Les vésicules extracellulaires comme vecteurs de macromolécules bioactives : modèle du transporteur ABCC7 (CFTR) et application à la biothérapie de la mucoviscidose

par Cyrielle Vituret

Thèse de doctorat en Sciences de la vie, biologie, santé

Sous la direction de Attilio Di Pietro et de Saw-See Hong.

Soutenue le 18-12-2015

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé. (Villeurbanne) , en partenariat avec Institut de biologie et chimie des protéines (IBCP) (laboratoire) .

Le président du jury était Gabriel Bellon.

Le jury était composé de Pascal Fender.

Les rapporteurs étaient Michel Chignard, Tristan Montier, Jean-Christophe Pagès.


  • Résumé

    La mucoviscidose est une maladie génétique due à des mutations du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), conduisant à un défaut d'adressage de la protéine CFTR à la membrane apicale des cellules épithéliales, ou à un déficit de sa fonction de canal à ions chlorure. Ce travail a consisté à étudier les vésicules extracellulaires (EV), microvésicules (MV) et exosomes (Exo), comme vecteurs de la protéine CFTR et de son ARN messager. La preuve de concept du transfert de matériel biologique d'intérêt par l'intermédiaire d'EV, d'abord apportée sur un modèle de cellules animales (CHO), a été validée en cellules humaines. Les EV ont été isolées à partir de surnageant de Calu-3, cellules exprimant la protéine CFTR de manière endogène, et de A549 transduites par le vecteur adenoviral Ad5-GFP-CFTR, surexprimant la protéine de fusion GFP-CFTR. Les cellules cibles choisies, A549 et CF15, étaient déficientes en CFTR. Le transfert s'est révélé plus efficace en système homologue (A549/A549) qu'en système hétérologue (A549/CF15). Par ailleurs, l'utilisation d'inhibiteurs métaboliques suggère que les EV ne suivent pas une voie d'internalisation cellulaire unique, mais que plusieurs mécanismes sont mis en jeu, dont l'endocytose clathrine dépendante et la macropinocytose. Les deux types d'EV sont capables de rétablir la fonction canal associée au CFTR dans les cellules CF15 de façon dose-dépendante, mais avec un effet de seuil minimum. L'activité CFTR reste stable pendant 3 jours, et à un niveau encore détectable après 5 jours. Notre travail démontre l'intérêt potentiel des MV et Exo comme vecteurs de biothérapie de pathologies génétiques

  • Titre traduit

    Extracellular vesicles as bioactive macromolecules vectors : model of the ABCC7 transporter (CFTR) and application to the biotherapy of cystic fibrosis


  • Résumé

    Cystic fibrosis is a genetic disease in which its prognosis depends on the lung damage. It is caused by mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene (CFTR), resulting in a dysfunctional CFTR protein normally located at the plasma membrane of epithelial cells. This thesis is a study of a novel therapeutic approach to use extracellular vesicles (EVs), microvesicles and exosomes, as transfer vectors for CFTR mRNA and protein to target cells. The proof of concept for the transfer of CFTR mRNA and protein was first done in the CHO hamster model. To validate this concept on human cells, we used human bronchial Calu-3 cells, which express the endogenous CFTR protein, and A549 lung epithelial cells transduced by the adenoviral vector Ad5-GFP-CFTR to overexpress the fusion exogenous protein GFP-CFTR. We show that EVs produced by these cells could transfer a new functionality to CF15 target cells carrying the CFTRdeltaF508 mutation and the transfer seems to be more efficient in a homologous cell system versus a heterologous system. Interestingly, the exosomes seem to be more efficient in CFTR transfer than the microvesicles. A study of the mechanism of EVs cellular uptake show that it is temperature dependent and that endocytosis and macropinocytosis are implicated. Collectively, this study demonstrates the potential application of EVs for CFTR transfer and functional correction of the genetic defect in human CF cells


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