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Synthèse, caractérisation et analyse de l’effet neuroprotecteur d’un système nanoparticulaire de type PLGA

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Djioken Paka, Ghislain (2017). Synthèse, caractérisation et analyse de l’effet neuroprotecteur d’un système nanoparticulaire de type PLGA Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 177 p.

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Résumé

Cette dernière décennie a été marquée par de nombreux efforts déployés dans la recherche des médicaments pour les maladies du système nerveux central (SNC) comme la maladie d’Alzheimer (MA). L’accumulation des radicaux libres au cours du vieillissement génère un stress oxydatif qui pourrait perturber l’intégrité et induire la mortalité des neurones. Le stress oxydatif est d’ailleurs cité comme un événement précoce dans l’étiologie de cette maladie. Afin de minimiser les dommages liés au stress oxydatif, une des stratégies consiste à administrer des composés antioxydants tel le curcumin, connu pour ses nombreux effets bénéfiques, notamment son activité antioxydante, mais aussi pour son activité anti-inflammatoire, anti-amyloïdogénique, de même que son potentiel d’anti-hyperphosphorylation de la protéine Tau sous des modèles cellulaires et animaux. Cependant, les résultats obtenus en clinique montrent une faible efficacité qui s’expliquerait par sa forte hydrophobicité, ce qui limite sa biodisponibilité orale. Plusieurs solutions ont été proposées, notamment l’utilisation de la nanotechnologie.

Dans cet élan, notre équipe travaille à développer des nanoparticules polymères (NPs) encapsulant des molécules actives à partir de polymères biocompatibles et biodégradables nommés poly (acide lactique-co-glycolique) (PLGA) pour des applications dans la MA. La première partie de ce projet a consisté à étudier l’effet de la composition matricielle, notamment le ratio acide lactique : acide glycolique (L:G) sur les propriétés physicochimiques et neuroprotectrices des NPs de type PLGA chargées de curcumin (NPs-Cur), un composé prometteur dans la prise en charge de la MA. Cependant, les défis actuels en nano-neuropharmacologie se résument en l’utilisation de nanovecteurs pour optimiser l’administration des principes actifs dans les cellules du cerveau. Nous nous sommes proposés dans la suite de ce projet de modifier la surface des NPs-Cur avec un ligand peptidique, le glutathion (GSH), afin d’étudier son effet sur les mécanismes d’internalisation neuronale des NPs-Cur. Les formulations chargées de curcumin ont été préparées par nanoprécipitation et puis leur modification au GSH (GSH-NPs-Cur) a été réalisée à l’aide de la réaction thiol-maléimide. Après la caractérisation des NPs ainsi que leur modification au GSH, les mécanismes d’internalisation au niveau neuronal ont été investigués en utilisant différents inhibiteurs d’endocytose.

Nos résultats montrent un effet de la composition polymérique de la matrice notamment du ratio L:G (65:35 et 50:50 respectivement pour les formulations NPs-Cur 65:35 et NPs-Cur 50:50) sur les propriétés physicochimiques des formulations ainsi que sur l’activité biologique. Nous avons montré que l’utilisation du polymère 50:50 permet d’obtenir une meilleure réponse sur les mécanismes neuroprotecteurs du curcumin contre le stress oxydatif, un marqueur précoce de la MA. Plus précisément, nos résultats démontrent que les NPs-Cur 50:50 sont capables d’empêcher l’induction de la voie de signalisation antioxydante Kelch-like ech-associating protein 1- Nuclear factor erythroid 2 related factor 2 (Keap1–Nrf2), d’inhiber l’activation de la voie proinflammatoire Nuclear factor-κB (NF-kB) et la phosphorylation de la protéine Tau en présence d’H2O2. On note aussi une normalisation de l’expression de certains gènes neuroprotecteurs et sensibles au potentiel redox cellulaire. Ces mécanismes étant tous impliqués dans la physiopathologie de la MA. L’utilisation d’une matrice à base de type PLGA 50:50 serait le meilleur compromis entre la composition matricielle et l’activité biologique lors de l’encapsulation des principes actifs hydrophobes avec un coefficient de partage octanol/eau proche de celui curcumin (LogP apparent de 3.2).

Afin de progresser dans la mise en place d’un système nanoparticulaire modifié par un ligand, la réaction thiol-maléimide a été utilisée pour le couplage du GSH à la surface des NPs fonctionnalisées au maléimide. Nous avons par la suite caractérisé les formulations modifiées au GSH vide (GSH-NPs) et chargées de curcumin (GSH-NPs- Cur) par la détermination de leurs propriétés physicochimiques, mesuré l’effet du GSH sur les mécanismes d’internalisation, puis évalué leurs propriétés neuroprotectrices. Nos résultats montrent que la modification de surface augmente l’internalisation neuronale des formulations. De plus, nous avons montré que la présence du GSH ne vii modifie pas les propriétés physicochimiques des NPs-Cur. On note un effet sur les mécanismes d’internalisation car la présence du GSH empêche la micropinocytose au profit de l’endocytose dépendante des cavéoles et des clathrines. Il est clair que la spécificité de ces mécanismes en fonction du type cellulaire reste à élaborer davantage. Cette approche pourrait aboutir à la mise en place d'une stratégie intéressante applicable dans le traitement des pathologies affectant le cerveau comme la MA.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Ramassamy, Charles
Mots-clés libres: nanoparticules polymères (NPs), acide poly (lactique-co-glycolique), curcumin, ratio acide lactique : acide glycolique, glutathion, formulations modifiées, cellules neuronales, neuroprotection.
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 29 avr. 2018 05:29
Dernière modification: 29 avr. 2018 05:29
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/5260

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