Adressage de Nanomédicaments à base de squalène / Duc Trung Bui ; sous la direction de Patrick Couvreur et de Julien Nicolas

Résumé / Abstract : Les nanoparticules de Gemcitabine-Squalène (Gem-Sq), synthétisées suivant le concept de « squalénisation », ont montré des activités anticancéreuses très supérieures à celles obtenues en présence de Gem libre. Néanmoins, leur PEGylation, c’est-à-dire leur décoration par du poly(éthylène glycol)-squalène (PEG-Sq) pour augmenter leur temps de demi-vie plasmatique, s’est avérée infructueuse du fait d’une déstructuration colloïdale. Par ailleurs, aucune stratégie de fonctionnalisation pour effectuer un ciblage actif de cellules cancéreuses, n’est à ce jour disponible. Au cours de cette thèse, nous avons donc cherché à résoudre ces problèmes. Après une étude bibliographique portant sur la conception de nanoparticules de prodrogues lipidiques, dans le but d’établir un constat récent de l’état de l’art dans ce domaine, nous avons proposé une voie de synthèse pour obtenir des nanoparticules multifonctionnelles (i.e., thérapeutique, fluorescentes et ciblées) à base de Gem-Sq, et ce par co-auto-assemblage des composés conjugués de Rhodamine-Sq, Gem-Sq et Biotin-Sq. Ces nanoparticules ont montré une internalisation plus importante dans les cellules cancéreuses et une meilleure efficacité thérapeutique que les nanoparticules de Gem-Sq non-fonctionnalisées. Dans un deuxième temps, nous avons apporté une solution au problème de la PEGylation des nanoparticules de Sq via la synthèse et l’utilisation de composés conjugués de type Gem-poly(méthacrylate de squalène). Ces prodrogues macromoléculaires ont été synthétisées par polymérisation radicalaire contrôlée et plus précisément par la technique RAFT. Les nanoparticules obtenues par auto-assemblage en solution aqueuse sont stables et présentent des activités anticancéreuses importantes sur différentes lignées cellulaires. Leur PEGylation par ajout de Sq-PEG durant la formulation s’est avérée possible et n’a pas conduit à une déstabilisation colloïdale. Enfin, j’ai participé à l’élaboration d’une nouvelle famille de nanoparticules de prodrogues macromoléculaires qui a consisté à faire croitre de courtes chaines de polyisoprène (PI) à partir de la Gem, donnant ainsi des conjugués de type Gem-PI, capables de s’auto-assembler sous la forme de nanoparticules avec une activité anticancéreuse in vitro et in vivo.

Résumé / Abstract : Gemcitabine-Squalene (Gem-Sq) nanoparticles have been synthesized from the “squalenoylation” approach and have shown superior anticancer activities compared to those obtained with free Gem. However, their PEGylation, that is their coating with poly(ethylene glycol)-squalene (PEG-Sq) in order to increase their circulation time, has been unsuccessful, leading to colloidal disassembly. In addition, to the best of our knowledge, there is not functionalization strategy yet available to perform active targeting against cancer. During this PhD thesis, we have been looking for solutions to tackle these two important problems. After a littérature survey about the design of lipidic prodrug nanoparticles, in order to establish a pretty accurate picture of the domain, we have reported a synthetic approach towards multifunctional Sq-based nanoparticles (i.e., therapeutic, fluorescent and targeted), through the co-self-assembly of the different Sq-based materials; that is Rhodamine-Sq, Gem-Sq and Biotin-Sq. These nanoparticles have demonstrated a greater internalization into cancer cells and a greater therapeutic effect than non-functionalized Gem-Sq nanoparticles. In the next step, we have provided a solution to the PEGylation issue by synthetizing Gem-poly(squalenoyl methacrylate) macromolecular prodrugs. These materials have been prepared by controlled/living radical polymerization and especially the RAFT technique. The resulting nanoparticles exhibited significant anticancer activities against various cancer cells and can be successfully PEGylated by the addition of Sq-PEG during their formulation. Eventually, I have participated to the design of a new family of macromolecular prodrugs obtained from the growing of short polyisoprene (PI) chains from Gem, leading to Gem-PI nanoparticles after self-assembly of Gem-PI. The nanoparticles led to significant anticancer activity both in vitro and in vivo.