Synthèses et caractérisations de nouveaux polymères, à base de poly(éthylènimine), non toxiques et efficaces en thérapie génique

par Emilie Bertrand

Thèse de doctorat en Chimie et physicochimie des polymères

Sous la direction de Philippe Guégan.

Soutenue le 12-01-2012

à Evry-Val d'Essonne , dans le cadre de École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015) , en partenariat avec Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne) (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Midoux.

Le jury était composé de Hervé Cheradame.

Les rapporteurs étaient Paul-Alain Jaffrès, Luc Picton.

mots clés

• Poly(éthylènimine) linéaire
• Histidine-N-acryloyle
• Polyplexes
• Transfert génétique
• Thérapie génique
• Michael, Adducts de

Résumé

La thérapie génique est une approche thérapeutique proposant d’utiliser des acides nucléiques (ADN,ARN, oligonucléotides) comme médicament. Les poly(éthylènimine)s linéaire (lPEI) et branchée (bPEI) sont des vecteurs de références pour le transfert de gènes, dans le domaines des polymères cationiques. L’objectif de ces travaux est de modifier la lPEI par des dérivés de la L-histidine-N-acryloyle, la L-arginine-Nacryloyleou le 1-adamantane méthylamine-N-acryloyle, en utilisant la réaction de Michaël. Les études physico-chimiques de ces polymères mettent en évidence le comportement de ces vecteurs en solution aqueuse et tamponnée, dont les effets peuvent avoir une influence non négligeable sur la complexation de l’ADN et le transfert de gène. La poly(éthylènimine-co-éthylènimine-N-éthylamide-N-2(3(3H-imidazol-4-yl) propionate de sodium) (lPEI-N-his) comportant 10 à 20% de greffons histidine a permis d’obtenir d’excellents résultats en transfection in vitro. Ces polymères ont montrés une très faible cytotoxicité sur les différentes lignées cellulaires utilisées pour cette étude.

Titre traduit

Synthesis and characterization of new polymers based on linear poly(ethylenimine), as non toxic and efficient vectors for gene therapy

Résumé

Gene therapy is a therapeutic approach aiming at introducing corrective genetic materials into a cellin order to alleviate the symptoms of a disease. The linear (lPEI) and branched (bPEI) poly(ethylenimine) arethe gold standard among the polymeric vectors. The aim of this work is to modify the lPEI by N-acryloyl-Lhistidine,N-acryloyl-L-arginine and N-acryloyl-1 adamantane methylamine residue using the Michaelreaction to improve the transfection efficiency of cationic polymers. The physicochemical studies of thesepolymers are undertaken in aqueous and buffer solutions, and a higher buffering property of these polymersis emphasized. The polyplexes formation is found to be influenced by the behaviour of the macromolecules in the buffer solution. Transfection experiments are conducted in vitro, His-lPEI bearing 10 to 20% histidine residues allowed remarkable transfection efficiency (up to 95%) compared to unmodified lPEI. Moreremarkably, this new kind of cationic polymers showed very low cytotoxicity on cell lines.