Polypeptides de type élastine conjugués à des molécules hydrophobes : vers des nanoparticules et des hydrogels pour la biomédecine

Elastin-like polypeptides conjugated to hydrophobic molecules : towards nanoparticles and hydrogels for biomedicine

• Auteur / Autrice : Tingting Zhang
• Direction : Bertrand Garbay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 05/07/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Benjamin Nottelet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Garbay, Benjamin Nottelet, Anne Françoise Mingotaud, Delphine Chan-Seng
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Françoise Mingotaud, Delphine Chan-Seng

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrocolloïdes

Nanoparticules

Polypeptides recombinants

Élastine

Mots clés libres

Elastine

Polypeptides recombinants

Nanoparticules

Hydrogels

Elastin

Recombinant Polypeptides

Nanoparticles

Hydrogels

Résumé

L’objectif de cette thèse était d’utiliser des polypeptides inspirés de l’élastine, appelés « Elastin-like polypeptides » (ELPs) pour concevoir des systèmes de délivrance de médicaments et des hydrogels pour la thérapie cellulaire. Dans le but d’améliorer les performances des ELPs, nous leur avons greffé des molécules naturelles hydrophobes. Dans un premier temps, nous avons choisi le polyisoprene (PI) qui est un constituant majeur du caoutchouc naturel. Après avoir mis au point la synthèse des diblocs ELP-b-PI, nous les avons caractérisés, puis étudié leur association en milieu aqueux. Ces diblocs s’assemblent pour former des nanoparticules d’environ 40 nm de rayon qui sont capables d’encapsuler et de libérer des molécules hydrophobes. Nous avons ensuite greffé des acides gras (AG) sur différents ELPs pour étudier l’influence de la longueur de chaîne et du nombre d’insaturation sur l’autoassemblage de ces AG-ELPs. Nous avons montré qu’ils s’assemblent en micelles en milieu aqueux. Leur rayon hydrodynamique varie entre 9 et 22 nm selon la nature de l’AG et la taille de l’ELP. Nous avons également étudié leur capacité à encapsuler et à relarguer une molécule hydrophobe. Dans une dernière partie, nous avons évalué la possibilité d’obtenir des hydrogels physiques à partir d’un ELP comportant un AG à chacune de ses deux extrémités. Après synthèse et caractérisation de ces composés téléchéliques, nous avons montré que certains d’entre eux permettent d’obtenir des hydrogels autoréparants, ouvrant la voie à leur évaluation comme outils en ingénierie tissulaire.

The objective of this thesis was to use Elastin-like polypeptides (ELPs) to design drug delivery systems and hydrogels for cell therapy. To improve the performance of the ELPs, we have grafted them with natural hydrophobic molecules. Initially, we chose polyisoprene (PI) which is a major constituent of natural rubber. After having developed the synthesis of ELP-b-PI diblocks, we characterized them and studied their self-assembly in aqueous medium. These diblocks form nanoparticles of approximately 40 nm in hydrodynamic radius capable of encapsulating and releasing hydrophobic molecules. We then grafted fatty acids (FA) on different ELPs to study the influence of the chain length and the number of unsaturations on the self-assembly of these ELP-FAs. We have shown that they assemble into micelles in an aqueous medium. Their hydrodynamic radius varies between 9 and 22 nm depending on the nature of the FAs and the size of the ELPs. We also studied their ability to encapsulate and release a hydrophobic molecule. In a last part, we evaluated the possibility of obtaining physical hydrogels from a ELP comprising an FA at each of its two ends. After synthesis and characterization of these telechelic compounds, we showed that some of them made it possible to obtain self-repairing hydrogels, paving the way for their evaluation as tools in tissue engineering.