thérapie génique offre un grand potentiel thérapeutique, la barrière hémato-encéphalique (BHE) reste une limite majeure à son efficacité. L'utilisation de microbulles de gaz associée à des ultrasons focalisés est une méthode prometteuse pour ouvrir cette barrière, de façon non invasive et transitoire, afin de délivrer des molécules thérapeutiques. L'objectif de cette thèse a été de développer une méthode de thérapie génique basée sur ce principe utilisant le modèle murin du syndrome de l'X fragile, les souris Fmr1-KO. Dans une première partie, des microbulles innovantes ont été développées avec succès, possédant des propriétés magnétiques, de ciblage, ou cationiques. Nous avons démontré l'efficacité de nos microbulles cationiques pour complexer et délivrer de l'ADN plasmidique, tout en gardant les propriétés acoustiques permettant l'ouverture de la BHE. Dans une seconde partie, un protocole d'ouverture focalisé de la BHE a été mis en place avec succès. Un suivi in vivo de l'ouverture de cette barrière a été développé par imagerie photoacoustique ainsi que par imagerie de fluorescence, utilisant l'Indocyanine Green comme agent de contraste bimodal. Une comparaison avec l'IRM a été réalisée, démontrant l'efficacité de l'imagerie de fluorescence, en particulier ex vivo, pour le suivi de l'ouverture. Dans une troisième partie, un protocole de transfert de gène focalisé dans le cerveau a été optimisé, utilisant les microbulles cationiques complexées avec de l'ADN. Cette méthode a été utilisée pour la première fois sur le modèle Fmr1-KO, démontrant la capacité de cette méthode à réexprimer le gène Fmr1. Enfin, nous avons comparé notre précédente méthode de transfert de gène non virale, avec une méthode virale utilisant un AAV2/9, co-injecté avec des microbulles non fonctionnalisées, pour l'ouverture de la BHE dans le cerveau entier des souris Fmr1-KO. Nos résultats montrent que la méthode virale permet une expression plus forte et stable sur plusieurs semaines en comparaison à la méthode non virale. Par la suite, une étude comportementale a été réalisée révélant, pour la première fois, un effet thérapeutique de l'ouverture seule de la BHE dans le cerveau entier, effet renforcé par l'expression du transgène Fmr1. Cette thèse contribue à de nouvelles perspectives pour la thérapie génique du système nerveux central en utilisant des microbulles associées à des ultrasons focalisés. Elle apporte également une nouvelle approche thérapeutique associant l'ouverture de la BHE avec une thérapie génique réexprimant Fmr1. Like many monogenic diseases of the central nervous system, Fragile X syndrome lacks effective treatment. While gene therapy holds great therapeutic potential, the blood-brain barrier (BBB) remains a major limitation to its effectiveness. The use of microbubbles combined with focused ultrasound is a promising method to open this barrier, in a non-invasive and transient manner, in order to deliver therapeutic molecules. The objective of this thesis was to develop a gene therapy method based on this principle using the mouse model of fragile X syndrome, Fmr1-KO mice. In a first part, innovative microbubbles have been successfully developed, with magnetic, targeting or cationic properties. We demonstrated the effectiveness of our cationic microbubbles to complex and deliver plasmid DNA, while maintaining acoustic properties allowing the opening of the BBB. In a second part, a focused protocol for BBB opening was successfully developed. An in vivo monitoring of the BBB opening was also developed by photoacoustic and fluorescence imaging, using Indocyanine Green as a bimodal contrast agent. A comparison with MRI was performed demonstrating the efficacy of fluorescence imaging, especially ex vivo, to monitor BBB closure kinetics. In a third part, a focused gene transfer protocol in the brain was optimized, using cationic microbubbles complexed with DNA. This method was used for the first time on the Fmr1-KO model, demonstrating the ability of this method to re-express the Fmr1 gene. Finally, we compared our previous non-viral gene transfer method with a viral method using AAV2/9 co-injected with non-functionalized microbubbles for the opening of the BBB in the whole brain of the Fmr1-KO model. Our results show that the viral method allows a stronger and more stable expression over several weeks compared to the non-viral method. Subsequently, a behavioral study was conducted, revealing for the first time a therapeutic effect of the BBB opening alone in the whole brain, effect reinforced in some aspects by the expression of the Fmr1 transgene. This thesis contributes to new perspectives for central nervous system gene therapy, using microbubbles associated with focused ultrasound. It also provides a new therapeutic approach combining the opening of the BBB with gene therapy restoring Fmr1 expression. |
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| Descripció de l’ítem: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Interdisciplinaire pour l'Innovation et la Recherche en Santé d Orléans (2024-....) (Laboratoire), Immuno-NEuro Modulation (Orléans ; 2012-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Stéphane Pallu (Président du jury) ; Binnaz Yalcin, Nicolas Tsapis, Anthony Delalande, Anthony Novell (Membre(s) du jury) ; Binnaz Yalcin, Nicolas Tsapis (Rapporteur(s)) |
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