Microparticules troyennes composées de nanoparticules de budésonide pour l'administration pulmonaire.

par Ludmila Pinheiro Do Nascimento

Projet de thèse en Pharmacotechnie et biopharmacie

Sous la direction de Elias Fattal et de Nicolas Tsapis.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Institut Galien Paris-Sud (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2015 .


  • Résumé

    Les maladies pulmonaires touchent chaque année des milliers de personnes dans le monde, soit un taux de mortalité élevé parmi la population hospitalisée. Parmi eux, la lésion pulmonaire aiguë/syndrome de détresse respiratoire aiguë (ALI/SDRA) est un syndrome caractérisé principalement par un edème pulmonaire et une inflammation aiguë, et SDRA est une forme plus grave de ALI et trouvée souvent dans les cas de grippe A (H1N1). Bien que les glucocorticoïdes sont les médicaments de choix pour le traitement de l'inflammation pulmonaire tel que ALI/SDRA, leur administration en tant que médicaments libres se traduit par des effets néfastes à la suite d'un manque de sélectivité pour les cellules effectrices inflammatoires. En raison des macrophages alvéolaires jouent un rôle clé dans la réponse inflammatoire dans les poumons, le ciblage sélectif des glucocorticoïdes dans les macrophages alvéolaires pourrait offrir potentialités pharmacologiques avec des effets secondaires minimes. Dans ce contexte, l'utilisation de nanoparticules en tant que vecteurs de médicaments est très intéressant en raison de leur grande/taux volumique de surface et leur aptitude à délivrer le médicament dans des tissus spécifiques de l'organisme, ou même à des cellules cibles spécifiques de ces tissus. Il est connu que les grosses particules poreuses contenant de la budésonide palmitate d'augmenter la concentration locale du médicament, mais ne permettent pas l'internalisation des macrophages comme le ferait nanoparticule. Cependant, les nanoparticules ne sont pas considérées pour la livraison du poumon parce que la plupart d'entre eux sont exhalés lorsqu'il est administré sous forme d'aérosol. Une alternative excellente de combiner les avantages en termes de propriétés aérodynamiques de grosses particules poreuses et l'absorption cellulaire de nanoparticules sont des microparticules troyennes. En raison de la taille relative des particules à environ 10 μm et une faible densité, ils sont facilement dispersibles sous forme d'aérosols et ont un diamètre aérodynamique convenable pour le dépôt dans les poumons. Une fois déposé dans les poumons, ils se dégradent peu à peu, permettant l'internalisation des nanoparticules par les macrophages et la libération intracellulaire du principe actif. L'objectif de ce projet sera d'évaluer l'utilisation des nanoparticules ciblés pour le traitement de maladies pulmonaires et plus particulièrement pour le traitement de l'ALI/SDRA. Pour ce faire, nous allons étudier la capacité des nanoparticules de DSPE-PEG et couverts par le mannose ou la protéine A du surfactant pulmonaire pour fournir, in vitro et in vivo des microparticules troyennes aux macrophages pulmonaires, un dérivé lipophile d'un glucocorticoïde. Le budésonide palmitate (BP) est piégé dans les nanoparticules de DSPE-PEG et DSPE-PEG-mannose, et la cinétique de libération in vitro du principe actif sera étudiée en lavage broncho-alvéolaire. L'effet anti-inflammatoire est déterminé après la mesure de la quantité de cytokines différentes en utilisant un dosage par cytométrie. Dans l'incorporation de nanoparticules dans les microparticules troyennes, le processus de séchage par atomisation sera optimisé afin de fournir des particules avec des diamètres aérodynamiques optimales leur permettant de cibler la région alvéoles. Ensuite, les microparticules troyennes et des nanoparticules individuelles seront testées in vivo chez la souris dans une lésion pulmonaire induite par le LPS et le pharmacocinétique chez lavage broncho-alvéolaire ainsi que dans le sang seront déterminées pour les deux systèmes en utilisant un dispositif adéquat pour une administration intra-trachéale.

  • Titre traduit

    Trojan microparticles for lung delivery of a lipophilic derivative of budesonide entrapped in nanoparticles.


  • Résumé

    The lung diseases affect annually thousands of people in the world, representing a high mortality rate among the hospitalized population. Among them, the acute lung injury/acute respiratory distress syndrome (ALI/ARDS) is a syndrome mainly characterized by pulmonary edema and acute inflammation, and ARDS is a more severe form of ALI and often found in cases of Influenza A virus (H1N1). Although glucocorticoids are the drugs of choice for the treatment of lung inflammation such as ALI/ARDS, their administration as free drugs results in adverse effects as a result of a lack of selectivity for the inflammatory effector cells. Due alveolar macrophages play a key role in the inflammatory response in the lung, selective targeting of glucocorticoids to alveolar macrophages might offer pharmacological potentialities with minimal side effects. In this context, the use of nanoparticles as drug carriers is very attractive because of their large surface/volume ratio and their ability to deliver the drug in specific tissues of the body, or even to target specific cells of these tissues. It is known that large porous particles containing budesonide palmitate increase the local concentration of the drug but do not allow macrophage internalization as nanoparticle would. However, nanoparticles are not considered for lung delivery because most of them are exhaled when given as aerosol. An excelent alternative to combine the advantages in terms of aerodynamic properties of large porous particles and the cellular uptake of nanoparticles are trojan microparticles. Because of the relative size of the particles in about 10 µm and low density, they are easily dispersible as aerosols and have an aerodynamic diameter suitable for deposition in the lungs. Once deposited in the lungs, they gradually degrade allowing the internalization of nanoparticles by macrophages and intracellular release of the active ingredient. The aim of this project will be to evaluate the safe use targeted nanoparticles for the treatment of lung diseases and more particularly for the treatment of ALI/ARDS. For this, we will study the ability of DSPE-PEG nanoparticles covered by mannose and or protein A from lung surfactant to deliver, in vitro and in vivo as trojan microparticles to lung macrophages, a lipophilic derivative of a glucocorticoid. Budesonide palmitate (BP) will be entrapped in nanoparticles of DSPE-PEG and DSPE-PEG-Mannose, and the in vitro release kinetics of the active ingredient will be studied in bronchoalveolar lavage. The anti-inflammatory effect will be determined after measuring the amount of different cytokines using a cytometric bead array assay. In the incorporation of nanoparticles in the trojan microparticles, the spray drying process will be optimized in order to provide particles with optimal aerodynamic diameters allowing them to target the alveoli region. Then, the trojan microparticles and single nanoparticles will be tested in vivo in mice in a LPS-induced lung injury, and the pharmacokinetic in bronchoalveolar lavage as well as in blood will be determined for both systems using adequate device for intratracheal administration.