Étude du mécanisme d'action des copolymères à blocs amphiphiles pour le transfert de gène in vivo

par Raphaël Chèvre

Thèse de doctorat en Médecine. Sciences de la vie et de la santé. Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Bruno Pitard.


  • Résumé

    Les copolymères à blocs amphiphiles comptent aujourd'hui parmi les vecteurs les plus efficaces pour le transfert de gène in vivo dans de nombreux tissus tels que le muscle squelettique, le cœur ou les poumons. Le mécanisme d'action de ces vecteurs demeure peu connu, et l'étude de ce mécanisme représente un enjeu majeur pour leur futur développement clinique. Au cours de cette thèse, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au Lutrol®, polymère efficace in vivo et déjà admis par les pharmacopées internationales. L'incapacité de ces molécules à transfecter des cellules en culture suggère que l'environnement cellulaire détermine leur mécanisme d'action. Afin d'étudier le mécanisme de ces vecteurs au niveau cellulaire, nous avons conçu un modèle permettant d'observer le mécanisme du Lutrol® sur les différentes étapes du trajet des acides nucléiques, depuis l'internalisation du transgène jusqu'à son expression. En utilisant plusieurs stratégies in vitro faisant intervenir le Lutrol® en association directe ou indirecte avec les vecteurs cationiques, nous avons déterminé son niveau d'implication dans la transfection, son rôle au niveau de la cellule et des acides nucléiques, mais également les raisons de son inaptitude à transfecter des cellules en culture en identifiant les barrières limitant son utilisation in vitro. Les résultats obtenus suggèrent fortement que le Lutrol® améliore l'efficacité de transfection par un mécanisme physico-chimique inerte et passif, aboutissant in vivo à une internalisation cellulaire du plasmide par un mécanisme de délivrance directe dans le cytoplasme, indépendant de l'endocytose, et donc en rupture avec celui des lipides cationiques.

  • Titre traduit

    A mechanistic study of amphiphilic block copolymers as new in vivo gene transfer vectors


  • Résumé

    Amphiphilic block copolymers have been developed recently for their efficient in vivo transfection activities in various tissues including skeletal muscle, heart and lung. However their mechanism of action remains unknown and better understanding of this mechanism represents a major goal for the future development of this new class of vectors. In this study, we particularly focused on Lutrol®, an FDA approved polymer, because of its high in vivo efficiency and remarkably low toxicity. As block copolymers does not allow the transfection of cultured cells in vitro, we suggested that the cell environment was strongly involved in their mechanism of action. In order to evaluate the mechanism of these polymers at the cellular level, we designed a model allowing us to observe the impact of Lutrol® on the different steps involved in the nucleic acids trafficking, from the transgene internalisation to its expression. Using several in vitro transfection strategies involving direct or indirect assemblies of Lutrol® / nucleic acids / cationic vectors, we attempted to elucidate which steps were influenced by lutrol, its role on nucleic acids and cells, but also the reasons of its in vitro transfection inability. Results presented in this report strongly suggest that Lutrol® improves transfection efficiency by a passive and inert physico-chemical mechanism, leading to the enhancement of cellular uptake through a direct delivery mechanism into the cell cytoplasm, and not via an endosomal pathway, strongly contrasting with cationic lipids internalisation pathway.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (149-[126] f.)
  • Annexes : Bibliogr. 133-148 f. [240 réf.]

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Santé.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 09 NANT 18-VS
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