Affitin-dendrimer conjugates for multivalency-enhanced targeting

par Petar Vukojicic

Thèse de doctorat en Biologie, médecine et santé

Sous la direction de Barbara Mouratou et de Eduardo Fernandez-Megia.

Soutenue le 28-01-2019

à Nantes en cotutelle avec l'Universidade de Santiago de Compostela , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Nantes) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (2016-2019) (COMUE) .

Le président du jury était Eléna Ishow.

Le jury était composé de Patrice Soumillion, Jan C.M. Van Hest, Michael Malkoch.

mots clés

• --
• Dendrimères
• Nanoparticules
• Staphylocoque doré

Titre traduit

Conjugués Affitines-dendrimères pour un ciblage amélioré par multivalence

Résumé

Les nanoparticules décorées de ligands de ciblage sont des dispositifs puissants développés pour servir d'outils théranostiques efficaces contre des maladies graves comme le cancer ou les maladies infectieuses. En raison des limitations importantes des anticorps en tant que ligands de ciblage, comme une grande taille et une faible stabilité, les protéines d'affinité modifiées à façon offrent une alternative intéressante pour la fonctionnalisation des nanoparticules. Les Affitines sont de petites protéines thermiquement et chimiquement stables, dérivées d'une famille de protéines d’archées de 7 kDa liant l'ADN, dont la spécificité et l'affinité pour leurs cibles sont comparables à celles des anticorps. Les dendrimères de l'acide gallique-triéthylèneglycol (GATG) sont des macromolécules monodispersées, synthétiques, globulaires, en forme d'arbre, préparées de façon itérative (générations) permettant une présentation multivalente des ligands de ciblage. L'objectif de ce travail de thèse est de combiner les propriétés de ciblage des Affitines et la polyvalence des dendrimères pour obtenir des conjugués Affitines-dendrimères pour des applications biomédicales. Le premier objectif était de mettre au point une méthode de conjugaison orientée pour incorporer des Affitines ciblant Staphylococcus aureus (S. aureus) et un traceur fluorescent pour la détection et l'imagerie, puis de les caractériser en termes de taille, d’hétérogénéité, de composition et d’affinité. Le deuxième objectif était d'évaluer leur potentiel à moduler des comportements multicellulaires complexes, comme l'agglutination et la formation de biofilms de S. aureus grâce aux interactions multivalentes implémentées.

Résumé

Smart targeted nanoparticles are powerful devices developed to serve as efficient theranostic tools against severe disorders such as cancer or infectious diseases. Due to important limitations of antibodies as targeting ligands, such as large size and low stability, engineered affinity binding proteins offer an attractive alternative for nanoparticle functionalization. Affitins are small, thermally and chemically stable proteins derived from an archaeal 7 kDa DNA-binding family, with specificity and affinity for their targets comparable to that of antibodies. Gallic acid-triethylene glycol (GATG) dendrimers are monodisperse, synthetic globular tree-like macromolecules prepared in a stepwise fashion (generations) allowing multivalent presentation of targeting ligands. The aim of this project is to combine the targeting properties of Affitins and the versatility and multivalency of dendrimers to obtain Affitin-dendrimer conjugates for biomedical applications. The first goal of this work was to develop a site-specific conjugation method to incorporate Affitins targeting Staphylococcus aureus (S. aureus) and a fluorescent dye for detection and imaging, and then to thoroughly characterize them in terms of size, heterogeneity, composition and affinity. The second goal was to assess the potential of these conjugates to modulate complex multicellular behaviors, such as agglutination and biofilm formation of S. aureus due to enhanced multivalent interactions.